1. Einleitung
Der Turbinenregler ist eine der beiden wichtigsten Regeleinrichtungen für Wasserkraftwerke.Es spielt nicht nur die Rolle der Geschwindigkeitsregulierung, sondern übernimmt auch verschiedene Arbeitsbedingungen, Umwandlung und Frequenz, Leistung, Phasenwinkel und andere Steuerung von Wasserkraftwerken und schützt das Wasserrad.Die Aufgabe des Stromaggregats.Turbinenregler haben drei Entwicklungsstufen durchlaufen: mechanisch-hydraulische Regler, elektro-hydraulische Regler und digitale Mikrocomputer-Hydraulikregler.In den letzten Jahren wurden programmierbare Steuerungen in Turbinengeschwindigkeitssteuersysteme eingeführt, die eine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit und hohe Zuverlässigkeit aufweisen;einfache und komfortable Programmierung und Bedienung;modulare Struktur, gute Vielseitigkeit, Flexibilität und bequeme Wartung;Es hat die Vorteile einer starken Kontrollfunktion und Fahrfähigkeit;es wurde praktisch verifiziert.
In dieser Abhandlung wird die Forschung zum doppelten PLC-Hydraulikturbinen-Einstellsystem vorgeschlagen, und die programmierbare Steuerung wird verwendet, um die doppelte Einstellung der Leitschaufel und des Paddels zu realisieren, wodurch die Koordinationsgenauigkeit der Leitschaufel und der Schaufel für unterschiedliche verbessert wird Wasserköpfe.Die Praxis zeigt, dass das duale Kontrollsystem den Nutzungsgrad der Wasserenergie verbessert.
2. Turbinenregelsystem
2.1 Turbinenregelsystem
Die grundlegende Aufgabe des Turbinendrehzahlregelsystems besteht darin, die Öffnung der Leitschaufeln der Turbine durch den Regler entsprechend zu verändern, wenn sich die Last des Energiesystems ändert und die Drehzahl des Aggregats abweicht, so dass die Drehzahl der Turbine abweicht innerhalb des spezifizierten Bereichs gehalten wird, um die Generatoreinheit in Betrieb zu setzen.Ausgangsleistung und Frequenz erfüllen die Benutzeranforderungen.Die grundlegenden Aufgaben der Turbinenregelung lassen sich in Drehzahlregelung, Wirkleistungsregelung und Wasserstandsregelung unterteilen.
2.2 Das Prinzip der Turbinenregelung
Eine Hydrogeneratoreinheit ist eine Einheit, die durch Verbinden einer Hydroturbine und eines Generators gebildet wird.Der rotierende Teil des Hydrogeneratorsatzes ist ein starrer Körper, der sich um eine feste Achse dreht, und seine Gleichung kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
In der Formel
——Das Trägheitsmoment des rotierenden Teils der Einheit (kg m2)
——Rotationswinkelgeschwindigkeit (rad/s)
——Turbinendrehmoment (N/m), einschließlich mechanischer und elektrischer Generatorverluste.
——Generator-Widerstandsdrehmoment, das sich auf das wirkende Drehmoment des Generatorstators auf den Rotor bezieht, dessen Richtung der Drehrichtung entgegengesetzt ist, und die Wirkleistungsabgabe des Generators darstellt, dh die Größe der Last.
Bei Lastwechsel bleibt die Öffnung der Leitschaufel unverändert und die Aggregatgeschwindigkeit kann noch auf einem bestimmten Wert stabilisiert werden.Da die Geschwindigkeit vom Nennwert abweicht, reicht es nicht aus, sich auf die selbstausgleichende Anpassungsfähigkeit zu verlassen, um die Geschwindigkeit beizubehalten.Um die Drehzahl des Aggregats nach den Lastwechseln auf dem ursprünglichen Nennwert zu halten, ist aus Bild 1 ersichtlich, dass es notwendig ist, die Leitschaufelöffnung entsprechend zu verändern.Wenn die Last abnimmt, wenn sich das Widerstandsdrehmoment von 1 auf 2 ändert, wird die Öffnung der Leitschaufel auf 1 reduziert und die Geschwindigkeit der Einheit wird beibehalten.Daher wird mit der Änderung der Last die Öffnung des Wasserführungsmechanismus entsprechend geändert, so dass die Geschwindigkeit der Hydrogeneratoreinheit auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird oder sich gemäß einem vorbestimmten Gesetz ändert.Dieser Vorgang ist die Geschwindigkeitsanpassung der Hydro-Generator-Einheit., oder Turbinenregelung.
3. Dual-Anpassungssystem der PLC-Hydraulikturbine
Der Turbinenregler soll die Öffnung der Wasserleitschaufeln steuern, um die Strömung in das Laufrad der Turbine einzustellen, wodurch das dynamische Drehmoment der Turbine verändert und die Frequenz der Turbineneinheit gesteuert wird.Während des Betriebs der Drehschaufelturbine mit axialer Strömung sollte der Regler jedoch nicht nur die Öffnung der Leitschaufeln einstellen, sondern auch den Winkel der Laufradschaufeln entsprechend dem Hub und dem Wassersäulenwert des Leitschaufelfolgers einstellen. so dass die Leitschaufel und der Flügel verbunden sind.Aufrechterhaltung einer kooperativen Beziehung zwischen ihnen, d. h. einer Koordinationsbeziehung, die den Wirkungsgrad der Turbine verbessern, die Schaufelkavitation und -vibration der Einheit verringern und die Stabilität des Betriebs der Turbine verbessern kann.
Die Hardware des SPS-gesteuerten Turbinenschaufelsystems besteht hauptsächlich aus zwei Teilen, nämlich der SPS-Steuerung und dem hydraulischen Servosystem.Lassen Sie uns zunächst die Hardwarestruktur der SPS-Steuerung besprechen.
3.1 SPS-Steuerung
Der SPS-Controller besteht hauptsächlich aus einer Eingabeeinheit, einer SPS-Grundeinheit und einer Ausgabeeinheit.Die Eingabeeinheit besteht aus einem A/D-Modul und einem digitalen Eingabemodul, und die Ausgabeeinheit besteht aus einem D/A-Modul und einem digitalen Eingabemodul.Die SPS-Steuerung ist mit einer digitalen LED-Anzeige für die Echtzeitüberwachung der PID-Parameter des Systems, der Leitschaufelfolgerposition, der Leitschaufelfolgerposition und des Wassersäulenwerts ausgestattet.Ein analoges Voltmeter ist ebenfalls vorgesehen, um die Position des Leitschaufelstßels im Falle eines Ausfalls eines Mikrocomputer-Controllers zu überwachen.
3.2 Hydraulisches Folgesystem
Das hydraulische Servosystem ist ein wichtiger Teil des Turbinenleitschaufel-Steuersystems.Das Ausgangssignal der Steuerung wird hydraulisch verstärkt, um die Bewegung des Leitschaufelfolgers zu steuern und dadurch den Winkel der Laufradschaufeln einzustellen.Wir haben die Kombination aus einem elektrohydraulischen Steuersystem mit Proportionalventilsteuerung des Hauptdruckventils und einem herkömmlichen maschinenhydraulischen Steuersystem übernommen, um ein paralleles hydraulisches Steuersystem aus einem elektrohydraulischen Proportionalventil und einem maschinenhydraulischen Ventil zu bilden, wie in Abbildung 2 gezeigt. Hydraulische Folge -Up-System für Turbinenschaufeln.
Hydraulisches Nachlaufsystem für Turbinenschaufeln
Wenn die SPS-Steuerung, das elektrohydraulische Proportionalventil und der Positionssensor alle normal sind, wird das elektrohydraulische Proportional-Steuerungsverfahren der SPS verwendet, um das Turbinenschaufelsystem einzustellen, der Positionsrückmeldungswert und der Steuerausgangswert werden durch elektrische Signale übertragen und die Signale werden von der SPS-Steuerung synthetisiert., Verarbeitung und Entscheidungsfindung, stellen Sie die Ventilöffnung des Hauptdruckverteilungsventils durch das Proportionalventil ein, um die Position des Leitschaufelstößels zu steuern, und halten Sie die zusammenwirkende Beziehung zwischen der Leitschaufel, der Wassersäule und der Leitschaufel aufrecht.Das durch ein elektrohydraulisches Proportionalventil gesteuerte Turbinenschaufelsystem weist eine hohe Synergiepräzision, eine einfache Systemstruktur, eine starke Ölverschmutzungsbeständigkeit auf und lässt sich bequem mit einer SPS-Steuerung verbinden, um ein automatisches Mikrocomputer-Steuerungssystem zu bilden.
Aufgrund der Beibehaltung des mechanischen Verbindungsmechanismus arbeitet der mechanische Verbindungsmechanismus im elektrohydraulischen proportionalen Steuermodus auch synchron, um den Betriebszustand des Systems zu verfolgen.Wenn das elektrohydraulische Proportionalsteuersystem der SPS ausfällt, reagiert das Schaltventil sofort, und der mechanische Verbindungsmechanismus kann im Wesentlichen den Betriebszustand des elektrohydraulischen Proportionalsteuersystems verfolgen.Beim Umschalten ist die Systemauswirkung gering und das Flügelsystem kann reibungslos in den Steuerungsmodus der mechanischen Zuordnung übergehen, der die Zuverlässigkeit des Systembetriebs in hohem Maße garantiert.
Bei der Konstruktion des Hydraulikkreises haben wir den Ventilkörper des hydraulischen Steuerventils, die passende Größe des Ventilkörpers und der Ventilhülse, die Anschlussgröße des Ventilkörpers und des Hauptdruckventils sowie die mechanische Größe des Pleuel zwischen dem Hydraulikventil und dem Hauptdruckverteilungsventil ist das gleiche wie das Original.Bei der Installation muss nur der Ventilkörper des Hydraulikventils ausgetauscht werden, und es müssen keine anderen Teile geändert werden.Der Aufbau des gesamten hydraulischen Steuersystems ist sehr kompakt.Auf der Grundlage der vollständigen Beibehaltung des mechanischen Synergiemechanismus wird ein elektrohydraulischer proportionaler Steuermechanismus hinzugefügt, um die Schnittstelle mit der SPS-Steuerung zu erleichtern, um eine digitale Synergiesteuerung zu realisieren und die Koordinationsgenauigkeit des Turbinenleitschaufelsystems zu verbessern.;Und der Installations- und Debugging-Prozess des Systems ist sehr einfach, was die Ausfallzeit der hydraulischen Turbineneinheit verkürzt, die Umwandlung des hydraulischen Steuersystems der hydraulischen Turbine erleichtert und einen guten praktischen Wert hat.Während des tatsächlichen Betriebs vor Ort wird das System vom Ingenieur- und Technikpersonal des Kraftwerks hoch geschätzt, und es wird angenommen, dass es populär gemacht und im hydraulischen Servosystem des Reglers vieler Wasserkraftwerke eingesetzt werden kann.
3.3 Struktur der Systemsoftware und Implementierungsmethode
Im SPS-gesteuerten Turbinenschaufelsystem wird das digitale Synergieverfahren verwendet, um die Synergiebeziehung zwischen Leitschaufeln, Wassersäule und Schaufelöffnung zu realisieren.Verglichen mit dem traditionellen mechanischen Synergieverfahren hat das digitale Synergieverfahren die Vorteile des einfachen Parametertrimmens, es hat die Vorteile des bequemen Debuggens und der Wartung und der hohen Assoziationspräzision.Die Softwarestruktur des Schaufelsteuersystems besteht hauptsächlich aus dem Systemeinstellfunktionsprogramm, dem Steueralgorithmusprogramm und dem Diagnoseprogramm.Im Folgenden diskutieren wir jeweils die Realisierungsmethoden der oben genannten drei Teile des Programms.Das Einstellfunktionsprogramm enthält hauptsächlich eine Subroutine einer Synergie, eine Subroutine zum Starten des Flügels, eine Subroutine zum Stoppen des Flügels und eine Subroutine zum Lastabwurf des Flügels.Wenn das System arbeitet, identifiziert und beurteilt es zuerst den aktuellen Betriebszustand, startet dann den Softwareschalter, führt das Unterprogramm der entsprechenden Einstellfunktion aus und berechnet den Positionswert des Leitschaufelfolgers.
(1) Assoziations-Subroutine
Durch den Modellversuch der Turbineneinheit kann eine Reihe von Messpunkten auf der Verbindungsfläche erhalten werden.Die traditionelle mechanische Verbindungsnocke wird auf der Grundlage dieser gemessenen Punkte hergestellt, und die digitale Verbindungsmethode verwendet diese gemessenen Punkte ebenfalls, um einen Satz von Verbindungskurven zu zeichnen.Durch Auswählen der bekannten Punkte auf der Assoziationskurve als Knoten und Anwenden des Verfahrens der stückweisen linearen Interpolation der binären Funktion kann der Funktionswert der Nicht-Knoten auf dieser Linie der Assoziation erhalten werden.
(2) Leitschaufel-Start-Unterprogramm
Ziel der Untersuchung des Anfahrgesetzes ist es, die Anlaufzeit der Anlage zu verkürzen, die Belastung des Axiallagers zu reduzieren und netzgekoppelte Bedingungen für die Generatoranlage zu schaffen.
(3) Leitschaufelstopp-Unterprogramm
Die Schließregeln der Leitschaufeln lauten wie folgt: Wenn die Steuerung den Abschaltbefehl erhält, werden die Leitschaufeln und die Leitschaufeln gleichzeitig gemäß der kooperativen Beziehung geschlossen, um die Stabilität der Einheit sicherzustellen: wenn die Leitschaufelöffnung kleiner ist als die Leerlauföffnung, die Leitschaufeln nacheilen. Wenn die Leitschaufel langsam geschlossen wird, wird die zusammenwirkende Beziehung zwischen der Leitschaufel und der Leitschaufel nicht länger aufrechterhalten;Wenn die Drehzahl des Geräts unter 80 % der Nenndrehzahl fällt, wird der Flügel wieder auf den Startwinkel Φ0 geöffnet, bereit für den nächsten Start.
(4) Subroutine zur Zurückweisung der Klingenlast
Lastabwurf bedeutet, dass das Aggregat mit Last plötzlich vom Stromnetz getrennt wird, wodurch das Aggregat und das Wasserableitungssystem in einen schlechten Betriebszustand versetzt werden, der in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit des Kraftwerks und des Aggregats steht.Bei Lastabwurf ist der Begrenzer gleichbedeutend mit einer Schutzeinrichtung, die die Leitschaufeln und Schaufeln sofort schließen lässt, bis die Aggregatdrehzahl in die Nähe der Nenndrehzahl abgesunken ist.Stabilität.Daher werden beim eigentlichen Lastabwurf die Leitschaufeln im Allgemeinen bis zu einem bestimmten Winkel geöffnet.Diese Öffnung wird durch den Lastabwurftest des tatsächlichen Kraftwerks erhalten.Es kann sicherstellen, dass, wenn die Einheit Last abwirft, nicht nur die Geschwindigkeitserhöhung gering ist, sondern die Einheit auch relativ stabil ist..
4. Fazit
In Anbetracht des aktuellen technischen Stands der hydraulischen Turbinenreglerindustrie meines Landes bezieht sich dieses Dokument auf die neuen Informationen auf dem Gebiet der Geschwindigkeitsregelung von hydraulischen Turbinen im In- und Ausland und wendet die Technologie der speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC) auf die Geschwindigkeitsregelung von an der hydraulische Turbinen-Generator-Satz.Die Programmsteuerung (SPS) ist das Herzstück des Dual-Regulierungssystems der Axialströmungs-Hydraulikturbine vom Paddeltyp.Die praktische Anwendung zeigt, dass das Schema die Koordinationspräzision zwischen der Leitschaufel und dem Flügel für unterschiedliche Wassersäulenbedingungen stark verbessert und die Ausnutzungsrate der Wasserenergie verbessert.
Postzeit: 11. Februar 2022
