पीएलसी पर आधारित हाइड्रोलिक टर्बाइन स्पीड कंट्रोल सिस्टम का विकास और अनुसंधान

1। परिचय
टर्बाइन गवर्नर पनबिजली इकाइयों के लिए दो प्रमुख विनियमन उपकरणों में से एक है।यह न केवल गति विनियमन की भूमिका निभाता है, बल्कि विभिन्न कार्य परिस्थितियों में रूपांतरण और आवृत्ति, शक्ति, चरण कोण और जलविद्युत उत्पादन इकाइयों के अन्य नियंत्रण भी करता है और पानी के पहिये की सुरक्षा करता है।जनरेटर सेट का कार्य।टर्बाइन गवर्नर विकास के तीन चरणों से गुजरे हैं: मैकेनिकल हाइड्रोलिक गवर्नर, इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक गवर्नर और माइक्रो कंप्यूटर डिजिटल हाइड्रोलिक गवर्नर।हाल के वर्षों में, प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रकों को टर्बाइन गति नियंत्रण प्रणालियों में पेश किया गया है, जिनमें मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता और उच्च विश्वसनीयता है;सरल और सुविधाजनक प्रोग्रामिंग और संचालन;मॉड्यूलर संरचना, अच्छी बहुमुखी प्रतिभा, लचीलापन और सुविधाजनक रखरखाव;इसमें मजबूत नियंत्रण समारोह और ड्राइविंग क्षमता के फायदे हैं;यह व्यावहारिक रूप से सत्यापित किया गया है।
इस पत्र में, पीएलसी हाइड्रोलिक टर्बाइन दोहरी समायोजन प्रणाली पर शोध प्रस्तावित है, और प्रोग्राम नियंत्रक का उपयोग गाइड वेन और पैडल के दोहरे समायोजन को महसूस करने के लिए किया जाता है, जो विभिन्न के लिए गाइड वेन और वेन की समन्वय सटीकता में सुधार करता है। पानी के सिर।अभ्यास से पता चलता है कि दोहरी नियंत्रण प्रणाली जल ऊर्जा की उपयोग दर में सुधार करती है।

2. टर्बाइन विनियमन प्रणाली

2.1 टर्बाइन विनियमन प्रणाली
टर्बाइन स्पीड कंट्रोल सिस्टम का मूल कार्य टर्बाइन के गाइड वैन के उद्घाटन को गवर्नर के माध्यम से बदलना है जब बिजली व्यवस्था का भार बदलता है और यूनिट की घूर्णन गति विचलित होती है, ताकि टर्बाइन की घूर्णन गति हो निर्दिष्ट सीमा के भीतर रखा जाता है, ताकि जनरेटर इकाई को संचालित किया जा सके।उत्पादन शक्ति और आवृत्ति उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करती है।टरबाइन विनियमन के बुनियादी कार्यों को गति विनियमन, सक्रिय शक्ति विनियमन और जल स्तर विनियमन में विभाजित किया जा सकता है।

2.2 टर्बाइन विनियमन का सिद्धांत
हाइड्रो-जनरेटर इकाई एक हाइड्रो-टरबाइन और एक जनरेटर को जोड़कर बनाई गई इकाई है।हाइड्रो-जनरेटर सेट का घूर्णन भाग एक कठोर पिंड है जो एक निश्चित अक्ष के चारों ओर घूमता है, और इसके समीकरण को निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

सूत्र में
——इकाई के घूर्णन भाग की जड़ता का क्षण (Kg m2)
——घूर्णन कोणीय वेग (रेड/एस)
—— टर्बाइन टॉर्क (N/m), जिसमें जेनरेटर मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल लॉस शामिल हैं।
—— जनरेटर प्रतिरोध टोक़, जो रोटर पर जनरेटर स्टेटर के अभिनय टोक़ को संदर्भित करता है, इसकी दिशा रोटेशन दिशा के विपरीत है, और जनरेटर के सक्रिय बिजली उत्पादन का प्रतिनिधित्व करता है, अर्थात भार का आकार।

जब लोड बदलता है, तो गाइड वेन का उद्घाटन अपरिवर्तित रहता है, और यूनिट की गति अभी भी एक निश्चित मूल्य पर स्थिर हो सकती है।क्योंकि गति रेटेड मूल्य से विचलित हो जाएगी, गति को बनाए रखने के लिए आत्म-संतुलन समायोजन क्षमता पर भरोसा करना पर्याप्त नहीं है।लोड परिवर्तन के बाद मूल रेटेड मूल्य पर इकाई की गति को बनाए रखने के लिए, यह चित्र 1 से देखा जा सकता है कि तदनुसार गाइड वेन खोलने को बदलना आवश्यक है।जब लोड कम हो जाता है, जब प्रतिरोध टोक़ 1 से 2 में बदल जाता है, तो गाइड वेन का उद्घाटन 1 तक कम हो जाएगा, और यूनिट की गति बनी रहेगी।इसलिए, भार के परिवर्तन के साथ, जल मार्गदर्शक तंत्र के उद्घाटन को तदनुसार बदल दिया जाता है, ताकि हाइड्रो-जनरेटर इकाई की गति पूर्व निर्धारित मूल्य पर बनी रहे, या पूर्व निर्धारित कानून के अनुसार परिवर्तन हो।यह प्रक्रिया हाइड्रो-जनरेटर इकाई का गति समायोजन है।, या टरबाइन विनियमन।

3. पीएलसी हाइड्रोलिक टरबाइन दोहरी समायोजन प्रणाली
टरबाइन गवर्नर को टरबाइन के रनर में प्रवाह को समायोजित करने के लिए वाटर गाइड वैन के उद्घाटन को नियंत्रित करना है, जिससे टरबाइन के गतिशील टॉर्क को बदलना और टरबाइन यूनिट की आवृत्ति को नियंत्रित करना है।हालांकि, अक्षीय-प्रवाह रोटरी पैडल टर्बाइन के संचालन के दौरान, गवर्नर को न केवल गाइड वैन के उद्घाटन को समायोजित करना चाहिए, बल्कि गाइड वेन फॉलोअर के स्ट्रोक और वॉटर हेड वैल्यू के अनुसार रनर ब्लेड के कोण को भी समायोजित करना चाहिए, ताकि गाइड वेन और वेन आपस में जुड़े रहें।उनके बीच एक सहकारी संबंध बनाए रखें, यानी एक समन्वय संबंध, जो टरबाइन की दक्षता में सुधार कर सकता है, ब्लेड के गुहिकायन और इकाई के कंपन को कम कर सकता है, और टरबाइन के संचालन की स्थिरता को बढ़ा सकता है।
पीएलसी कंट्रोल टर्बाइन वेन सिस्टम का हार्डवेयर मुख्य रूप से दो भागों से बना होता है, अर्थात् पीएलसी कंट्रोलर और हाइड्रोलिक सर्वो सिस्टम।सबसे पहले, पीएलसी नियंत्रक की हार्डवेयर संरचना पर चर्चा करते हैं।

3.1 पीएलसी नियंत्रक
पीएलसी नियंत्रक मुख्य रूप से इनपुट यूनिट, पीएलसी बेसिक यूनिट और आउटपुट यूनिट से बना होता है।इनपुट यूनिट ए / डी मॉड्यूल और डिजिटल इनपुट मॉड्यूल से बना है, और आउटपुट यूनिट डी / ए मॉड्यूल और डिजिटल इनपुट मॉड्यूल से बना है।पीएलसी नियंत्रक सिस्टम पीआईडी ​​​​पैरामीटर, वेन फॉलोअर पोजिशन, गाइड वेन फॉलोअर पोजिशन और वॉटर हेड वैल्यू के वास्तविक समय के अवलोकन के लिए एलईडी डिजिटल डिस्प्ले से लैस है।माइक्रो कंप्यूटर नियंत्रक की विफलता की स्थिति में वेन फॉलोअर की स्थिति की निगरानी के लिए एक एनालॉग वाल्टमीटर भी प्रदान किया जाता है।

3.2 हाइड्रोलिक अनुवर्ती प्रणाली
हाइड्रोलिक सर्वो प्रणाली टरबाइन फलक नियंत्रण प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।नियंत्रक के आउटपुट सिग्नल को वेन अनुयायी की गति को नियंत्रित करने के लिए हाइड्रोलिक रूप से प्रवर्धित किया जाता है, जिससे रनर ब्लेड के कोण को समायोजित किया जाता है।हमने आनुपातिक वाल्व नियंत्रण मुख्य दबाव वाल्व प्रकार इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली और पारंपरिक मशीन-हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली के संयोजन को इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक वाल्व और मशीन-हाइड्रोलिक वाल्व के समानांतर हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए अपनाया जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। हाइड्रोलिक फॉलो टरबाइन ब्लेड के लिए -अप सिस्टम।

टर्बाइन ब्लेड के लिए हाइड्रोलिक फॉलो-अप सिस्टम
जब पीएलसी नियंत्रक, इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक वाल्व और स्थिति सेंसर सभी सामान्य होते हैं, पीएलसी इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक नियंत्रण विधि का उपयोग टरबाइन फलक प्रणाली को समायोजित करने के लिए किया जाता है, स्थिति प्रतिक्रिया मूल्य और नियंत्रण आउटपुट मान विद्युत संकेतों द्वारा प्रेषित होते हैं, और पीएलसी नियंत्रक द्वारा संकेतों को संश्लेषित किया जाता है।, प्रसंस्करण और निर्णय लेने, फलक अनुयायी की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए आनुपातिक वाल्व के माध्यम से मुख्य दबाव वितरण वाल्व के वाल्व खोलने को समायोजित करें, और गाइड फलक, पानी के सिर और फलक के बीच सहकारी संबंध बनाए रखें।इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक वाल्व द्वारा नियंत्रित टरबाइन फलक प्रणाली में उच्च तालमेल परिशुद्धता, सरल प्रणाली संरचना, मजबूत तेल प्रदूषण प्रतिरोध है, और माइक्रो कंप्यूटर स्वचालित नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए पीएलसी नियंत्रक के साथ इंटरफेस करने के लिए सुविधाजनक है।

इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक नियंत्रण मोड में मैकेनिकल लिंकेज मैकेनिज्म के प्रतिधारण के कारण, मैकेनिकल लिंकेज मैकेनिज्म भी सिस्टम की ऑपरेटिंग स्थिति को ट्रैक करने के लिए सिंक्रोनस रूप से काम करता है।यदि पीएलसी इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक नियंत्रण प्रणाली विफल हो जाती है, तो स्विचिंग वाल्व तुरंत कार्य करेगा, और यांत्रिक लिंकेज तंत्र मूल रूप से इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक नियंत्रण प्रणाली की चल रही स्थिति को ट्रैक कर सकता है।स्विच करते समय, सिस्टम प्रभाव छोटा होता है, और वेन सिस्टम आसानी से मैकेनिकल एसोसिएशन कंट्रोल मोड में संक्रमण कर सकता है, सिस्टम ऑपरेशन की विश्वसनीयता की बहुत गारंटी देता है।

जब हमने हाइड्रोलिक सर्किट को डिज़ाइन किया, तो हमने हाइड्रोलिक कंट्रोल वाल्व के वाल्व बॉडी, वाल्व बॉडी और वाल्व स्लीव के मिलान आकार, वाल्व बॉडी और मुख्य दबाव वाल्व के कनेक्शन आकार और मैकेनिकल को फिर से डिज़ाइन किया। हाइड्रोलिक वाल्व और मुख्य दबाव वितरण वाल्व के बीच कनेक्टिंग रॉड मूल के समान ही है।स्थापना के दौरान केवल हाइड्रोलिक वाल्व के वाल्व बॉडी को बदलने की आवश्यकता होती है, और किसी अन्य भाग को बदलने की आवश्यकता नहीं होती है।संपूर्ण हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली की संरचना बहुत कॉम्पैक्ट है।यांत्रिक तालमेल तंत्र को पूरी तरह से बनाए रखने के आधार पर, डिजिटल तालमेल नियंत्रण का एहसास करने और टरबाइन फलक प्रणाली की समन्वय सटीकता में सुधार करने के लिए पीएलसी नियंत्रक के साथ इंटरफेस की सुविधा के लिए एक इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक आनुपातिक नियंत्रण तंत्र जोड़ा जाता है।;और सिस्टम की स्थापना और डिबगिंग प्रक्रिया बहुत आसान है, जो हाइड्रोलिक टरबाइन इकाई के डाउनटाइम को छोटा करती है, हाइड्रोलिक टरबाइन के हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली के परिवर्तन की सुविधा प्रदान करती है, और इसका व्यावहारिक मूल्य अच्छा है।साइट पर वास्तविक संचालन के दौरान, पावर स्टेशन के इंजीनियरिंग और तकनीकी कर्मियों द्वारा सिस्टम का अत्यधिक मूल्यांकन किया जाता है, और यह माना जाता है कि इसे कई जलविद्युत स्टेशनों के गवर्नर के हाइड्रोलिक सर्वो सिस्टम में लोकप्रिय और लागू किया जा सकता है।

3.3 सिस्टम सॉफ्टवेयर संरचना और कार्यान्वयन विधि
पीएलसी-नियंत्रित टर्बाइन वेन सिस्टम में, डिजिटल तालमेल विधि का उपयोग गाइड वेन्स, वॉटर हेड और वेन ओपनिंग के बीच तालमेल संबंध को महसूस करने के लिए किया जाता है।पारंपरिक यांत्रिक तालमेल पद्धति की तुलना में, डिजिटल तालमेल विधि में आसान पैरामीटर ट्रिमिंग के फायदे हैं, इसमें सुविधाजनक डिबगिंग और रखरखाव के फायदे हैं, और एसोसिएशन की उच्च परिशुद्धता है।वेन कंट्रोल सिस्टम की सॉफ्टवेयर संरचना मुख्य रूप से सिस्टम एडजस्टमेंट फंक्शन प्रोग्राम, कंट्रोल एल्गोरिथम प्रोग्राम और डायग्नोसिस प्रोग्राम से बनी होती है।नीचे हम क्रमशः कार्यक्रम के उपरोक्त तीन भागों की प्राप्ति विधियों पर चर्चा करते हैं।एडजस्टमेंट फंक्शन प्रोग्राम में मुख्य रूप से सिनर्जी का सबरूटीन, वेन शुरू करने का सबरूटीन, वेन को रोकने का सबरूटीन और वेन के लोड शेडिंग का सबरूटीन शामिल होता है।जब सिस्टम काम कर रहा होता है, तो यह पहले वर्तमान ऑपरेटिंग स्थिति की पहचान करता है और उसका न्याय करता है, फिर सॉफ्टवेयर स्विच शुरू करता है, संबंधित समायोजन फ़ंक्शन सबरूटीन को निष्पादित करता है, और वेन फॉलोअर के दिए गए मान की स्थिति की गणना करता है।
(1) एसोसिएशन सबरूटीन
टरबाइन इकाई के मॉडल परीक्षण के माध्यम से, संयुक्त सतह पर मापा बिंदुओं का एक बैच प्राप्त किया जा सकता है।पारंपरिक यांत्रिक संयुक्त कैम इन मापा बिंदुओं के आधार पर बनाया गया है, और डिजिटल संयुक्त विधि भी इन मापा बिंदुओं का उपयोग संयुक्त वक्रों का एक सेट बनाने के लिए करती है।एसोसिएशन वक्र पर ज्ञात बिंदुओं को नोड्स के रूप में चुनना, और बाइनरी फ़ंक्शन के टुकड़े-टुकड़े रैखिक इंटरपोलेशन की विधि को अपनाना, एसोसिएशन की इस पंक्ति पर गैर-नोड्स का फ़ंक्शन मान प्राप्त किया जा सकता है।
(2) वेन स्टार्ट-अप सबरूटीन
स्टार्ट-अप कानून का अध्ययन करने का उद्देश्य यूनिट के स्टार्ट-अप समय को कम करना, थ्रस्ट बेयरिंग के भार को कम करना और जेनरेटर यूनिट के लिए ग्रिड से जुड़ी स्थितियां बनाना है।
(3) वेन स्टॉप सबरूटीन
वैन के समापन नियम इस प्रकार हैं: जब नियंत्रक को शटडाउन कमांड प्राप्त होता है, तो यूनिट की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सहकारी संबंध के अनुसार वैन और गाइड वैन एक ही समय में बंद हो जाते हैं: जब गाइड वेन का उद्घाटन कम होता है नो-लोड ओपनिंग की तुलना में, वेन्स लैग जब गाइड वेन धीरे-धीरे बंद हो जाता है, तो वेन और गाइड वेन के बीच सहकारी संबंध अब बनाए नहीं रखा जाता है;जब यूनिट की गति रेटेड गति के 80% से कम हो जाती है, तो फलक को शुरुआती कोण Φ0 पर फिर से खोल दिया जाता है, जो अगले स्टार्ट-अप के लिए तैयार होता है।
(4) ब्लेड लोड रिजेक्शन सबरूटीन
लोड रिजेक्शन का मतलब है कि लोड वाली यूनिट अचानक पावर ग्रिड से डिस्कनेक्ट हो जाती है, जिससे यूनिट और वाटर डायवर्जन सिस्टम खराब ऑपरेटिंग स्थिति में आ जाता है, जो सीधे पावर प्लांट और यूनिट की सुरक्षा से संबंधित होता है।जब लोड बहाया जाता है, तो गवर्नर एक सुरक्षा उपकरण के बराबर होता है, जो गाइड वैन और वैन को तुरंत बंद कर देता है जब तक कि यूनिट की गति रेटेड गति के आसपास के क्षेत्र में नहीं गिर जाती।स्थिरता।इसलिए, वास्तविक लोड शेडिंग में, वैन आमतौर पर एक निश्चित कोण पर खोले जाते हैं।यह उद्घाटन वास्तविक पावर स्टेशन के लोड शेडिंग टेस्ट के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।यह सुनिश्चित कर सकता है कि जब इकाई भार बहा रही हो, न केवल गति में वृद्धि छोटी हो, बल्कि इकाई अपेक्षाकृत स्थिर हो।.

4। निष्कर्ष
मेरे देश के हाइड्रोलिक टर्बाइन गवर्नर उद्योग की वर्तमान तकनीकी स्थिति को देखते हुए, यह पेपर देश और विदेश में हाइड्रोलिक टरबाइन गति नियंत्रण के क्षेत्र में नई जानकारी को संदर्भित करता है, और गति नियंत्रण के लिए प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) तकनीक को लागू करता है। हाइड्रोलिक टरबाइन जनरेटर सेट।प्रोग्राम कंट्रोलर (पीएलसी) अक्षीय-प्रवाह पैडल-प्रकार हाइड्रोलिक टर्बाइन दोहरे-विनियमन प्रणाली का मूल है।व्यावहारिक अनुप्रयोग से पता चलता है कि यह योजना विभिन्न जल शीर्ष स्थितियों के लिए गाइड वेन और वेन के बीच समन्वय सटीकता में काफी सुधार करती है, और जल ऊर्जा की उपयोग दर में सुधार करती है।