1. Bemutatkozás
A turbina szabályozó egyike a vízi erőművek két fő szabályozó berendezésének.Nemcsak a sebességszabályozás szerepét tölti be, hanem különféle munkakörülmények átalakítását és frekvencia-, teljesítmény-, fázisszög- és egyéb vízierőmű-termelő egységek szabályozását is vállalja, valamint védi a vízkereket.A generátorkészlet feladata.A turbinaszabályzók három fejlesztési szakaszon mentek keresztül: mechanikus hidraulikus szabályozók, elektrohidraulikus szabályozók és mikroszámítógépes digitális hidraulikus szabályozók.Az elmúlt években programozható vezérlőket vezettek be a turbina fordulatszám-szabályozó rendszerekbe, amelyek erős interferenciagátló képességgel és nagy megbízhatósággal rendelkeznek;egyszerű és kényelmes programozás és kezelés;moduláris felépítés, jó sokoldalúság, rugalmasság és kényelmes karbantartás;Előnyei az erős vezérlési funkció és a vezetési képesség;gyakorlatilag bebizonyosodott.
Ebben a cikkben a PLC hidraulikus turbina kettős beállítási rendszerének kutatását javasoljuk, és a programozható vezérlőt a vezetőlapát és a lapát kettős beállítására használják, ami javítja a vezetőlapát és a lapát koordinációs pontosságát különböző esetekben. vízfejek.A gyakorlat azt mutatja, hogy a kettős vezérlés javítja a vízenergia felhasználási arányát.
2. Turbina szabályozó rendszer
2.1 Turbina szabályozó rendszer
A turbina fordulatszám-szabályozó rendszerének alapvető feladata, hogy a turbina vezetőlapátjainak nyílását a szabályozón keresztül megfelelően módosítsa, amikor az energiarendszer terhelése megváltozik és az egység forgási sebessége eltér, így a turbina forgási sebessége a megadott tartományon belül marad, hogy a generátoregység működjön.A kimeneti teljesítmény és frekvencia megfelel a felhasználói igényeknek.A turbinaszabályozás alapvető feladatai fordulatszám szabályozásra, hatásos teljesítmény szabályozásra és vízszint szabályozásra oszthatók.
2.2 A turbinaszabályozás elve
A hidrogenerátor egység egy hidroturbina és egy generátor összekapcsolásával kialakított egység.A hidrogenerátor készlet forgó része egy merev test, amely rögzített tengely körül forog, és ennek egyenlete a következő egyenlettel írható le:
A képletben
——Az egység forgó részének tehetetlenségi nyomatéka (kg m2)
– – Forgási szögsebesség (rad/s)
——Turbina nyomatéka (N/m), beleértve a generátor mechanikai és elektromos veszteségeit.
——A generátor ellenállási nyomatéka, amely a generátor állórészének forgórészen ható nyomatékára vonatkozik, iránya ellentétes a forgásiránnyal, és a generátor aktív teljesítményét, vagyis a terhelés nagyságát jelenti.
A terhelés megváltozásakor a vezetőlapát nyílása változatlan marad, és az egység fordulatszáma egy bizonyos értéken továbbra is stabilizálható.Mivel a fordulatszám el fog térni a névleges értéktől, nem elég az önkiegyenlítő beállítási képességre hagyatkozni a fordulatszám fenntartásához.Ahhoz, hogy a terhelésváltozások után az egység fordulatszáma az eredeti névleges értéken maradjon, az 1. ábrán látható, hogy a vezetőlapát nyílást ennek megfelelően módosítani kell.Amikor a terhelés csökken, amikor az ellenállási nyomaték 1-ről 2-re változik, a vezetőlapát nyitása 1-re csökken, és az egység sebessége megmarad.Ezért a terhelés változásával a vízvezető mechanizmus nyitása ennek megfelelően módosul, így a hidrogenerátor egység fordulatszáma egy előre meghatározott értéken marad, vagy egy előre meghatározott törvény szerint változik.Ez a folyamat a hidrogenerátor egység fordulatszámának beállítása., vagy turbinaszabályozás.
3. PLC hidraulikus turbina kettős beállító rendszer
A turbina szabályozó a vízvezető lapátok nyitását szabályozza, hogy beállítsa a turbina futójába történő áramlást, ezáltal megváltoztassa a turbina dinamikus nyomatékát és szabályozza a turbinaegység frekvenciáját.Az axiális áramlású forgólapátos turbina működése során azonban a szabályozónak nem csak a vezetőlapátok nyílását kell beállítania, hanem a futólapátok szögét is be kell állítania a vezetőlapát követő löketének és vízmagasságának megfelelően, hogy a vezetőlapát és a lapát összekapcsolódjon.Fenntartani közöttük a kooperatív, azaz koordinációs kapcsolatot, amely javíthatja a turbina hatásfokát, csökkentheti az egység lapátkavitációját és rezgését, valamint fokozhatja a turbina működésének stabilitását.
A PLC vezérlő turbina lapátrendszer hardvere főként két részből áll, nevezetesen a PLC vezérlőből és a hidraulikus szervorendszerből.Először beszéljük meg a PLC vezérlő hardverszerkezetét.
3.1 PLC vezérlő
A PLC vezérlő főként bemeneti egységből, PLC alapegységből és kimeneti egységből áll.A bemeneti egység A/D modulból és digitális bemeneti modulból, a kimeneti egység pedig D/A modulból és digitális bemeneti modulból áll.A PLC vezérlő LED digitális kijelzővel van felszerelve a rendszer PID paramétereinek, a lapátkövető pozíciónak, a vezetőlapát követő helyzetének és a vízmagasság értékének valós idejű megfigyeléséhez.A mikroszámítógép-vezérlő meghibásodása esetén analóg voltmérővel is felügyelhető a lapátkövető helyzete.
3.2 Hidraulikus nyomkövető rendszer
A hidraulikus szervorendszer a turbina lapátvezérlő rendszerének fontos része.A vezérlő kimeneti jelét hidraulikusan erősítik, hogy szabályozzák a lapátkövető mozgását, ezáltal beállítva a futólapátok szögét.Elfogadtuk az arányos szelepvezérlésű főnyomásszelep típusú elektrohidraulikus vezérlőrendszer és a hagyományos gép-hidraulikus vezérlőrendszer kombinációját, hogy egy párhuzamos hidraulikus vezérlőrendszert alkossunk elektrohidraulikus arányos szelepből és gép-hidraulikus szelepből, ahogy az a 2. ábrán látható. Hidraulikus követés -up rendszer a turbinalapátokhoz.
Hidraulikus nyomkövető rendszer a turbinalapátokhoz
Ha a PLC vezérlő, az elektrohidraulikus arányos szelep és a helyzetérzékelő mindegyike normális, akkor a PLC elektrohidraulikus arányos vezérlési módszert alkalmazzák a turbina lapátrendszerének beállításához, a helyzet visszacsatolási értéke és a vezérlés kimeneti értéke elektromos jelekkel továbbítódik, és a jeleket a PLC vezérlő szintetizálja., feldolgozás és döntéshozatal, állítsa be a fő nyomáselosztó szelep szelepnyílását az arányos szelepen keresztül, hogy szabályozza a lapátkövető helyzetét, és fenntartsa a vezetőlapát, a vízfej és a lapát közötti együttműködési kapcsolatot.Az elektrohidraulikus arányos szeleppel vezérelt turbinalapát-rendszer nagy szinergia-pontossággal, egyszerű rendszerfelépítéssel, erős olajszennyezéssel szembeni ellenállással rendelkezik, és kényelmesen csatlakoztatható a PLC-vezérlőhöz, így mikroszámítógépes automatikus vezérlőrendszert alkot.
A mechanikus összekötő mechanizmus megtartása miatt az elektrohidraulikus arányos vezérlési módban a mechanikus összekötő mechanizmus is szinkronban működik a rendszer működési állapotának nyomon követésére.Ha a PLC elektrohidraulikus arányos vezérlőrendszer meghibásodik, a kapcsolószelep azonnal működésbe lép, és a mechanikus összekötő mechanizmus alapvetően követni tudja az elektrohidraulikus arányos vezérlőrendszer működési állapotát.Váltáskor a rendszerhatás kicsi, és a lapátos rendszer zökkenőmentesen tud átállni A mechanikus asszociációs vezérlési mód nagyban garantálja a rendszer működésének megbízhatóságát.
A hidraulikus kör tervezésekor újraterveztük a hidraulikus vezérlőszelep szelepházát, a szelepház és a szelephüvely illeszkedő méretét, a szelepház és a fő nyomószelep csatlakozási méretét, valamint a mechanikai A A hidraulikus szelep és a fő nyomáselosztó szelep közötti összekötő rúd megegyezik az eredetivel.A beszerelés során csak a hidraulikus szelep szelepházát kell cserélni, más alkatrészt nem kell cserélni.A teljes hidraulikus vezérlőrendszer felépítése nagyon kompakt.A mechanikus szinergia-mechanizmus teljes megtartása alapján egy elektrohidraulikus arányos vezérlő mechanizmussal egészül ki, amely megkönnyíti a PLC vezérlővel való interfészt a digitális szinergiavezérlés megvalósítása és a turbina lapátrendszer koordinációs pontosságának javítása érdekében.;A rendszer telepítési és hibakeresési folyamata pedig nagyon egyszerű, ami lerövidíti a hidraulikus turbina egység leállási idejét, megkönnyíti a hidraulikus turbina hidraulikus vezérlőrendszerének átalakítását, és jó gyakorlati értékkel bír.A tényleges helyszíni üzemelés során a rendszert az erőmű mérnökei és műszaki személyzete nagyra értékeli, és úgy vélik, hogy számos vízerőmű kormányzójának hidraulikus szervorendszerében népszerűsíthető és alkalmazható.
3.3 A rendszerszoftver felépítése és megvalósítási módja
A PLC-vel vezérelt turbinalapátos rendszerben a digitális szinergia módszert alkalmazzák a vezetőlapátok, a vízfej és a lapátnyílás közötti szinergiakapcsolat megvalósítására.A hagyományos mechanikus szinergia módszerrel összehasonlítva a digitális szinergia módszer előnye az egyszerű paramétervágás, a kényelmes hibakeresés és karbantartás, valamint a nagy pontosságú társítás.A lapátvezérlő rendszer szoftverstruktúrája főként a rendszerbeállító funkcióprogramból, a vezérlőalgoritmus programból és a diagnosztikai programból áll.Az alábbiakban a fenti három programrész megvalósítási módjait tárgyaljuk.A beállítási funkció program főként egy szinergia szubrutinját, a lapát indításának alrutinját, a lapát leállításának alprogramját és a lapát terheléscsökkentésének szubrutinját tartalmazza.Amikor a rendszer működik, először azonosítja és megítéli az aktuális működési állapotot, majd elindítja a szoftverkapcsolót, végrehajtja a megfelelő beállítási funkció szubrutinját, és kiszámítja a lapátkövető pozíció adott értékét.
(1) Asszociációs szubrutin
A turbinaegység modelltesztjével a kötési felületen mért pontok kötegét kaphatjuk meg.A hagyományos mechanikus csuklóbütyök ezekre a mért pontokra épül, és a digitális kötési módszer is ezeket a mért pontokat használja fel egy kötési görbe halmaz megrajzolására.Az asszociációs görbe ismert pontjait csomópontként kiválasztva és a bináris függvény darabonkénti lineáris interpolációjának módszerét alkalmazva megkaphatjuk a nem csomópontok függvényértékét ezen az asszociációs vonalon.
(2) Lapát indítási szubrutin
Az indítási törvény tanulmányozásának célja a blokk indítási idejének lerövidítése, a nyomócsapágy terhelésének csökkentése, a generátoregység hálózatra kapcsolt feltételeinek megteremtése.
(3) Lapátleállító szubrutin
A lapátok zárási szabályai a következők: amikor a vezérlő megkapja a leállítási parancsot, a lapátok és a vezetőlapátok az együttműködési kapcsolatnak megfelelően egyidejűleg záródnak az egység stabilitásának biztosítása érdekében: amikor a vezetőlapátok nyílása kisebb mint az üresjárati nyílás, a lapátok késnek Ha a vezetőlapátot lassan zárják, a lapát és a vezetőlapát közötti együttműködési kapcsolat már nem marad fenn;amikor az egység fordulatszáma a névleges fordulatszám 80%-a alá esik, a lapát újranyílik Φ0 kezdőszögig, készen áll a következő indításra. Készüljön fel.
(4) Pengeterhelés-elutasítási alprogram
A terheléselzárás azt jelenti, hogy a terhelt blokk hirtelen lecsatlakozik az elektromos hálózatról, így a blokk és a vízelterelő rendszer rossz működési állapotba kerül, ami közvetlenül összefügg az erőmű és a blokk biztonságával.Teherleválasztáskor a szabályozó egyenértékű egy védőberendezéssel, amely a vezetőlapátokat és lapátokat azonnal zárja, amíg az egység fordulatszáma a névleges fordulatszám közelébe nem esik.stabilitás.Ezért a tényleges terheléscsökkentés során a lapátok általában egy bizonyos szögben kinyílnak.Ezt a nyílást a tényleges erőmű terheléscsökkentési tesztjével lehet elérni.Biztosítani tudja, hogy amikor az egység leveszi a terhelést, ne csak a sebességnövekedés legyen kicsi, hanem az egység is viszonylag stabil legyen..
4 Következtetés
Tekintettel hazám hidraulikus turbina-szabályozó iparágának jelenlegi műszaki állapotára, ez a cikk a hidraulikus turbina fordulatszám-szabályozásával kapcsolatos új információkra hivatkozik itthon és külföldön, és a programozható logikai vezérlő (PLC) technológiát alkalmazza a fordulatszám szabályozására. a hidraulikus turbina generátorkészlet.A programvezérlő (PLC) az axiális áramlású lapát típusú hidraulikus turbinás kettős szabályozási rendszer magja.A gyakorlati alkalmazás azt mutatja, hogy a séma nagymértékben javítja a vezetőlapát és a lapát közötti koordináció pontosságát különböző vízmagasság-viszonyok esetén, és javítja a vízenergia felhasználási arányát.
Feladás időpontja: 2022.02.11
