1. Úvod
Turbínový regulátor je jedním ze dvou hlavních regulačních zařízení pro hydroelektrické jednotky.Nehraje pouze roli regulace rychlosti, ale také provádí různé převody pracovních podmínek a frekvence, výkon, fázový úhel a další řízení hydroelektrárenských jednotek a chrání vodní kolo.Úkol generátorové soustavy.Turbínové regulátory prošly třemi fázemi vývoje: mechanické hydraulické regulátory, elektrohydraulické regulátory a mikropočítačové digitální hydraulické regulátory.V posledních letech byly do systémů řízení otáček turbín zavedeny programovatelné regulátory, které mají silnou schopnost proti rušení a vysokou spolehlivost;jednoduché a pohodlné programování a ovládání;modulární struktura, dobrá všestrannost, flexibilita a pohodlná údržba;Má výhody silné ovládací funkce a jízdní schopnosti;je to prakticky ověřeno.
V tomto článku je navržen výzkum systému dvojitého nastavení hydraulické turbíny PLC a programovatelný regulátor se používá k realizaci dvojitého nastavení vodicí lopatky a lopatky, což zlepšuje přesnost koordinace vodicí lopatky a lopatky pro různé vodní hlavy.Praxe ukazuje, že duální řídicí systém zlepšuje míru využití vodní energie.
2. Systém regulace turbíny
2.1 Systém regulace turbíny
Základním úkolem systému řízení otáček turbíny je při změně zatížení energetického systému a odchylkách otáček agregátu odpovídajícím způsobem změnit otevření rozváděcích lopatek turbíny prostřednictvím regulátoru tak, aby otáčky turbíny se udržuje ve specifikovaném rozsahu, aby mohla fungovat generátorová jednotka.Výstupní výkon a frekvence splňují požadavky uživatele.Základní úkoly regulace turbíny lze rozdělit na regulaci otáček, regulaci činného výkonu a regulaci vodní hladiny.
2.2 Princip regulace turbíny
Hydrogenerátorová jednotka je jednotka vytvořená spojením hydroturbíny a generátoru.Rotační část soustrojí hydrogenerátoru je tuhé těleso, které se otáčí kolem pevné osy a jeho rovnici lze popsat následující rovnicí:
Ve vzorci
——Moment setrvačnosti rotující části jednotky (kg m2)
——Úhlová rychlost otáčení (rad/s)
——Točivý moment turbíny (N/m), včetně mechanických a elektrických ztrát generátoru.
——Odporový moment generátoru, který se vztahuje k působícímu momentu statoru generátoru na rotoru, jeho směr je opačný ke směru otáčení a představuje činný výkon generátoru, tj. velikost zátěže.
Při změně zatížení zůstává otevření vodicí lopatky nezměněno a rychlost jednotky může být stále stabilizována na určité hodnotě.Protože se rychlost bude odchylovat od jmenovité hodnoty, nestačí se spoléhat na schopnost samovyvažovacího nastavení pro udržení rychlosti.Aby se otáčky jednotky po změně zátěže udržely na původní jmenovité hodnotě, je z obrázku 1 vidět, že je nutné odpovídajícím způsobem změnit otvor rozváděcí lopatky.Když se zatížení sníží, když se odporový moment změní z 1 na 2, otevření vodicí lopatky se sníží na 1 a rychlost jednotky zůstane zachována.Se změnou zátěže se tedy odpovídajícím způsobem změní otevření mechanismu pro vedení vody, takže rychlost hydrogenerátorové jednotky je udržována na předem stanovené hodnotě nebo se mění podle předem stanoveného zákona.Tento proces je nastavením rychlosti jednotky hydrogenerátoru.nebo regulace turbíny.
3. Systém dvojitého nastavení PLC hydraulické turbíny
Regulátor turbíny má řídit otevírání vodicích lopatek pro úpravu průtoku do oběžného kola turbíny, čímž mění dynamický točivý moment turbíny a řídí frekvenci turbínové jednotky.Při provozu axiálně průtokové rotační lopatkové turbíny by však měl regulátor nejen nastavovat otevření rozváděcích lopatek, ale také nastavovat úhel oběžných lopatek podle zdvihu a hodnoty vodního spádu sledovače rozváděcích lopatek, tak, aby vodicí lopatka a lopatka byly spojeny.Udržujte mezi nimi kooperativní vztah, to znamená koordinační vztah, který může zlepšit účinnost turbíny, snížit kavitaci lopatek a vibrace jednotky a zvýšit stabilitu provozu turbíny.
Hardware systému lopatek PLC řízení turbíny se skládá hlavně ze dvou částí, a to regulátoru PLC a hydraulického servosystému.Nejprve si proberme hardwarovou strukturu PLC regulátoru.
3.1 PLC regulátor
PLC regulátor se skládá hlavně ze vstupní jednotky, základní jednotky PLC a výstupní jednotky.Vstupní jednotka se skládá z A/D modulu a digitálního vstupního modulu a výstupní jednotka se skládá z D/A modulu a digitálního vstupního modulu.Regulátor PLC je vybaven digitálním LED displejem pro sledování systémových parametrů PID v reálném čase, polohy sledovače lopatek, polohy sledovače vodicích lopatek a hodnoty vodního spádu.K dispozici je také analogový voltmetr pro sledování polohy sledovače lopatek v případě poruchy mikropočítačového ovladače.
3.2 Hydraulický náběhový systém
Hydraulický servosystém je důležitou součástí systému řízení lopatek turbíny.Výstupní signál ovladače je hydraulicky zesilován pro řízení pohybu lopatek, čímž se nastavuje úhel oběžných lopatek.Přijali jsme kombinaci elektrohydraulického řídicího systému hlavního tlakového ventilu typu proporcionálního ventilu a tradičního strojně-hydraulického řídicího systému k vytvoření paralelního hydraulického řídicího systému elektrohydraulického proporcionálního ventilu a strojně-hydraulického ventilu, jak je znázorněno na obrázku 2. Hydraulické následování -up systém pro lopatky turbíny.
Hydraulický sledovací systém pro lopatky turbíny
Když jsou regulátor PLC, elektrohydraulický proporcionální ventil a snímač polohy v pořádku, použije se metoda elektrohydraulického proporcionálního ovládání PLC k nastavení systému lopatek turbíny, hodnota zpětné vazby polohy a hodnota řídicího výstupu jsou přenášeny elektrickými signály a signály jsou syntetizovány řídicí jednotkou PLC., zpracování a rozhodování, upravte otevření ventilu hlavního ventilu pro rozdělování tlaku prostřednictvím proporcionálního ventilu, abyste řídili polohu sledovače lopatek a udrželi kooperativní vztah mezi vodicí lopatkou, vodní hlavou a lopatkou.Systém lopatek turbíny řízený elektrohydraulickým proporcionálním ventilem má vysokou synergickou přesnost, jednoduchou strukturu systému, silnou odolnost proti znečištění olejem a je vhodný pro propojení s PLC regulátorem pro vytvoření mikropočítačového automatického řídicího systému.
Díky zachování mechanického spojovacího mechanismu v režimu elektrohydraulického proporcionálního ovládání mechanický spojovací mechanismus také pracuje synchronně, aby sledoval provozní stav systému.Pokud dojde k poruše elektrohydraulického proporcionálního řídicího systému PLC, přepínací ventil zareaguje okamžitě a mechanický spojovací mechanismus může v podstatě sledovat provozní stav elektrohydraulického proporcionálního řídicího systému.Při přepínání je dopad systému malý a systém lopatek může plynule přejít do režimu řízení mechanické asociace výrazně zaručuje spolehlivost provozu systému.
Když jsme navrhovali hydraulický okruh, přepracovali jsme tělo ventilu hydraulického ovládacího ventilu, odpovídající velikost těla ventilu a pouzdra ventilu, velikost připojení těla ventilu a hlavního tlakového ventilu a mechanickou velikost spojovací tyč mezi hydraulickým ventilem a hlavním ventilem rozdělování tlaku je stejná jako původní.Při instalaci je třeba vyměnit pouze tělo ventilu hydraulického ventilu a není třeba měnit žádné další díly.Konstrukce celého hydraulického řídicího systému je velmi kompaktní.Na základě úplného zachování mechanického synergického mechanismu je přidán elektrohydraulický proporcionální ovládací mechanismus pro usnadnění rozhraní s PLC regulátorem pro realizaci digitálního synergického řízení a zlepšení koordinační přesnosti systému lopatek turbíny.;A proces instalace a ladění systému je velmi snadný, což zkracuje prostoje jednotky hydraulické turbíny, usnadňuje transformaci hydraulického řídicího systému hydraulické turbíny a má dobrou praktickou hodnotu.Při skutečném provozu na místě je systém vysoce hodnocen inženýrským a technickým personálem elektrárny a má se za to, že může být popularizován a aplikován v hydraulickém servosystému guvernéra mnoha vodních elektráren.
3.3 Struktura softwaru systému a způsob implementace
V systému turbínových lopatek řízených PLC se metoda digitální synergie používá k realizaci synergického vztahu mezi vodicími lopatkami, vodní hlavou a otevřením lopatek.Ve srovnání s tradiční metodou mechanické synergie má metoda digitální synergie výhody snadného ořezávání parametrů, má výhody pohodlného ladění a údržby a vysokou přesnost asociace.Softwarová struktura systému řízení lopatek se skládá hlavně z programu funkcí nastavení systému, programu řídicího algoritmu a programu diagnostiky.Níže pojednáváme o metodách realizace výše uvedených tří částí programu.Program seřizovacích funkcí obsahuje především podprogram synergie, podprogram spouštění lopatky, podprogram zastavení lopatky a podprogram odlehčení lopatky.Když systém pracuje, nejprve identifikuje a posoudí aktuální provozní stav, poté spustí softwarový přepínač, provede odpovídající podprogram funkce nastavení a vypočítá danou hodnotu polohy sledovače lopatek.
(1) Asociační podprogram
Prostřednictvím modelového testu turbínové jednotky lze získat dávku měřených bodů na povrchu kloubu.Tradiční mechanická vačka kloubu je vyrobena na základě těchto naměřených bodů a metoda digitálního spoje také používá tyto naměřené body k vykreslení sady křivek spoje.Výběrem známých bodů na asociační křivce jako uzlů a použitím metody po částech lineární interpolace binární funkce lze získat funkční hodnotu neuzlů na této linii asociace.
(2) Podprogram spouštění lopatky
Účelem studia zákona o spouštění je zkrátit dobu spouštění bloku, snížit zatížení axiálního ložiska a vytvořit podmínky pro připojení generátoru k síti.
(3) Podprogram zastavení lopatky
Pravidla zavírání lopatek jsou následující: když ovladač obdrží příkaz k vypnutí, lopatky a vodicí lopatky se uzavřou současně podle kooperativního vztahu, aby byla zajištěna stabilita jednotky: když je otevření vodicích lopatek menší než otevření naprázdno, lopatky se zpožďují Když je vodicí lopatka pomalu uzavřena, kooperativní vztah mezi lopatkou a vodicí lopatkou již není zachován;když otáčky jednotky klesnou pod 80 % jmenovitých otáček, lopatka se znovu otevře na počáteční úhel Φ0, připravena na další spuštění Připravte se.
(4) Podprogram pro odmítnutí zatížení lopatky
Odmítnutí zátěže znamená, že jednotka se zátěží je náhle odpojena od elektrické sítě, čímž se jednotka a systém odklonu vody dostane do špatného provozního stavu, což přímo souvisí s bezpečností elektrárny a bloku.Při odlehčení je regulátor ekvivalentní ochrannému zařízení, které způsobí okamžité uzavření vodicích lopatek a lopatek, dokud otáčky jednotky neklesnou do blízkosti jmenovitých otáček.stabilita.Proto se při skutečném odlehčení zátěže lopatky obecně otevírají do určitého úhlu.Tohoto otevření se dosáhne testem odlehčení skutečné elektrárny.Může zajistit, že když jednotka spouští zátěž, nejen že zvýšení rychlosti je malé, ale také je jednotka relativně stabilní..
4 Závěr
Vzhledem k současnému technickému stavu odvětví regulátorů hydraulických turbín v mé zemi se tento dokument odvolává na nové informace v oblasti řízení otáček hydraulických turbín doma i v zahraničí a aplikuje technologii programovatelného logického regulátoru (PLC) na řízení otáček soustrojí hydraulické turbíny.Programový regulátor (PLC) je jádrem systému dvojité regulace hydraulické turbíny s axiálním průtokem lopatkového typu.Praktická aplikace ukazuje, že schéma výrazně zlepšuje přesnost koordinace mezi vodicí lopatkou a lopatkou pro různé podmínky spádu vody a zlepšuje míru využití vodní energie.
Čas odeslání: 11. února 2022
