1. Esittely
Turbiinin ohjain on yksi kahdesta suurimmasta vesivoimalaitosten säätölaitteesta.Se ei vain näyttele nopeuden säätelyn roolia, vaan myös suorittaa erilaisia työolosuhteiden muunnoksia ja taajuutta, tehoa, vaihekulmaa ja muuta vesivoimantuotantoyksiköiden ohjausta ja suojaa vesipyörää.Generaattorijoukon tehtävä.Turbiinin säätimet ovat käyneet läpi kolme kehitysvaihetta: mekaaniset hydrauliset säätimet, sähköhydrauliset säätimet ja mikrotietokoneiden digitaaliset hydrauliset säätimet.Viime vuosina turbiinin nopeudensäätöjärjestelmiin on otettu käyttöön ohjelmoitavia ohjaimia, joilla on vahva häiriönestokyky ja korkea luotettavuus;yksinkertainen ja kätevä ohjelmointi ja käyttö;modulaarinen rakenne, hyvä monipuolisuus, joustavuus ja kätevä huolto;Sen etuna on vahva ohjaustoiminto ja ajokyky;se on käytännössä todennettu.
Tässä artikkelissa ehdotetaan PLC-hydraulisen turbiinin kaksoissäätöjärjestelmän tutkimusta, ja ohjelmoitavaa säädintä käytetään toteuttamaan ohjaussiiven ja siiven kaksoissäätö, mikä parantaa ohjaussiiven ja siiven koordinaatiotarkkuutta eri tilanteissa. vesipäät.Käytäntö osoittaa, että kaksoisohjausjärjestelmä parantaa vesienergian käyttöastetta.
2. Turbiinin säätöjärjestelmä
2.1 Turbiinin säätöjärjestelmä
Turbiinin nopeudensäätöjärjestelmän perustehtävä on muuttaa turbiinin ohjaussiipien aukkoa vastaavasti nopeudensäätimen läpi voimajärjestelmän kuormituksen muuttuessa ja yksikön pyörimisnopeuden poikkeaessa siten, että turbiinin pyörimisnopeus pidetään määritetyllä alueella, jotta generaattoriyksikkö toimii.Lähtöteho ja taajuus vastaavat käyttäjien vaatimuksia.Turbiinin säädön perustehtävät voidaan jakaa nopeuden säätöön, pätötehon säätöön ja vedenpinnan säätöön.
2.2 Turbiinin säädön periaate
Vesigeneraattoriyksikkö on yksikkö, joka muodostetaan yhdistämällä vesiturbiini ja generaattori.Vesigeneraattorisarjan pyörivä osa on jäykkä runko, joka pyörii kiinteän akselin ympäri, ja sen yhtälö voidaan kuvata seuraavalla yhtälöllä:
Kaavassa
——Yksikön pyörivän osan hitausmomentti (kg m2)
--- pyörimisen kulmanopeus (rad/s)
——Turbiinin vääntömomentti (N/m), mukaan lukien generaattorin mekaaniset ja sähköiset häviöt.
——Generaattorin vastusmomentti, joka viittaa generaattorin staattorin vaikuttavaan momenttiin roottorilla, sen suunta on vastakkainen pyörimissuuntaan nähden ja edustaa generaattorin pätötehoa eli kuorman kokoa.
Kun kuormitus muuttuu, ohjaussiiven aukko pysyy ennallaan ja yksikön nopeus voidaan edelleen stabiloida tiettyyn arvoon.Koska nopeus poikkeaa nimellisarvosta, ei riitä, että luotamme itsetasapainottavaan säätökykyyn nopeuden ylläpitämiseksi.Jotta yksikön nopeus pysyisi alkuperäisessä nimellisarvossa kuormituksen muutosten jälkeen, on kuvasta 1 nähtävissä, että ohjaussiiven aukkoa on muutettava vastaavasti.Kun kuormitus pienenee, kun vastusmomentti muuttuu arvosta 1 arvoon 2, ohjaussiiven aukko pienenee 1:een ja yksikön nopeus säilyy.Siksi kuorman muutoksella veden ohjausmekanismin aukkoa muutetaan vastaavasti siten, että vesigeneraattoriyksikön nopeus pysyy ennalta määrätyssä arvossa tai muuttuu ennalta määrätyn lain mukaan.Tämä prosessi on vesigeneraattoriyksikön nopeuden säätö.tai turbiinin säätö.
3. PLC hydrauliturbiinin kaksoissäätöjärjestelmä
Turbiinin säätimen tarkoituksena on ohjata veden ohjaussiipien avautumista turbiinin juoksuputkeen tulevan virtauksen säätämiseksi, mikä muuttaa turbiinin dynaamista vääntömomenttia ja ohjaa turbiiniyksikön taajuutta.Kuitenkin aksiaalivirtauksen pyörivän siipiturbiinin käytön aikana ohjaimen ei tulisi vain säätää ohjaussiipien aukkoa, vaan myös säätää juoksulapojen kulmaa ohjaussiiven seuraajan iskun ja vesipään arvon mukaan, niin, että ohjaussiipi ja siipi ovat yhteydessä toisiinsa.Ylläpidä niiden välillä yhteistyösuhdetta eli koordinaatiosuhdetta, joka voi parantaa turbiinin tehokkuutta, vähentää yksikön siipien kavitaatiota ja tärinää sekä parantaa turbiinin toiminnan vakautta.
PLC-ohjausturbiinisiipijärjestelmän laitteisto koostuu pääasiassa kahdesta osasta, nimittäin PLC-ohjaimesta ja hydraulisesta servojärjestelmästä.Ensin keskustellaan PLC-ohjaimen laitteistorakenteesta.
3.1 PLC-ohjain
PLC-ohjain koostuu pääasiassa tuloyksiköstä, PLC-perusyksiköstä ja lähtöyksiköstä.Tuloyksikkö koostuu A/D-moduulista ja digitaalitulomoduulista, ja lähtöyksikkö koostuu D/A-moduulista ja digitaalitulomoduulista.PLC-ohjain on varustettu digitaalisella LED-näytöllä järjestelmän PID-parametrien, siiven seuraajan asennon, ohjaussiiven seuraajan asennon ja vesikorkeuden arvon tarkkailua varten.Mukana on myös analoginen volttimittari, joka valvoo siipien seuraajan asentoa mikrotietokoneen ohjaimen vian sattuessa.
3.2 Hydraulinen seurantajärjestelmä
Hydraulinen servojärjestelmä on tärkeä osa turbiinin siipien ohjausjärjestelmää.Säätimen ulostulosignaali vahvistetaan hydraulisesti ohjaamaan siiven seuraajan liikettä, mikä säätelee juoksulevyjen kulmaa.Otimme käyttöön suhteellisen venttiilin ohjauksen pääpaineventtiilin tyyppisen sähköhydraulisen ohjausjärjestelmän ja perinteisen konehydraulisen ohjausjärjestelmän yhdistelmän muodostaaksemme rinnakkaisen hydraulisen ohjausjärjestelmän sähköhydraulisesta suhteellisesta venttiilistä ja kone-hydraulisesta venttiilistä kuvan 2 mukaisesti. Hydraulinen seuranta -up-järjestelmä turbiinien siipille.
Turbiinin siipien hydraulinen seurantajärjestelmä
Kun PLC-ohjain, sähköhydraulinen suhteellinen venttiili ja asentoanturi ovat kaikki normaaleja, PLC-sähköhydraulista suhteellista ohjausmenetelmää käytetään turbiinin siipijärjestelmän säätämiseen, asennon takaisinkytkentäarvo ja ohjauksen lähtöarvo välitetään sähköisillä signaaleilla, ja signaalit syntetisoidaan PLC-ohjaimella., käsittelyä ja päätöksentekoa, säädä pääpaineen jakoventtiilin venttiiliaukkoa suhteellisella venttiilillä ohjataksesi siiven seuraajan asentoa ja ylläpitää yhteistyösuhdetta ohjaussiiven, vesipään ja siiven välillä.Sähköhydraulisella suhteellisella venttiilillä ohjatulla turbiinin siipijärjestelmällä on korkea synergiatarkkuus, yksinkertainen järjestelmän rakenne, vahva öljysaasteenkestävyys, ja se on kätevä liittää PLC-ohjaimeen mikrotietokoneen automaattisen ohjausjärjestelmän muodostamiseksi.
Mekaanisen vivustomekanismin säilyttämisen ansiosta sähköhydraulisessa suhteellisessa ohjaustilassa mekaaninen kytkentämekanismi toimii myös synkronisesti seuraamaan järjestelmän toimintatilaa.Jos PLC-sähköhydraulinen suhteellinen ohjausjärjestelmä epäonnistuu, kytkentäventtiili toimii välittömästi, ja mekaaninen kytkentämekanismi voi periaatteessa seurata sähköhydraulisen suhteellisen ohjausjärjestelmän käyttötilaa.Vaihdettaessa järjestelmän vaikutus on pieni ja siipijärjestelmä voi siirtyä sujuvasti Mekaaninen kytkentäohjaustila takaa suuresti järjestelmän toiminnan luotettavuuden.
Suunnitellessamme hydraulipiiriä, suunnittelimme uudelleen hydraulisen ohjausventtiilin venttiilirungon, venttiilirungon ja venttiiliholkin vastaavan koon, venttiilirungon ja pääpaineventtiilin liitoskoon sekä mekaanisen Hydrauliventtiilin ja pääpaineenjakoventtiilin välinen kiertokanki on sama kuin alkuperäinen.Vain hydrauliventtiilin venttiilirunko on vaihdettava asennuksen aikana, eikä muita osia tarvitse vaihtaa.Koko hydrauliohjausjärjestelmän rakenne on erittäin kompakti.Mekaanisen synergiamekanismin täydellisen säilyttämisen perusteella lisätään sähköhydraulinen suhteellinen ohjausmekanismi helpottamaan liitäntää PLC-ohjaimen kanssa digitaalisen synergiaohjauksen toteuttamiseksi ja turbiinin siipijärjestelmän koordinoinnin tarkkuuden parantamiseksi.;Ja järjestelmän asennus- ja virheenkorjausprosessi on erittäin helppoa, mikä lyhentää hydrauliturbiiniyksikön seisokkiaikoja, helpottaa hydrauliturbiinin hydraulisen ohjausjärjestelmän muuntamista ja sillä on hyvä käytännön arvo.Varsinaisen toiminnan aikana paikan päällä järjestelmä on vahvasti arvioitu voimalaitoksen insinöörin ja teknisen henkilöstön toimesta ja uskotaan, että sitä voidaan popularisoida ja soveltaa useiden vesivoimalaitosten kuvernöörin hydrauliseen servojärjestelmään.
3.3 Järjestelmäohjelmiston rakenne ja toteutustapa
PLC-ohjatussa turbiinin siipijärjestelmässä digitaalista synergiamenetelmää käytetään synergiasuhteen toteuttamiseen ohjaussiipien, vesipään ja siipien aukon välillä.Perinteiseen mekaaniseen synergiamenetelmään verrattuna digitaalisen synergiamenetelmän etuna on helppo parametrien trimmaus, sen etuna on kätevä virheenkorjaus ja ylläpito sekä korkea yhdistämistarkkuus.Siipien ohjausjärjestelmän ohjelmistorakenne koostuu pääosin järjestelmän säätötoimintoohjelmasta, ohjausalgoritmiohjelmasta ja diagnoosiohjelmasta.Alla käsittelemme ohjelman edellä mainittujen kolmen osan toteutusmenetelmiä.Säätötoimintoohjelma sisältää pääasiassa synergian aliohjelman, siiven käynnistyksen aliohjelman, siiven pysäyttämisen aliohjelman ja siiven kuormanpoiston aliohjelman.Kun järjestelmä toimii, se ensin tunnistaa ja arvioi nykyisen toimintatilan, käynnistää sitten ohjelmistokytkimen, suorittaa vastaavan säätötoiminnon alirutiinin ja laskee siiven seuraajan sijainnin annetun arvon.
(1) Assosiaatio-aliohjelma
Turbiiniyksikön mallitestin avulla voidaan saada erä mittauspisteitä liitospinnalta.Perinteinen mekaaninen liitosnokka tehdään näiden mitattujen pisteiden pohjalta, ja digitaalinen liitosmenetelmä käyttää näitä mittauspisteitä myös liitoskäyrien joukon piirtämiseen.Valitsemalla assosiaatiokäyrän tunnetut pisteet solmuiksi ja ottamalla käyttöön binäärifunktion paloittain lineaarisen interpoloinnin menetelmä, voidaan saada ei-solmujen funktioarvo tällä assosiaatioviivalla.
(2) Siiven käynnistysalirutiini
Käynnistyslain tutkimisen tarkoituksena on lyhentää yksikön käynnistysaikaa, vähentää painelaakerin kuormitusta ja luoda verkkoon kytketyt olosuhteet generaattoriyksikölle.
(3) Siiven pysäytysalirutiini
Siipien sulkemissäännöt ovat seuraavat: kun ohjain vastaanottaa sammutuskäskyn, siivet ja ohjaussiivet suljetaan samanaikaisesti yhteistyösuhteen mukaisesti yksikön vakauden varmistamiseksi: kun ohjaussiiven aukko on pienempi kuin tyhjäkäyntiaukko, siivet viivästyvät Kun ohjaussiipi suljetaan hitaasti, siiven ja ohjaussiiven välinen yhteistyösuhde ei enää säily;kun yksikön nopeus laskee alle 80 % nimellisnopeudesta, siipi avataan uudelleen aloituskulmaan Φ0, valmiina seuraavaan käynnistykseen Valmistaudu.
(4) Terän kuorman hylkäysalirutiini
Kuormanesto tarkoittaa, että kuormitettu yksikkö katkeaa äkillisesti sähköverkosta, jolloin yksikkö ja vedenkiertojärjestelmä ovat huonossa toimintatilassa, mikä liittyy suoraan voimalaitoksen ja yksikön turvallisuuteen.Kuorman pudotessa säädin vastaa suojalaitetta, joka sulkee ohjaussiivet ja siivet välittömästi, kunnes koneen nopeus laskee nimellisnopeuden lähelle.vakautta.Siksi varsinaisessa kuormanpoistossa siivet avautuvat yleensä tiettyyn kulmaan.Tämä aukko saadaan varsinaisen voimalaitoksen kuormanpoistotestillä.Se voi varmistaa, että kun yksikkö laskee kuormaa, ei vain nopeuden lisäys ole pieni, vaan myös yksikkö on suhteellisen vakaa..
4. Yhteenveto
Ottaen huomioon kotimaani hydrauliturbiinien nopeudensäädinteollisuuden nykyisen teknisen tilan, tässä artikkelissa viitataan uusiin tietoihin hydraulisen turbiinin nopeudensäädön alalla kotimaassa ja ulkomailla ja sovelletaan ohjelmoitavan logiikan ohjaintekniikkaa (PLC) nopeudensäätöön. hydrauliturbiinin generaattorisarja.Ohjelmaohjain (PLC) on aksiaalivirtauksen siipityyppisen hydrauliturbiinin kaksoissäätöjärjestelmän ydin.Käytännön sovellus osoittaa, että järjestelmä parantaa huomattavasti ohjaussiiven ja siiven välistä koordinaatiotarkkuutta erilaisissa vesipään olosuhteissa ja parantaa vesienergian käyttöastetta.
Postitusaika: 11.2.2022
