1 Introduzione
U guvernatore di turbine hè unu di i dui grandi equipaggiamenti di regulazione per unità idroelettriche.Ùn ghjoca micca solu u rolu di regulazione di a velocità, ma ancu intraprende una varietà di cunversione di e cundizioni di travagliu è a frequenza, a putenza, l'angolo di fase è l'altru cuntrollu di unità di generazione idroelettrica è prutegge a rota d'acqua.U compitu di u generatore.I guvernatori di turbine anu passatu trè fasi di sviluppu: guvernatori idraulichi meccanichi, guvernatori elettro-idraulichi è guvernatori idraulichi digitali microcomputer.Nta l'ultimi anni, i cuntrolli programabili sò stati introdutti in sistemi di cuntrollu di velocità di turbine, chì anu una forte capacità anti-interferenza è alta affidabilità;prugrammazione è funziunamentu simplice è convenientu;struttura modulare, bona versatilità, flessibilità è mantenimentu convenientu;Hà i vantaghji di una forte funzione di cuntrollu è capacità di guida;hè statu praticamente verificatu.
In questu documentu, a ricerca nantu à u sistema di regulazione duale di turbina idraulica PLC hè pruposta, è u controller programmable hè utilizatu per rializà a doppia regulazione di a paleta di guida è a paleta, chì migliurà a precisione di coordinazione di a paleta di guida è a paleta per diverse capi d'acqua.A pratica mostra chì u sistema di cuntrollu duale migliurà a rata di usu di l'energia di l'acqua.
2. Sistema di regulazione di turbine
2.1 Sistema di regulazione di turbine
U compitu basicu di u sistema di cuntrollu di a velocità di a turbina hè di cambià l'apertura di i palette di guida di a turbina in cunseguenza attraversu u guvernatore quandu a carica di u sistema di putenza cambia è a velocità di rotazione di l'unità devia, in modu chì a velocità di rotazione di a turbina. hè tenutu in u intervallu specificatu, in modu chì l'unità generatore funziona.A putenza di output è a frequenza risponde à i bisogni di l'utilizatori.I travaglii basi di a regulazione di a turbina ponu esse divisi in regulazione di velocità, regulazione di putenza attiva è regulazione di u livellu di l'acqua.
2.2 U principiu di regulazione di turbine
Un'unità idrogeneratore hè un'unità formata da a cunnessione di una turbina idro-generatore è un generatore.A parte rotante di l'idro-generatore hè un corpu rigidu chì gira intornu à un assi fissu, è a so equazzioni pò esse descritta da l'equazioni seguenti:
In a formula
——U mumentu d'inerzia di a parte rotativa di l'unità (Kg m2)
——Vitezza angulare di rotazione (rad/s)
——Turbine torque (N/m), cumprese perdite meccaniche è elettriche di u generatore.
——Generator resistance torque, chì si riferisce à u torque chì agisce di u stator di u generatore nantu à u rotore, a so direzzione hè opposta à a direzzione di rotazione, è rapprisenta a putenza attiva di u generatore, vale à dì a dimensione di a carica.
Quandu a carica cambia, l'apertura di a paleta di guida resta invariata, è a velocità di l'unità pò ancu esse stabilizzata à un certu valore.Perchè a vitezza sviarà da u valore nominale, ùn hè micca abbastanza per confià nantu à a capacità di regulazione d'autoequilibriu per mantene a velocità.Per mantene a vitezza di l'unità à u valore nominale originale dopu à i cambiamenti di carica, si pò vede da a Figura 1 chì hè necessariu di cambià l'apertura di a paleta di guida in cunseguenza.Quandu a carica diminuite, quandu u torque di resistenza cambia da 1 à 2, l'apertura di a paleta di guida serà ridutta à 1, è a vitezza di l'unità serà mantinuta.Per quessa, cù u cambiamentu di a carica, l'apertura di u mecanismu di guida di l'acqua hè cambiata in modu currispundente, cusì chì a vitezza di l'unità idro-generatore hè mantinuta à un valore predeterminatu, o cambia secondu una lege predeterminata.Stu prucessu hè l'aghjustamentu di a velocità di l'unità idrogeneratore., o regulazione di turbine.
3. PLC turbina idraulica sistema di regulazione duale
U guvernatore di a turbina hè di cuntrullà l'apertura di e pale di guida di l'acqua per aghjustà u flussu in u corridore di a turbina, cambiendu cusì u torque dinamicu di a turbina è cuntrullà a freccia di l'unità di turbina.Tuttavia, durante u funziunamentu di a turbina rotativa à flussu assiale, u guvernatore ùn deve micca solu aghjustà l'apertura di e pale di guida, ma ancu aghjustà l'angolo di e pale di corridore secondu u valore di a corsa è di a testa di l'acqua di u seguitu di a pale di guida. cusì chì a paleta di guida è a paleta sò cunnessi.Mantene una relazione di cooperazione trà elli, vale à dì, una relazione di coordinazione, chì pò migliurà l'efficienza di a turbina, riduce a cavitazione di a pale è a vibrazione di l'unità, è rinfurzà a stabilità di u funziunamentu di a turbina.
U hardware di u sistema di pale di turbine di cuntrollu PLC hè principalmente cumpostu di duie parti, à dì u controller PLC è u servo sistema idraulicu.Prima, discutemu a struttura hardware di u controller PLC.
3.1 Controller PLC
U controller PLC hè principalmente cumpostu da unità di input, unità di basa PLC è unità di output.L'unità di input hè cumposta da u modulu A/D è u modulu di input digitale, è l'unità di output hè cumpostu da u modulu D/A è u modulu di input digitale.U controller PLC hè dotatu di display digitale LED per l'osservazione in tempu reale di i paràmetri PID di u sistema, a pusizione di seguitu di pale, a pusizione di seguitu di paletta di guida è u valore di a testa d'acqua.Un voltmetru analogicu hè ancu furnitu per vigilà a pusizione di u seguitu di a paleta in casu di fallimentu di u controller di u microcomputer.
3.2 Sistema di seguimentu idraulicu
U sistema servo idraulici hè una parte impurtante di u sistema di cuntrollu di turbine.U signale di output di u controller hè amplificatu idraulicamente per cuntrullà u muvimentu di u seguitu di a pale, aghjustendu cusì l'angolo di e lame di u corridore.Avemu aduttatu a cumminazzioni di u sistema di cuntrollu elettro-idraulicu di valvola di pressione principale di cuntrollu di valvula proporzionale è u sistema di cuntrollu di macchina-idraulicu tradiziunale per furmà un sistema di cuntrollu idraulicu parallelu di valvola proporzionale elettro-idraulica è valvola di macchina-idraulica cum'è mostra in Figura 2. Segui idraulici. - sistema di up per pale di turbine.
Sistema di seguimentu idraulicu per pale di turbine
Quandu u controller PLC, a valvula proporzionale elettro-idraulica è u sensoru di pusizioni sò tutti normali, u metudu di cuntrollu proporzionale elettro-idraulico PLC hè utilizatu per aghjustà u sistema di pale di turbine, u valore di feedback di posizione è u valore di output di cuntrollu sò trasmessi da signali elettrici, è I signali sò sintetizzati da u controller PLC., trasfurmazioni è decisione, aghjustà l'apertura di a valvula di a valvula di distribuzione di pressione principale attraversu a valvula proporzionale per cuntrullà a pusizione di u seguitu di a pale, è mantene a relazione di cooperazione trà a paleta di guida, a testa d'acqua è a paleta.U sistema di pale di turbina cuntrullatu da a valvula proporzionale elettro-idraulica hà una alta precisione di sinergia, una struttura di sistema simplice, una forte resistenza à a contaminazione d'oliu, è hè cunvenutu per interfaccia cù u controller PLC per furmà un sistema di cuntrollu automaticu di microcomputer.
A causa di a ritenzione di u mecanismu di ligame meccanicu, in u modu di cuntrollu proporzionale elettro-idraulicu, u mecanismu di ligame meccanicu funziona ancu in modu sincronu per seguità u statu di u funziunamentu di u sistema.Se u sistema di cuntrollu proporzionale elettro-idraulicu PLC fallisce, a valvula di commutazione agirà immediatamente, è u mecanismu di cunnessione meccanica pò basamente seguità u statu di funziunamentu di u sistema di cuntrollu proporzionale elettro-idraulicu.Quandu cambiassi, l'impattu di u sistema hè chjucu, è u sistema di vane pò transizione liscia à U modu di cuntrollu di l'associazione meccanica assai guarantisci l'affidabilità di u funziunamentu di u sistema.
Quandu avemu disignatu u circuitu idraulicu, avemu riprogettatu u corpu di a valvula di a valvula di cuntrollu idraulica, a dimensione currispundente di u corpu di a valvula è a manica di a valvula, a dimensione di cunnessione di u corpu di a valvula è a valvula di pressione principale, è a meccanica. a biela di cunnessione trà a valvula idraulica è a valvula di distribuzione di pressione principale hè uguale à l'uriginale.Solu u corpu di a valvula di a valvula idraulica deve esse rimpiazzata durante a stallazione, è nisuna altra parte deve esse cambiata.A struttura di tuttu u sistema di cuntrollu idraulicu hè assai compactu.In basa di mantene cumplettamente u mecanismu di sinergia meccanica, hè aghjuntu un mecanismu di cuntrollu proporzionale elettro-idraulicu per facilità l'interfaccia cù u controller PLC per realizà u cuntrollu di sinergia digitale è migliurà a precisione di coordinazione di u sistema di pale di turbina.;È u prucessu di stallazione è debugging di u sistema hè assai faciule, chì accurtà u downtime di l'unità di turbina idraulica, facilita a trasfurmazioni di u sistema di cuntrollu idraulicu di a turbina idraulica, è hà un bonu valore praticu.Durante l'operazione attuale in u situ, u sistema hè assai apprezzatu da l'ingegneria è u persunale tecnicu di a centrale elettrica, è si crede chì pò esse popularizatu è appiicatu in u sistema servo idraulicu di u guvernatore di parechje stazioni idroelettriche.
3.3 Struttura di u software di u sistema è u metudu di implementazione
In u sistema di palette di turbina cuntrullata da PLC, u metudu di sinergia digitale hè utilizatu per rializà a relazione di sinergia trà pale di guida, testa d'acqua è apertura di pale.In cunfrontu cù u metudu di sinergia meccanica tradiziunale, u metudu di sinergia digitale hà i vantaghji di un trimming paràmetru faciule, hà i vantaghji di debugging è mantenimentu convenientu, è alta precisione di associu.A struttura di u software di u sistema di cuntrollu di vane hè cumpostu principarmenti di u prugramma di funzione di regulazione di u sistema, u prugramma di l'algoritmu di cuntrollu è u prugramma di diagnosi.Sottu discutemu i metudi di realizazione di i trè parti di u prugramma, rispettivamente.U prugramma di a funzione di regulazione include principalmente una subrutina di una sinergia, una subrutina di inizià a paleta, una subrutina di piantà a paleta è una subrutina di a caduta di carica di a paleta.Quandu u sistema funziona, prima identifica è ghjudicheghja a cundizione di u funziunamentu attuale, poi principia l'interruttore di u software, eseguisce a subrutina di funzione di regulazione currispundente, è calculate a pusizione data valore di u seguitu di vane.
(1) Associu subrutina
Per mezu di a prova di mudellu di l'unità di turbina, pò esse acquistatu un batch di punti misurati nantu à a superficia di l'articulazione.A camma tradiziunale di articulazione meccanica hè fatta in basa di sti punti misurati, è u metudu di articulazione digitale usa ancu questi punti misurati per disegnà un inseme di curve articulate.Selezziunate i punti cunnisciuti nantu à a curva di l'associu cum'è nodi, è aduprendu u metudu di interpolazione lineale piecewise di a funzione binaria, u valore di a funzione di i non-nodi in questa linea di l'associu pò esse acquistatu.
(2) Vane start-up subroutine
U scopu di studià a lege di start-up hè di accurtà u tempu di start-up di l'unità, riduce a carica di u cuscinettu di spinta, è crea e cundizioni cunnessi à a griglia per l'unità generatore.
(3) Vane stop subroutine
I reguli di chjusu di i pani sò i seguenti: quandu u controller riceve u cumandimu di chjusu, i pani è i pani di guida sò chjusi à u stessu tempu secondu a relazione di cooperazione per assicurà a stabilità di l'unità: quandu l'apertura di a vela di guida hè menu menu. chè l'apertura senza carica, i vanes lag Quandu u vane di guida hè lentamente chjusu, a relazione di cooperazione trà a vane è a vane di guida ùn hè più mantene;quandu a vitezza unità scende sottu à 80% di a vitezza nominale, a paleta hè riapertura à l'angolo di partenza Φ0, pronta per u prossimu start-up Preparate.
(4) Subroutine di rifiutu di carica di lama
U rifiutu di a carica significa chì l'unità cù a carica hè subitu disconnected from the power grid, facennu l'unità è u sistema di diversione d'acqua in un cattivu statu di funziunamentu, chì hè direttamente ligatu à a sicurità di a centrale elettrica è a unità.Quandu a carica hè sparata, u guvernatore hè equivalenti à un dispositivu di prutezzione, chì face chì i vani di guida è i vani chjude immediatamente finu à chì a velocità di l'unità scende à a vicinanza di a velocità nominale.stabilità.Per quessa, in a caduta di a carica attuale, i vani sò generalmente aperti à un certu angulu.Questa apertura hè ottenuta attraversu a prova di caduta di carica di a centrale elettrica attuale.Puderà assicurà chì quandu l'unità perde a carica, micca solu l'aumentu di a velocità hè chjuca, ma ancu l'unità hè relativamente stabile..
4 Cunclusioni
In vista di u statu tecnicu attuale di l'industria di u guvernatore di turbine idrauliche di u mo paese, stu documentu si riferisce à a nova infurmazione in u campu di u cuntrollu di a velocità di turbine idraulici in casa è à l'esteru, è applicà a tecnulugia di cuntrollu di logica programmable (PLC) à u cuntrollu di velocità di u generatore di turbina idraulica.U controller di prugramma (PLC) hè u core di u sistema di regulazione duale di turbina idraulica à flussu assiale.L'applicazione pratica mostra chì u schema migliurà assai a precisione di coordinazione trà a paleta di guida è a paleta per diverse cundizioni di a testa d'acqua, è migliurà a rata di utilizazione di l'energia di l'acqua.
Tempu di Postu: Feb-11-2022
