1. Introducción
El regulador de turbina es uno de los dos principales equipos de regulación de las unidades hidroeléctricas.No solo desempeña el papel de regulación de la velocidad, sino que también lleva a cabo diversas condiciones de trabajo de conversión y frecuencia, potencia, ángulo de fase y otros controles de las unidades generadoras hidroeléctricas y protege la rueda hidráulica.La tarea del grupo electrógeno.Los gobernadores de turbina han pasado por tres etapas de desarrollo: gobernadores hidráulicos mecánicos, gobernadores electrohidráulicos y gobernadores hidráulicos digitales de microcomputadora.En los últimos años, se han introducido controladores programables en los sistemas de control de velocidad de la turbina, que tienen una gran capacidad antiinterferencias y alta confiabilidad;programación y operación simple y conveniente;estructura modular, buena versatilidad, flexibilidad y mantenimiento conveniente;Tiene las ventajas de una fuerte función de control y capacidad de conducción;prácticamente se ha comprobado.
En este documento, se propone la investigación sobre el sistema de ajuste dual de turbina hidráulica PLC, y el controlador programable se utiliza para realizar el ajuste dual de la paleta guía y la paleta, lo que mejora la precisión de coordinación de la paleta guía y la paleta para diferentes cabezas de aguaLa práctica demuestra que el sistema de control dual mejora la tasa de utilización de la energía del agua.
2. Sistema de regulación de turbina
2.1 Sistema de regulación de turbinas
La tarea básica del sistema de control de velocidad de la turbina es cambiar la apertura de las paletas guía de la turbina en consecuencia a través del gobernador cuando la carga del sistema de potencia cambia y la velocidad de rotación de la unidad se desvía, de modo que la velocidad de rotación de la turbina se mantiene dentro del rango especificado, para que la unidad generadora funcione.La potencia de salida y la frecuencia cumplen con los requisitos del usuario.Las tareas básicas de la regulación de turbinas se pueden dividir en regulación de velocidad, regulación de potencia activa y regulación de nivel de agua.
2.2 El principio de regulación de turbinas
Una unidad hidrogeneradora es una unidad formada por la conexión de una turbina hidráulica y un generador.La parte giratoria del grupo hidrogenerador es un cuerpo rígido que gira alrededor de un eje fijo, y su ecuación se puede describir mediante la siguiente ecuación:
en la fórmula
——El momento de inercia de la parte giratoria de la unidad (Kg m2)
——Velocidad angular de rotación (rad/s)
——Par de la turbina (N/m), incluidas las pérdidas mecánicas y eléctricas del generador.
——Par de resistencia del generador, que se refiere al par de actuación del estator del generador sobre el rotor, su dirección es opuesta a la dirección de rotación y representa la salida de potencia activa del generador, es decir, el tamaño de la carga.
Cuando cambia la carga, la apertura de la paleta guía permanece sin cambios y la velocidad de la unidad aún se puede estabilizar en un cierto valor.Debido a que la velocidad se desviará del valor nominal, no es suficiente confiar en la capacidad de ajuste de autoequilibrio para mantener la velocidad.Para mantener la velocidad de la unidad en el valor nominal original después de que cambie la carga, se puede ver en la Figura 1 que es necesario cambiar la apertura de la paleta guía en consecuencia.Cuando la carga disminuye, cuando el par de resistencia cambia de 1 a 2, la apertura de la paleta guía se reducirá a 1 y se mantendrá la velocidad de la unidad.Por lo tanto, con el cambio de carga, la apertura del mecanismo de conducción de agua cambia correspondientemente, de manera que la velocidad de la unidad hidrogeneradora se mantiene en un valor predeterminado, o cambia según una ley predeterminada.Este proceso es el ajuste de velocidad de la unidad hidrogeneradora., o regulación de turbinas.
3. Sistema de ajuste dual de turbina hidráulica PLC
El gobernador de la turbina controla la apertura de las paletas de guía de agua para ajustar el flujo en el rodete de la turbina, cambiando así el par dinámico de la turbina y controlando la frecuencia de la unidad de turbina.Sin embargo, durante el funcionamiento de la turbina de paletas rotatorias de flujo axial, el gobernador no solo debe ajustar la apertura de las paletas guía, sino también ajustar el ángulo de las paletas del rodete de acuerdo con el valor de carrera y cabeza de agua del seguidor de la paleta guía, de modo que la paleta guía y la paleta estén conectadas.Mantener una relación de cooperación entre ellos, es decir, una relación de coordinación, que puede mejorar la eficiencia de la turbina, reducir la cavitación de las palas y la vibración de la unidad, y mejorar la estabilidad del funcionamiento de la turbina.
El hardware del sistema de álabes de turbina de control PLC se compone principalmente de dos partes, a saber, el controlador PLC y el servosistema hidráulico.Primero, analicemos la estructura de hardware del controlador PLC.
3.1 Controlador PLC
El controlador PLC se compone principalmente de una unidad de entrada, una unidad básica de PLC y una unidad de salida.La unidad de entrada está compuesta por un módulo A/D y un módulo de entrada digital, y la unidad de salida está compuesta por un módulo D/A y un módulo de entrada digital.El controlador PLC está equipado con una pantalla digital LED para la observación en tiempo real de los parámetros PID del sistema, la posición del seguidor de la paleta, la posición del seguidor de la paleta guía y el valor de la cabeza de agua.También se proporciona un voltímetro analógico para controlar la posición del seguidor de paletas en caso de que falle el controlador del microordenador.
3.2 Sistema de seguimiento hidráulico
El servosistema hidráulico es una parte importante del sistema de control de las paletas de la turbina.La señal de salida del controlador se amplifica hidráulicamente para controlar el movimiento del seguidor de la paleta, ajustando así el ángulo de las paletas.Adoptamos la combinación del sistema de control electrohidráulico tipo válvula de presión principal de control de válvula proporcional y el sistema de control hidráulico de máquina tradicional para formar un sistema de control hidráulico paralelo de válvula proporcional electrohidráulica y válvula hidráulica de máquina como se muestra en la Figura 2. Seguimiento hidráulico Sistema de elevación de álabes de turbina.
Sistema de seguimiento hidráulico para álabes de turbina
Cuando el controlador PLC, la válvula proporcional electrohidráulica y el sensor de posición son normales, el método de control proporcional electrohidráulico PLC se usa para ajustar el sistema de paletas de la turbina, el valor de retroalimentación de posición y el valor de salida de control se transmiten por señales eléctricas, y el las señales son sintetizadas por el controlador PLC., procesamiento y toma de decisiones, ajuste la apertura de la válvula de la válvula de distribución de presión principal a través de la válvula proporcional para controlar la posición del seguidor de la paleta y mantenga la relación de cooperación entre la paleta guía, la cabeza de agua y la paleta.El sistema de paletas de turbina controlado por una válvula proporcional electrohidráulica tiene una alta precisión de sinergia, una estructura de sistema simple, una fuerte resistencia a la contaminación por aceite y es conveniente para interactuar con el controlador PLC para formar un sistema de control automático de microcomputadora.
Debido a la retención del mecanismo de enlace mecánico, en el modo de control proporcional electrohidráulico, el mecanismo de enlace mecánico también funciona sincrónicamente para rastrear el estado operativo del sistema.Si el sistema de control proporcional electrohidráulico del PLC falla, la válvula de conmutación actuará de inmediato y el mecanismo de enlace mecánico básicamente puede rastrear el estado de funcionamiento del sistema de control proporcional electrohidráulico.Al cambiar, el impacto del sistema es pequeño y el sistema de paletas puede pasar sin problemas al modo de control de asociación mecánica que garantiza en gran medida la confiabilidad de la operación del sistema.
Cuando diseñamos el circuito hidráulico, rediseñamos el cuerpo de la válvula de la válvula de control hidráulico, el tamaño coincidente del cuerpo de la válvula y el manguito de la válvula, el tamaño de la conexión del cuerpo de la válvula y la válvula de presión principal, y el tamaño mecánico del la biela entre la válvula hidráulica y la válvula de distribución de presión principal es la misma que la original.Solo es necesario reemplazar el cuerpo de la válvula de la válvula hidráulica durante la instalación y no es necesario cambiar ninguna otra pieza.La estructura de todo el sistema de control hidráulico es muy compacta.Sobre la base de retener completamente el mecanismo de sinergia mecánica, se agrega un mecanismo de control proporcional electrohidráulico para facilitar la interfaz con el controlador PLC para realizar el control de sinergia digital y mejorar la precisión de coordinación del sistema de paletas de turbina.;Y el proceso de instalación y depuración del sistema es muy fácil, lo que acorta el tiempo de inactividad de la unidad de turbina hidráulica, facilita la transformación del sistema de control hidráulico de la turbina hidráulica y tiene un buen valor práctico.Durante la operación real en el sitio, el sistema es altamente valorado por el personal técnico y de ingeniería de la central eléctrica, y se cree que puede popularizarse y aplicarse en el servosistema hidráulico del gobernador de muchas centrales hidroeléctricas.
3.3 Estructura del software del sistema y método de implementación
En el sistema de álabes de turbina controlado por PLC, se utiliza el método de sinergia digital para realizar la relación de sinergia entre álabes guía, cabeza de agua y apertura de álabes.En comparación con el método de sinergia mecánica tradicional, el método de sinergia digital tiene las ventajas de un fácil recorte de parámetros, tiene las ventajas de una depuración y mantenimiento convenientes, y una asociación de alta precisión.La estructura de software del sistema de control de paletas se compone principalmente del programa de función de ajuste del sistema, el programa de algoritmo de control y el programa de diagnóstico.A continuación discutimos los métodos de realización de las tres partes anteriores del programa, respectivamente.El programa de la función de ajuste incluye principalmente una subrutina de sinergia, una subrutina de arranque de la paleta, una subrutina de parada de la paleta y una subrutina de deslastre de la paleta.Cuando el sistema está funcionando, primero identifica y juzga la condición de funcionamiento actual, luego inicia el interruptor de software, ejecuta la subrutina de función de ajuste correspondiente y calcula el valor dado de posición del seguidor de paleta.
(1) Subrutina de asociación
A través de la prueba de modelo de la unidad de turbina, se puede obtener un lote de puntos medidos en la superficie de la junta.La leva de junta mecánica tradicional se fabrica en base a estos puntos medidos, y el método de junta digital también usa estos puntos medidos para dibujar un conjunto de curvas de junta.Seleccionando los puntos conocidos en la curva de asociación como nodos, y adoptando el método de interpolación lineal por partes de la función binaria, se puede obtener el valor de función de los no nodos en esta línea de la asociación.
(2) Subrutina de puesta en marcha de paletas
El propósito de estudiar la ley de puesta en marcha es acortar el tiempo de puesta en marcha de la unidad, reducir la carga del cojinete de empuje y crear condiciones de conexión a la red para la unidad generadora.
(3) Subrutina de parada de paleta
Las reglas de cierre de las paletas son las siguientes: cuando el controlador recibe el comando de apagado, las paletas y las paletas guía se cierran al mismo tiempo de acuerdo con la relación de cooperación para garantizar la estabilidad de la unidad: cuando la apertura de la paleta guía es menor que la apertura sin carga, las paletas se retrasan Cuando la paleta guía se cierra lentamente, ya no se mantiene la relación de cooperación entre la paleta y la paleta guía;cuando la velocidad de la unidad cae por debajo del 80 % de la velocidad nominal, la paleta se vuelve a abrir al ángulo de inicio Φ0, lista para la siguiente puesta en marcha Preparar.
(4) Subrutina de rechazo de carga de pala
El rechazo de carga significa que la unidad con carga se desconecta repentinamente de la red eléctrica, lo que hace que la unidad y el sistema de desviación de agua estén en mal estado de funcionamiento, lo que está directamente relacionado con la seguridad de la planta de energía y la unidad.Cuando se libera la carga, el gobernador es equivalente a un dispositivo de protección, que hace que las paletas guía y las paletas se cierren inmediatamente hasta que la velocidad de la unidad cae cerca de la velocidad nominal.estabilidad.Por lo tanto, en el deslastre de carga real, las paletas generalmente se abren en un cierto ángulo.Esta apertura se obtiene mediante el ensayo de deslastre de carga de la propia central.Puede garantizar que cuando la unidad está perdiendo carga, no solo el aumento de velocidad es pequeño, sino que también la unidad es relativamente estable..
4. Conclusión
En vista del estado técnico actual de la industria de reguladores de turbinas hidráulicas de mi país, este documento hace referencia a la nueva información en el campo del control de velocidad de turbinas hidráulicas en el país y en el extranjero, y aplica la tecnología del controlador lógico programable (PLC) al control de velocidad de el grupo electrógeno de turbina hidráulica.El controlador de programa (PLC) es el núcleo del sistema de regulación dual de turbina hidráulica tipo paleta de flujo axial.La aplicación práctica muestra que el esquema mejora en gran medida la precisión de coordinación entre la paleta guía y la paleta para diferentes condiciones de cabeza de agua y mejora la tasa de utilización de la energía del agua.
Hora de publicación: 11-feb-2022
