1. Introducció
El governador de turbina és un dels dos equips reguladors principals per a les unitats hidroelèctriques.No només juga el paper de la regulació de la velocitat, sinó que també duu a terme diverses condicions de treball de conversió i freqüència, potència, angle de fase i altres controls de les unitats generadores hidroelèctriques i protegeix la roda d'aigua.La tasca del grup electrògen.Els governadors de turbines han passat per tres etapes de desenvolupament: governadors hidràulics mecànics, reguladors electrohidràulics i governadors hidràulics digitals per microordinador.En els darrers anys, els controladors programables s'han introduït als sistemes de control de velocitat de la turbina, que tenen una forta capacitat anti-interferències i una alta fiabilitat;programació i funcionament senzills i còmodes;estructura modular, bona versatilitat, flexibilitat i manteniment convenient;Té els avantatges d'una funció de control forta i capacitat de conducció;pràcticament s'ha comprovat.
En aquest article, es proposa la investigació sobre el sistema d'ajust dual de la turbina hidràulica PLC, i el controlador programable s'utilitza per realitzar l'ajust dual de la paleta guia i la paleta, que millora la precisió de coordinació de la paleta guia i la paleta per a diferents caps d'aigua.La pràctica demostra que el sistema de control dual millora la taxa d'utilització de l'energia de l'aigua.
2. Sistema de regulació de la turbina
2.1 Sistema de regulació de la turbina
La tasca bàsica del sistema de control de velocitat de la turbina és canviar l'obertura de les pales de guia de la turbina en conseqüència mitjançant el governador quan la càrrega del sistema d'alimentació canvia i la velocitat de rotació de la unitat es desvia, de manera que la velocitat de rotació de la turbina. es manté dins del rang especificat, de manera que la unitat generadora funcioni.La potència i la freqüència de sortida compleixen els requisits de l'usuari.Les tasques bàsiques de la regulació de la turbina es poden dividir en regulació de velocitat, regulació de potència activa i regulació del nivell d'aigua.
2.2 El principi de regulació de la turbina
Una unitat hidrogeneradora és una unitat formada per la connexió d'una hidroturbina i un generador.La part giratòria del grup hidrogenerador és un cos rígid que gira al voltant d'un eix fix, i la seva equació es pot descriure amb la següent equació:
A la fórmula
——El moment d'inèrcia de la part giratòria de la unitat (Kg m2)
——Velocitat angular de rotació (rad/s)
——Parell de la turbina (N/m), incloses les pèrdues mecàniques i elèctriques del generador.
——Parell de resistència del generador, que es refereix al parell d'acció de l'estator del generador al rotor, la seva direcció és oposada a la direcció de rotació i representa la sortida de potència activa del generador, és a dir, la mida de la càrrega.
Quan la càrrega canvia, l'obertura de la paleta guia es manté inalterada i la velocitat de la unitat encara es pot estabilitzar a un valor determinat.Com que la velocitat es desviarà del valor nominal, no n'hi ha prou amb confiar en la capacitat d'ajust d'autoequilibri per mantenir la velocitat.Per mantenir la velocitat de la unitat al valor nominal original després de canviar la càrrega, es pot veure a la figura 1 que cal canviar l'obertura de la paleta guia en conseqüència.Quan la càrrega disminueix, quan el parell de resistència canvia d'1 a 2, l'obertura de la paleta guia es reduirà a 1 i es mantindrà la velocitat de la unitat.Per tant, amb el canvi de càrrega, l'obertura del mecanisme de guia de l'aigua es modifica en conseqüència, de manera que la velocitat de la unitat hidrogeneradora es manté en un valor predeterminat o canvia segons una llei predeterminada.Aquest procés és l'ajust de la velocitat de la unitat hidrogeneradora., o regulació de la turbina.
3. Sistema d'ajust dual de turbina hidràulica PLC
El governador de la turbina ha de controlar l'obertura de les pales de guia d'aigua per ajustar el flux al corredor de la turbina, canviant així el parell dinàmic de la turbina i controlant la freqüència de la unitat de la turbina.Tanmateix, durant el funcionament de la turbina de paletes rotatives de flux axial, el governador no només ha d'ajustar l'obertura de les pales de guia, sinó que també ha d'ajustar l'angle de les pales del corredor segons el valor de la cursa i el cap d'aigua del seguidor de les pales de guia, de manera que la paleta guia i la paleta estiguin connectades.Mantenir una relació de cooperació entre ells, és a dir, una relació de coordinació, que pot millorar l'eficiència de la turbina, reduir la cavitació de les pales i la vibració de la unitat i millorar l'estabilitat del funcionament de la turbina.
El maquinari del sistema de paletes de turbina de control PLC es compon principalment de dues parts, és a dir, el controlador PLC i el servosistema hidràulic.Primer, parlem de l'estructura del maquinari del controlador PLC.
3.1 Controlador PLC
El controlador PLC es compon principalment d'una unitat d'entrada, una unitat bàsica de PLC i una unitat de sortida.La unitat d'entrada es compon d'un mòdul A/D i un mòdul d'entrada digital, i la unitat de sortida està formada per un mòdul D/A i un mòdul d'entrada digital.El controlador PLC està equipat amb una pantalla digital LED per a l'observació en temps real dels paràmetres PID del sistema, la posició del seguidor de la paleta, la posició del seguidor de la paleta guia i el valor del cap d'aigua.També es proporciona un voltímetre analògic per controlar la posició del seguidor de la paleta en cas d'avaria del controlador del microordinador.
3.2 Sistema de seguiment hidràulic
El servosistema hidràulic és una part important del sistema de control de paletes de la turbina.El senyal de sortida del controlador s'amplifica hidràulicament per controlar el moviment del seguidor de paletes, ajustant així l'angle de les pales del corredor.Hem adoptat la combinació del sistema de control electrohidràulic de la vàlvula de pressió principal de control de la vàlvula proporcional i el sistema de control hidràulic de la màquina tradicional per formar un sistema de control hidràulic paral·lel de la vàlvula proporcional electrohidràulica i la vàlvula hidràulica de la màquina, tal com es mostra a la figura 2. Seguiment hidràulic -Sistema de pujada per a les pales de la turbina.
Sistema hidràulic de seguiment per a pales de turbina
Quan el controlador PLC, la vàlvula proporcional electrohidràulica i el sensor de posició són normals, el mètode de control proporcional electrohidràulic PLC s'utilitza per ajustar el sistema de paletes de la turbina, el valor de retroalimentació de la posició i el valor de sortida de control es transmeten mitjançant senyals elèctrics i el Els senyals són sintetitzats pel controlador PLC., processament i presa de decisions, ajusteu l'obertura de la vàlvula de distribució de pressió principal mitjançant la vàlvula proporcional per controlar la posició del seguidor de la paleta i mantenir la relació de cooperació entre la paleta guia, el cap d'aigua i la paleta.El sistema de paletes de turbina controlat per una vàlvula proporcional electrohidràulica té una alta precisió de sinergia, una estructura senzilla del sistema, una forta resistència a la contaminació per petroli i és convenient connectar-se amb el controlador PLC per formar un sistema de control automàtic de microordinador.
A causa de la retenció del mecanisme d'enllaç mecànic, en el mode de control proporcional electrohidràulic, el mecanisme d'enllaç mecànic també funciona de manera sincrònica per fer un seguiment de l'estat de funcionament del sistema.Si el sistema de control proporcional electrohidràulic PLC falla, la vàlvula de commutació actuarà immediatament i el mecanisme d'enllaç mecànic bàsicament pot fer un seguiment de l'estat de funcionament del sistema de control proporcional electrohidràulic.Quan es canvia, l'impacte del sistema és petit i el sistema de paletes pot passar sense problemes al mode de control d'associació mecànica garanteix en gran mesura la fiabilitat del funcionament del sistema.
Quan vam dissenyar el circuit hidràulic, vam redissenyar el cos de la vàlvula de la vàlvula de control hidràulic, la mida coincident del cos de la vàlvula i la màniga de la vàlvula, la mida de la connexió del cos de la vàlvula i la vàlvula de pressió principal i la mida mecànica de la La biela entre la vàlvula hidràulica i la vàlvula de distribució de pressió principal és la mateixa que l'original.Només cal substituir el cos de la vàlvula hidràulica durant la instal·lació i no cal canviar cap altra part.L'estructura de tot el sistema de control hidràulic és molt compacta.Sobre la base de mantenir completament el mecanisme de sinergia mecànica, s'afegeix un mecanisme de control proporcional electrohidràulic per facilitar la interfície amb el controlador PLC per realitzar un control digital de sinergia i millorar la precisió de coordinació del sistema de paletes de la turbina.;I el procés d'instal·lació i depuració del sistema és molt fàcil, cosa que redueix el temps d'inactivitat de la unitat de turbina hidràulica, facilita la transformació del sistema de control hidràulic de la turbina hidràulica i té un bon valor pràctic.Durant l'operació real al lloc, el sistema és molt valorat pel personal tècnic i d'enginyeria de la central elèctrica, i es creu que es pot popularitzar i aplicar al servosistema hidràulic del governador de moltes centrals hidroelèctriques.
3.3 Estructura del programari del sistema i mètode d'implementació
En el sistema de paletes de turbina controlades per PLC, el mètode de sinergia digital s'utilitza per realitzar la relació de sinergia entre les pales de guia, el cap d'aigua i l'obertura de les paletes.En comparació amb el mètode de sinergia mecànica tradicional, el mètode de sinergia digital té els avantatges d'una fàcil retallada de paràmetres, té els avantatges d'una depuració i manteniment convenients i una alta precisió d'associació.L'estructura del programari del sistema de control de paletes es compon principalment del programa de funció d'ajust del sistema, el programa d'algoritme de control i el programa de diagnòstic.A continuació discutim els mètodes de realització de les tres parts anteriors del programa, respectivament.El programa de funció d'ajust inclou principalment una subrutina d'una sinergia, una subrutina d'arrencada de la paleta, una subrutina d'aturada de la paleta i una subrutina d'eliminació de càrrega de la paleta.Quan el sistema funciona, primer identifica i jutja la condició de funcionament actual, després inicia l'interruptor del programari, executa la subrutina de funció d'ajust corresponent i calcula el valor donat de posició del seguidor de paletes.
(1) Subrutina d'associació
Mitjançant la prova del model de la unitat de turbina, es pot obtenir un lot de punts mesurats a la superfície d'unió.La lleva d'unió mecànica tradicional es fa a partir d'aquests punts mesurats, i el mètode d'articulació digital també utilitza aquests punts mesurats per dibuixar un conjunt de corbes d'articulació.Seleccionant els punts coneguts de la corba d'associació com a nodes i adoptant el mètode d'interpolació lineal a trossos de la funció binària, es pot obtenir el valor de la funció dels no-nodes en aquesta línia de l'associació.
(2) Subrutina d'arrencada de paletes
L'objectiu de l'estudi de la llei de posada en marxa és escurçar el temps d'engegada de la unitat, reduir la càrrega del coixinet d'empenta i crear condicions de connexió a la xarxa per a la unitat generadora.
(3) Subrutina de parada de paletes
Les regles de tancament de les paletes són les següents: quan el controlador rep l'ordre d'apagada, les pales i les pales de guia es tanquen alhora d'acord amb la relació de cooperació per garantir l'estabilitat de la unitat: quan l'obertura de les pales guia és menor que l'obertura sense càrrega, les pales es retarden Quan la paleta guia es tanca lentament, la relació de cooperació entre la paleta i la paleta guia ja no es manté;quan la velocitat de la unitat cau per sota del 80% de la velocitat nominal, la paleta es torna a obrir a l'angle inicial Φ0, a punt per a la propera posada en marxa.
(4) Subrutina de rebuig de càrrega de la fulla
El rebuig de càrrega significa que la unitat amb càrrega es desconnecta sobtadament de la xarxa elèctrica, fent que la unitat i el sistema de derivació d'aigua es trobin en un mal estat de funcionament, que està directament relacionat amb la seguretat de la central elèctrica i la unitat.Quan es descarrega la càrrega, el governador és equivalent a un dispositiu de protecció, que fa que les paletes i les pales de guia es tanquin immediatament fins que la velocitat de la unitat cau a prop de la velocitat nominal.estabilitat.Per tant, en el descens de càrrega real, les pales generalment s'obren a un determinat angle.Aquesta obertura s'obté mitjançant la prova de despreniment de càrrega de la central elèctrica real.Pot assegurar-se que quan la unitat està baixant de càrrega, no només l'augment de velocitat és petit, sinó que també la unitat és relativament estable..
4 Conclusió
A la vista de l'estat tècnic actual de la indústria del governador de turbines hidràuliques del meu país, aquest document fa referència a la nova informació en el camp del control de velocitat de la turbina hidràulica a casa i a l'estranger, i aplica la tecnologia del controlador lògic programable (PLC) al control de velocitat de el grup electrògen de turbina hidràulica.El controlador de programa (PLC) és el nucli del sistema de regulació dual de turbina hidràulica de tipus paleta de flux axial.L'aplicació pràctica mostra que l'esquema millora considerablement la precisió de coordinació entre la paleta guia i la paleta per a diferents condicions de capçal d'aigua i millora la taxa d'utilització de l'energia de l'aigua.
Hora de publicació: 11-feb-2022
