1. Uvod
Turbinski regulator je jedna od dvije glavne regulacijske opreme za hidroelektrane.On ne samo da igra ulogu regulacije brzine, već također poduzima različite pretvorbe radnih uvjeta i frekvenciju, snagu, fazni kut i drugu kontrolu hidroelektričnih agregata te štiti vodeni kotač.Zadatak generatorskog seta.Turbinski regulatori prošli su kroz tri faze razvoja: mehanički hidraulički regulatori, elektrohidraulički regulatori i mikroračunalni digitalni hidraulički regulatori.Posljednjih godina u sustave kontrole brzine turbine uvedeni su programabilni kontroleri, koji imaju snažnu sposobnost sprječavanja smetnji i visoku pouzdanost;jednostavno i praktično programiranje i rad;modularna struktura, dobra svestranost, fleksibilnost i praktično održavanje;Ima prednosti snažne kontrolne funkcije i sposobnosti vožnje;praktički je provjereno.
U ovom radu se predlaže istraživanje PLC hidrauličkog turbinskog sustava dvostrukog podešavanja, a programibilni kontroler se koristi za realizaciju dvostrukog podešavanja vodeće lopatice i lopatice, čime se poboljšava točnost koordinacije vodeće lopatice i lopatice za različite vodene glave.Praksa pokazuje da dvostruki sustav upravljanja poboljšava stopu iskorištenja vodene energije.
2. Sustav regulacije turbine
2.1 Sustav regulacije turbine
Osnovna zadaća sustava za regulaciju brzine turbine je da pri promjeni opterećenja elektroenergetskog sustava i odstupanju brzine vrtnje agregata u skladu s tim mijenja otvaranje vodećih lopatica turbine preko regulatora, tako da brzina vrtnje turbine održava se unutar navedenog raspona, kako bi generatorska jedinica radila.Izlazna snaga i frekvencija zadovoljavaju zahtjeve korisnika.Osnovne zadaće turbinske regulacije mogu se podijeliti na regulaciju brzine, regulaciju aktivne snage i regulaciju razine vode.
2.2 Princip regulacije turbine
Hidrogeneracijska jedinica je jedinica nastala spajanjem hidroturbine i generatora.Rotirajući dio agregata hidrogeneratora je kruto tijelo koje se okreće oko fiksne osi, a njegova se jednadžba može opisati sljedećom jednadžbom:
U formuli
——Moment inercije rotacionog dijela jedinice (Kg m2)
——kutna brzina rotacije (rad/s)
——Okretni moment turbine (N/m), uključujući mehaničke i električne gubitke generatora.
——Okretni moment otpora generatora, koji se odnosi na trenutni moment djelovanja statora generatora na rotor, njegov smjer je suprotan smjeru vrtnje i predstavlja izlaznu aktivnu snagu generatora, odnosno veličinu opterećenja.
Kada se opterećenje promijeni, otvaranje vodeće lopatice ostaje nepromijenjeno, a brzina jedinice još uvijek se može stabilizirati na određenoj vrijednosti.Budući da će brzina odstupati od nazivne vrijednosti, nije dovoljno osloniti se na sposobnost samouravnoteženog podešavanja za održavanje brzine.Kako bi se brzina jedinice zadržala na izvornoj nazivnoj vrijednosti nakon promjene opterećenja, iz slike 1 je vidljivo da je potrebno u skladu s tim promijeniti otvor vodeće lopatice.Kada se opterećenje smanji, kada se moment otpora promijeni s 1 na 2, otvaranje vodeće lopatice će se smanjiti na 1, a brzina jedinice će se zadržati.Stoga se s promjenom opterećenja na odgovarajući način mijenja i otvor mehanizma za vođenje vode, tako da se brzina hidrogeneratorske jedinice održava na unaprijed određenoj vrijednosti ili se mijenja prema unaprijed određenom zakonu.Ovaj proces je podešavanje brzine hidrogeneratorske jedinice., odnosno regulacija turbine.
3. PLC hidraulički turbinski sustav dvostrukog podešavanja
Guverner turbine treba kontrolirati otvaranje lopatica za vodenje vode kako bi se prilagodio protok u vodilicu turbine, čime se mijenja dinamički moment turbine i kontrolira frekvencija turbinske jedinice.Međutim, tijekom rada rotacijske lopatične turbine s aksijalnim protokom, regulator ne samo da treba podesiti otvaranje vodećih lopatica, već i podesiti kut lopatica u skladu s hodom i vrijednosti vodene glave pratioca vodeće lopatice, tako da su vodilica i lopatica spojene.Održavati međusobnu suradnju, odnosno koordinacijski odnos, koji može poboljšati učinkovitost turbine, smanjiti kavitaciju lopatica i vibracije jedinice te poboljšati stabilnost rada turbine.
Hardver PLC upravljačkog sustava turbinskih lopatica uglavnom se sastoji od dva dijela, odnosno PLC kontrolera i hidrauličkog servo sustava.Prvo, razgovarajmo o hardverskoj strukturi PLC kontrolera.
3.1 PLC kontroler
PLC kontroler se uglavnom sastoji od ulazne jedinice, osnovne jedinice PLC-a i izlazne jedinice.Ulazna jedinica se sastoji od A/D modula i digitalnog ulaznog modula, a izlazna jedinica se sastoji od D/A modula i digitalnog ulaznog modula.PLC kontroler je opremljen LED digitalnim zaslonom za promatranje u stvarnom vremenu PID parametara sustava, položaja pratioca lopatice, položaja pratioca vodeće lopatice i vrijednosti vode.Također je predviđen analogni voltmetar za praćenje položaja pratioca lopatica u slučaju kvara kontrolera mikroračunala.
3.2 Hidraulički sustav praćenja
Hidraulički servo sustav važan je dio sustava upravljanja lopaticama turbine.Izlazni signal regulatora se hidraulički pojačava kako bi se kontroliralo pomicanje pratioca lopatice, čime se podešava kut lopatica.Usvojili smo kombinaciju elektrohidrauličkog upravljačkog sustava tipa glavnog tlačnog ventila proporcionalnog ventila i tradicionalnog strojno-hidrauličkog upravljačkog sustava kako bismo formirali paralelni hidraulični upravljački sustav elektrohidrauličkog proporcionalnog ventila i strojno-hidrauličkog ventila kao što je prikazano na slici 2. Hidrauličko praćenje -up sustav za lopatice turbine.
Hidraulički sustav praćenja lopatica turbine
Kada su PLC kontroler, elektro-hidraulički proporcionalni ventil i senzor položaja normalni, PLC elektrohidraulička proporcionalna metoda upravljanja koristi se za podešavanje sustava turbinskih lopatica, povratna vrijednost položaja i kontrolna izlazna vrijednost se prenose električnim signalima, a signale sintetizira PLC kontroler., obradu i donošenje odluka, podešavanje otvaranja ventila glavnog ventila za distribuciju tlaka kroz proporcionalni ventil kako bi se kontrolirao položaj pratioca lopatice i održavao kooperativni odnos između vodeće lopatice, vodene glave i lopatice.Sustav turbinskih lopatica kontrolira elektro-hidrauličkim proporcionalnim ventilom ima visoku sinergijsku preciznost, jednostavnu strukturu sustava, jaku otpornost na onečišćenje uljem i prikladan je za sučelje s PLC kontrolerom kako bi se formirao mikroračunarski automatski kontrolni sustav.
Zbog zadržavanja mehanizma mehaničkog povezivanja, u elektro-hidrauličnom proporcionalnom načinu upravljanja, mehanički spojni mehanizam također radi sinkrono kako bi pratio radni status sustava.Ako PLC elektro-hidraulički proporcionalni sustav upravljanja pokvari, preklopni ventil će odmah djelovati, a mehanički spojni mehanizam u osnovi može pratiti radno stanje elektro-hidrauličkog proporcionalnog upravljačkog sustava.Prilikom prebacivanja, utjecaj sustava je mali, a sustav lopatica može glatko prijeći u način upravljanja mehaničkim povezivanjem uvelike jamči pouzdanost rada sustava.
Kada smo projektirali hidraulički krug, redizajnirali smo tijelo ventila hidrauličkog regulacijskog ventila, odgovarajuću veličinu tijela ventila i čahure ventila, veličinu priključka tijela ventila i glavnog tlačnog ventila, te mehaničku veličinu ventila. klipnjača između hidrauličkog ventila i glavnog ventila za raspodjelu tlaka je ista kao i originalna.Tijekom ugradnje potrebno je zamijeniti samo tijelo ventila hidrauličkog ventila, a druge dijelove nije potrebno mijenjati.Struktura cijelog hidrauličkog upravljačkog sustava je vrlo kompaktna.Na temelju potpunog zadržavanja mehanizma mehaničke sinergije, dodan je elektro-hidraulički proporcionalni upravljački mehanizam kako bi se olakšalo sučelje s PLC kontrolerom kako bi se ostvarila digitalna kontrola sinergije i poboljšala točnost koordinacije sustava turbinskih lopatica.;A proces instalacije i otklanjanja pogrešaka sustava je vrlo jednostavan, što skraćuje vrijeme zastoja hidrauličke turbinske jedinice, olakšava transformaciju hidrauličkog upravljačkog sustava hidrauličke turbine i ima dobru praktičnu vrijednost.Tijekom samog rada na gradilištu, sustav je visoko ocijenjen od strane inženjersko-tehničkog osoblja elektrane, te se vjeruje da se može popularizirati i primijeniti u hidrauličkom servo sustavu upravitelja mnogih hidroelektrana.
3.3 Struktura softvera sustava i način implementacije
U PLC-upravljanom sustavu turbinskih lopatica, metoda digitalne sinergije koristi se za ostvarenje sinergijskog odnosa između vodilica, vodene glave i otvora lopatica.U usporedbi s tradicionalnom metodom mehaničke sinergije, metoda digitalne sinergije ima prednosti jednostavnog rezanja parametara, ima prednosti praktičnog otklanjanja pogrešaka i održavanja te visoke preciznosti povezivanja.Softverska struktura sustava upravljanja lopaticama uglavnom se sastoji od programa funkcije podešavanja sustava, programa upravljačkog algoritma i programa dijagnoze.U nastavku razmatramo metode realizacije gornja tri dijela programa.Program funkcije podešavanja uglavnom uključuje potprogram sinergije, potprogram pokretanja lopatice, potprogram zaustavljanja lopatice i potprogram rasterećenja lopatice.Kada sustav radi, on najprije identificira i prosuđuje trenutno radno stanje, zatim pokreće softverski prekidač, izvršava odgovarajuću funkciju podešavanja potprograma i izračunava zadanu vrijednost položaja pratioca lopatica.
(1) Podrutina povezivanja
Testiranjem modela turbinske jedinice može se dobiti serija izmjerenih točaka na površini spoja.Tradicionalni mehanički zglobni greben izrađen je na temelju ovih izmjerenih točaka, a metoda digitalnog zgloba također koristi te mjerene točke za crtanje skupa krivulja zglobova.Odabirom poznatih točaka asocijacijske krivulje kao čvorova i usvajanjem metode djeličaste linearne interpolacije binarne funkcije može se dobiti vrijednost funkcije nečvorova na ovoj liniji asocijacije.
(2) Potprogram za pokretanje lopatice
Svrha proučavanja zakona pokretanja je skratiti vrijeme pokretanja agregata, smanjiti opterećenje potisnog ležaja i stvoriti uvjete mreže generatora.
(3) Potprogram za zaustavljanje lopatica
Pravila zatvaranja lopatica su sljedeća: kada kontroler primi naredbu za isključivanje, lopatice i vodeće lopatice se zatvaraju u isto vrijeme prema kooperativnom odnosu kako bi se osigurala stabilnost jedinice: kada je otvor vodeće lopatice manji od otvora bez opterećenja, lopatice zaostaju Kada se vodeća lopatica polagano zatvara, kooperativni odnos između lopatice i vodeće lopatice više se ne održava;kada brzina jedinice padne ispod 80% nazivne brzine, lopatica se ponovno otvara do početnog kuta Φ0, spremna za sljedeće pokretanje Pripremi.
(4) Potprogram za odbacivanje opterećenja noža
Odbijanje opterećenja znači da se jedinica s opterećenjem naglo isključuje iz elektroenergetske mreže, čime se postrojenje i sustav preusmjeravanja vode u lošem radnom stanju, što je izravno povezano sa sigurnošću elektrane i jedinice.Kada se opterećenje raspusti, regulator je ekvivalentan zaštitnom uređaju koji čini da se vodeće lopatice i lopatice odmah zatvaraju sve dok brzina jedinice ne padne u blizinu nazivne brzine.stabilnost.Stoga se pri stvarnom rasterećenju lopatice općenito otvaraju pod određenim kutom.Taj se otvor dobiva testom rasterećenja stvarne elektrane.Može osigurati da kada jedinica rasterećuje, ne samo da je povećanje brzine malo, već je i jedinica relativno stabilna..
4. Zaključak
S obzirom na trenutni tehnički status industrije regulatora hidrauličkih turbina u mojoj zemlji, ovaj se rad odnosi na nove informacije u području kontrole brzine hidraulične turbine u zemlji i inozemstvu, te primjenjuje tehnologiju programabilnog logičkog kontrolera (PLC) na kontrolu brzine hidraulički turbinski generator.Programski kontroler (PLC) jezgra je sustava dvostruke regulacije hidrauličke turbine tipa lopatice aksijalnog toka.Praktična primjena pokazuje da shema uvelike poboljšava preciznost koordinacije između vodeće lopatice i lopatice za različite uvjete glave vode, te poboljšava stopu iskorištenja vodene energije.
Vrijeme objave: 11. veljače 2022
