1. Introdución
O gobernador de turbina é un dos dous principais equipos de regulación para as unidades hidroeléctricas.Non só desempeña o papel de regulación da velocidade, senón que tamén realiza varias condicións de traballo de conversión e frecuencia, potencia, ángulo de fase e outro control das unidades xeradoras hidroeléctricas e protexe a roda hidráulica.A tarefa do grupo electróxeno.Os gobernadores de turbina pasaron por tres etapas de desenvolvemento: gobernadores hidráulicos mecánicos, gobernadores electrohidráulicos e gobernadores hidráulicos dixitais para microordenadores.Nos últimos anos, os controladores programables introducíronse nos sistemas de control de velocidade das turbinas, que teñen unha forte capacidade antiinterferencias e alta fiabilidade;programación e funcionamento sinxelos e cómodos;estrutura modular, boa versatilidade, flexibilidade e mantemento cómodo;Ten as vantaxes dunha forte función de control e capacidade de condución;quedou practicamente verificado.
Neste artigo, proponse a investigación sobre o sistema de axuste dual da turbina hidráulica PLC, e o controlador programable úsase para realizar o axuste dual da paleta guía e a paleta, o que mellora a precisión de coordinación da paleta guía e a paleta para diferentes cabezas de auga.A práctica demostra que o sistema de control dual mellora a taxa de utilización da enerxía da auga.
2. Sistema de regulación de turbinas
2.1 Sistema de regulación da turbina
A tarefa básica do sistema de control da velocidade da turbina é cambiar a abertura das paletas guía da turbina en consecuencia a través do gobernador cando a carga do sistema de enerxía cambia e a velocidade de rotación da unidade se desvía, de xeito que a velocidade de rotación da turbina. mantense dentro do rango especificado, para que a unidade xeradora funcione.A potencia e a frecuencia de saída cumpren os requisitos do usuario.As tarefas básicas da regulación da turbina pódense dividir en regulación de velocidade, regulación de potencia activa e regulación do nivel de auga.
2.2 O principio de regulación das turbinas
Unha unidade hidroxeradora é unha unidade formada pola conexión dunha hidroturbina e un xerador.A parte xiratoria do hidroxerador é un corpo ríxido que xira arredor dun eixe fixo, e a súa ecuación pódese describir coa seguinte ecuación:
Na fórmula
——O momento de inercia da parte xiratoria da unidade (Kg m2)
——Velocidade angular de rotación (rad/s)
——Par da turbina (N/m), incluídas as perdas mecánicas e eléctricas do xerador.
——Par de resistencia do xerador, que se refire ao par de torsión que actúa do estator do xerador no rotor, a súa dirección é oposta á dirección de rotación e representa a potencia activa de saída do xerador, é dicir, o tamaño da carga.
Cando a carga cambia, a apertura da paleta guía permanece inalterada e a velocidade da unidade aínda se pode estabilizar nun determinado valor.Dado que a velocidade se desviará do valor nominal, non é suficiente confiar na capacidade de axuste de autoequilibrio para manter a velocidade.Para manter a velocidade da unidade no valor nominal orixinal despois de que a carga cambie, na Figura 1 pódese ver que é necesario cambiar a abertura da paleta guía en consecuencia.Cando a carga diminúe, cando o par de resistencia cambia de 1 a 2, a apertura da paleta guía reducirase a 1 e manterase a velocidade da unidade.Polo tanto, co cambio da carga, a apertura do mecanismo de guiado da auga cámbiase de forma correspondente, de modo que a velocidade da unidade hidroxeradora mantense nun valor predeterminado ou cambia segundo unha lei predeterminada.Este proceso é o axuste da velocidade da unidade hidroxeradora., ou regulación de turbina.
3. Sistema de axuste dual da turbina hidráulica PLC
O gobernador da turbina debe controlar a apertura das paletas de guía de auga para axustar o fluxo no corredor da turbina, cambiando así o par dinámico da turbina e controlando a frecuencia da unidade da turbina.Non obstante, durante o funcionamento da turbina de paletas rotativas de fluxo axial, o gobernador non só debe axustar a abertura das paletas guía, senón tamén axustar o ángulo das palas do corredor de acordo coa carreira e o valor da cabeza da auga do seguidor da paleta guía. de xeito que a paleta guía e a paleta estean conectadas.Manter unha relación de cooperación entre eles, é dicir, unha relación de coordinación, que pode mellorar a eficiencia da turbina, reducir a cavitación da lámina e a vibración da unidade e mellorar a estabilidade do funcionamento da turbina.
O hardware do sistema de paletas de turbina de control PLC está composto principalmente por dúas partes, a saber, o controlador PLC e o servosistema hidráulico.En primeiro lugar, imos discutir a estrutura do hardware do controlador PLC.
3.1 Controlador PLC
O controlador PLC está composto principalmente por unidade de entrada, unidade básica PLC e unidade de saída.A unidade de entrada está composta por un módulo A/D e un módulo de entrada dixital, e a unidade de saída está composta por un módulo D/A e un módulo de entrada dixital.O controlador PLC está equipado cunha pantalla dixital LED para a observación en tempo real dos parámetros PID do sistema, a posición do seguidor da paleta, a posición do seguidor da paleta guía e o valor da cabeza da auga.Tamén se proporciona un voltímetro analóxico para supervisar a posición do seguidor de paletas en caso de fallo do controlador do microordenador.
3.2 Sistema de seguimento hidráulico
O servosistema hidráulico é unha parte importante do sistema de control de paletas da turbina.O sinal de saída do controlador amplifica hidráulicamente para controlar o movemento do seguidor de paletas, axustando así o ángulo das láminas do corredor.Adoptamos a combinación do sistema de control electrohidráulico da válvula de presión principal de control de válvula proporcional e un sistema de control hidráulico tradicional da máquina para formar un sistema de control hidráulico paralelo de válvula proporcional electrohidráulica e válvula hidráulica da máquina como se mostra na Figura 2. Seguimento hidráulico -Sistema de subida de palas de turbina.
Sistema de seguimento hidráulico para aspas de turbina
Cando o controlador PLC, a válvula proporcional electrohidráulica e o sensor de posición son normais, o método de control proporcional electrohidráulico PLC úsase para axustar o sistema de paletas da turbina, o valor de retroalimentación de posición e o valor de saída de control transmítense mediante sinais eléctricos e o os sinais son sintetizados polo controlador PLC., procesamento e toma de decisións, axuste a abertura da válvula de distribución de presión principal a través da válvula proporcional para controlar a posición do seguidor da paleta e manter a relación de cooperación entre a paleta guía, a cabeza de auga e a paleta.O sistema de paletas da turbina controlado pola válvula proporcional electrohidráulica ten unha alta precisión de sinerxía, unha estrutura do sistema sinxela, unha forte resistencia á contaminación por aceite e é cómodo para interactuar co controlador PLC para formar un sistema de control automático de microordenador.
Debido á retención do mecanismo de conexión mecánica, no modo de control proporcional electrohidráulico, o mecanismo de conexión mecánica tamén funciona de forma sincrónica para rastrexar o estado de funcionamento do sistema.Se o sistema de control proporcional electrohidráulico PLC falla, a chave de conmutación actuará inmediatamente e o mecanismo de conexión mecánica pode seguir basicamente o estado de funcionamento do sistema de control proporcional electrohidráulico.Ao cambiar, o impacto do sistema é pequeno e o sistema de paletas pode pasar suavemente ao modo de control de asociación mecánica garante en gran medida a fiabilidade do funcionamento do sistema.
Cando deseñamos o circuíto hidráulico, redeseñado o corpo da válvula de control hidráulico, o tamaño correspondente do corpo da chave e da manga da chave, o tamaño da conexión do corpo da chave e da chave de presión principal, e o tamaño mecánico. A biela entre a válvula hidráulica e a válvula principal de distribución de presión é a mesma que a orixinal.Só o corpo da chave hidráulica debe ser substituído durante a instalación e non hai que cambiar outras pezas.A estrutura de todo o sistema de control hidráulico é moi compacta.Sobre a base de manter completamente o mecanismo de sinerxía mecánica, engádese un mecanismo de control proporcional electrohidráulico para facilitar a interface co controlador PLC para realizar o control dixital de sinerxía e mellorar a precisión de coordinación do sistema de paletas da turbina.;E o proceso de instalación e depuración do sistema é moi sinxelo, o que reduce o tempo de inactividade da unidade de turbina hidráulica, facilita a transformación do sistema de control hidráulico da turbina hidráulica e ten un bo valor práctico.Durante a operación real no lugar, o sistema é altamente valorado polo persoal técnico e de enxeñería da central eléctrica, e crese que se pode popularizar e aplicar no servosistema hidráulico do gobernador de moitas centrais hidroeléctricas.
3.3 Estrutura do software do sistema e método de implementación
No sistema de paletas de turbina controlada por PLC, úsase o método de sinerxía dixital para realizar a relación de sinerxía entre as paletas guía, a cabeza de auga e a apertura das paletas.En comparación co método tradicional de sinerxía mecánica, o método de sinerxía dixital ten as vantaxes de facilitar o recorte de parámetros, ten as vantaxes de depurar e manter cómodos e de alta precisión de asociación.A estrutura do software do sistema de control de paletas está composta principalmente polo programa de función de axuste do sistema, o programa de algoritmo de control e o programa de diagnóstico.A continuación comentamos os métodos de realización das tres partes anteriores do programa respectivamente.O programa de funcións de axuste inclúe principalmente unha subrutina dunha sinerxía, unha subrutina de arranque da paleta, unha subrutina de parada da paleta e unha subrutina do desprendimento de carga da paleta.Cando o sistema está funcionando, primeiro identifica e xulga a condición de funcionamento actual, despois inicia o interruptor do software, executa a subrutina da función de axuste correspondente e calcula o valor dado da posición do seguidor de paletas.
(1) Subrutina de asociación
Mediante a proba do modelo da unidade de turbina, pódese obter un lote de puntos medidos na superficie da unión.A leva de unión mecánica tradicional faise en base a estes puntos medidos, e o método de unión dixital tamén usa estes puntos medidos para trazar un conxunto de curvas de unión.Seleccionando os puntos coñecidos da curva de asociación como nós e adoptando o método de interpolación lineal por anacos da función binaria, pódese obter o valor da función dos non nodos nesta liña da asociación.
(2) Subrutina de arranque de paletas
O obxectivo do estudo da lei de posta en marcha é acurtar o tempo de arranque da unidade, reducir a carga do rolamento de empuxe e crear condicións de conexión á rede para a unidade xeradora.
(3) Subrutina de parada de paletas
As regras de peche das paletas son as seguintes: cando o controlador recibe o comando de apagado, as paletas e as paletas guía péchanse ao mesmo tempo segundo a relación de cooperación para garantir a estabilidade da unidade: cando a apertura da paleta guía é menor. que a abertura sen carga, as paletas atrasan Cando a paleta guía se pecha lentamente, a relación de cooperación entre a paleta e a paleta guía xa non se mantén;cando a velocidade da unidade cae por debaixo do 80% da velocidade nominal, a paleta reabre ata o ángulo inicial Φ0, lista para a próxima posta en marcha.
(4) Subrutina de rexeitamento da carga da lámina
O rexeitamento de carga significa que a unidade con carga desconecta de súpeto da rede eléctrica, facendo que a unidade e o sistema de derivación de auga se atopen nun mal estado de funcionamento, o que está directamente relacionado coa seguridade da central eléctrica e da unidade.Cando se desprende a carga, o gobernador equivale a un dispositivo de protección, que fai que as palas guía e as paletas se pechen inmediatamente ata que a velocidade da unidade caia nas proximidades da velocidade nominal.estabilidade.Polo tanto, no desprendimento de carga real, as paletas adoitan abrirse a un certo ángulo.Esta abertura obtense mediante a proba de desprendimento de carga da central eléctrica real.Pode garantir que cando a unidade está a perder carga, non só o aumento de velocidade é pequeno, senón que tamén a unidade é relativamente estable..
4 Conclusión
Tendo en conta o estado técnico actual da industria do gobernador de turbinas hidráulicas do meu país, este documento refírese á nova información no campo do control de velocidade das turbinas hidráulicas no país e no estranxeiro, e aplica a tecnoloxía de controlador lóxico programable (PLC) ao control de velocidade de o grupo xerador de turbina hidráulica.O controlador de programa (PLC) é o núcleo do sistema de regulación dual de turbinas hidráulicas tipo paleta de fluxo axial.A aplicación práctica mostra que o esquema mellora moito a precisión de coordinación entre a paleta guía e a paleta para diferentes condicións de auga e mellora a taxa de utilización da enerxía da auga.
Hora de publicación: 11-feb-2022
