1. Perkenalan
Gubernur turbin adalah salah satu dari dua peralatan pengatur utama untuk unit pembangkit listrik tenaga air.Ini tidak hanya memainkan peran pengaturan kecepatan, tetapi juga melakukan berbagai kondisi kerja konversi dan frekuensi, daya, sudut fase dan kontrol unit pembangkit listrik tenaga air dan melindungi roda air.Tugas genset.Gubernur turbin telah melalui tiga tahap pengembangan: gubernur hidrolik mekanis, gubernur elektro-hidraulik, dan gubernur hidraulik digital komputer mikro.Dalam beberapa tahun terakhir, pengontrol yang dapat diprogram telah diperkenalkan ke dalam sistem kontrol kecepatan turbin, yang memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat dan keandalan yang tinggi;pemrograman dan pengoperasian yang sederhana dan nyaman;struktur modular, keserbagunaan yang baik, fleksibilitas, dan perawatan yang mudah;Ini memiliki keunggulan fungsi kontrol yang kuat dan kemampuan mengemudi;itu telah diverifikasi secara praktis.
Dalam makalah ini, penelitian tentang sistem penyesuaian ganda turbin hidrolik PLC diusulkan, dan pengontrol yang dapat diprogram digunakan untuk mewujudkan penyesuaian ganda baling-baling pemandu dan dayung, yang meningkatkan akurasi koordinasi baling-baling pemandu dan baling-baling untuk berbagai kepala air.Praktek menunjukkan bahwa sistem kontrol ganda meningkatkan tingkat pemanfaatan energi air.
2. Sistem pengaturan turbin
2.1 Sistem regulasi turbin
Tugas dasar sistem kendali kecepatan turbin adalah mengubah bukaan baling-baling pemandu turbin sesuai melalui governor ketika beban sistem tenaga berubah dan kecepatan putaran unit menyimpang, sehingga kecepatan putaran turbin dijaga dalam kisaran yang ditentukan, sehingga membuat unit generator beroperasi.Daya keluaran dan frekuensi memenuhi kebutuhan pengguna.Tugas dasar pengaturan turbin dapat dibagi menjadi pengaturan kecepatan, pengaturan daya aktif, dan pengaturan ketinggian air.
2.2 Prinsip pengaturan turbin
Unit pembangkit listrik tenaga air adalah unit yang dibentuk dengan menghubungkan turbin air dan generator.Bagian yang berputar dari himpunan hidro-generator adalah benda tegar yang berputar di sekitar sumbu tetap, dan persamaannya dapat dijelaskan dengan persamaan berikut:
Dalam rumus
——Momen inersia bagian yang berputar dari unit (Kg m2)
——Kecepatan sudut rotasi (rad/s)
—— Torsi turbin (N/m), termasuk rugi-rugi mekanis dan elektrik generator.
—— Torsi resistansi generator, yang mengacu pada torsi kerja stator generator pada rotor, arahnya berlawanan dengan arah putaran, dan mewakili keluaran daya aktif generator, yaitu ukuran beban.
Ketika beban berubah, bukaan guide vane tetap tidak berubah, dan kecepatan unit masih dapat distabilkan pada nilai tertentu.Karena kecepatan akan menyimpang dari nilai pengenal, tidak cukup hanya mengandalkan kemampuan penyesuaian keseimbangan diri untuk mempertahankan kecepatan.Untuk menjaga kecepatan unit pada nilai pengenal awal setelah perubahan beban, dapat dilihat dari Gambar 1 bahwa perlu untuk mengubah bukaan baling-baling pemandu.Ketika beban berkurang, ketika torsi resistansi berubah dari 1 menjadi 2, bukaan baling-baling pemandu akan berkurang menjadi 1, dan kecepatan unit akan dipertahankan.Oleh karena itu, dengan perubahan beban, bukaan mekanisme pemandu air juga berubah, sehingga kecepatan unit pembangkit air dipertahankan pada nilai yang telah ditentukan, atau berubah sesuai dengan hukum yang telah ditentukan.Proses ini merupakan pengaturan kecepatan dari unit hydro-generator., atau regulasi turbin.
3. Sistem penyesuaian ganda turbin hidrolik PLC
Pengatur turbin adalah untuk mengontrol pembukaan baling-baling pemandu air untuk mengatur aliran ke dalam runner turbin, sehingga mengubah torsi dinamis turbin dan mengendalikan frekuensi unit turbin.Namun, selama pengoperasian turbin dayung putar aliran aksial, gubernur tidak hanya harus menyesuaikan bukaan baling-baling pemandu, tetapi juga menyesuaikan sudut bilah pelari sesuai dengan nilai stroke dan kepala air dari pengikut baling-baling pemandu, sehingga baling-baling pemandu dan baling-baling terhubung.Menjaga hubungan kerjasama antara mereka, yaitu hubungan koordinasi, yang dapat meningkatkan efisiensi turbin, mengurangi kavitasi sudu dan getaran unit, dan meningkatkan stabilitas pengoperasian turbin.
Perangkat keras sistem baling-baling turbin kontrol PLC terutama terdiri dari dua bagian, yaitu pengontrol PLC dan sistem servo hidrolik.Pertama, mari kita bahas struktur perangkat keras pengontrol PLC.
3.1 Pengontrol PLC
Kontroler PLC terutama terdiri dari unit input, unit dasar PLC, dan unit output.Unit input terdiri dari modul A/D dan modul input digital, dan unit output terdiri dari modul D/A dan modul input digital.Kontroler PLC dilengkapi dengan tampilan digital LED untuk pengamatan real-time parameter PID sistem, posisi pengikut baling-baling, posisi pengikut baling-baling pemandu, dan nilai ketinggian air.Sebuah voltmeter analog juga disediakan untuk memantau posisi pengikut baling-baling jika terjadi kegagalan pengontrol mikrokomputer.
3.2 Sistem tindak lanjut hidraulik
Sistem servo hidrolik merupakan bagian penting dari sistem kontrol baling-baling turbin.Sinyal keluaran pengontrol diperkuat secara hidraulik untuk mengontrol pergerakan pengikut baling-baling, sehingga menyesuaikan sudut bilah pelari.Kami mengadopsi kombinasi kontrol katup proporsional jenis katup tekanan utama sistem kontrol elektro-hidraulik dan sistem kontrol mesin-hidrolik tradisional untuk membentuk sistem kontrol hidrolik paralel katup proporsional elektro-hidraulik dan katup mesin-hidraulik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Hidrolik mengikuti -up sistem untuk bilah turbin.
Sistem tindak lanjut hidraulik untuk bilah turbin
Ketika pengontrol PLC, katup proporsional elektro-hidraulik, dan sensor posisi semuanya normal, metode kontrol proporsional elektro-hidraulik PLC digunakan untuk menyesuaikan sistem baling-baling turbin, nilai umpan balik posisi dan nilai keluaran kontrol ditransmisikan oleh sinyal listrik, dan sinyal disintesis oleh pengontrol PLC., pemrosesan dan pengambilan keputusan, sesuaikan bukaan katup dari katup distribusi tekanan utama melalui katup proporsional untuk mengontrol posisi pengikut baling-baling, dan menjaga hubungan kerjasama antara baling-baling pemandu, kepala air dan baling-baling.Sistem baling-baling turbin yang dikendalikan oleh katup proporsional elektro-hidraulik memiliki presisi sinergi tinggi, struktur sistem sederhana, ketahanan polusi oli yang kuat, dan nyaman untuk berinteraksi dengan pengontrol PLC untuk membentuk sistem kontrol otomatis mikrokomputer.
Karena retensi mekanisme tautan mekanis, dalam mode kontrol proporsional elektro-hidraulik, mekanisme tautan mekanis juga bekerja secara sinkron untuk melacak status pengoperasian sistem.Jika sistem kontrol proporsional elektro-hidraulik PLC gagal, katup switching akan segera bertindak, dan mekanisme hubungan mekanis pada dasarnya dapat melacak keadaan berjalan dari sistem kontrol proporsional elektro-hidraulik.Saat beralih, dampak sistem kecil, dan sistem baling-baling dapat dengan lancar beralih ke mode kontrol asosiasi mekanis sangat menjamin keandalan operasi sistem.
Ketika kami merancang sirkuit hidrolik, kami mendesain ulang badan katup dari katup kontrol hidrolik, ukuran badan katup yang cocok dan lengan katup, ukuran sambungan badan katup dan katup tekanan utama, dan ukuran mekanis batang penghubung antara katup hidrolik dan katup distribusi tekanan utama sama dengan yang asli.Hanya badan katup dari katup hidrolik yang perlu diganti selama pemasangan, dan tidak ada bagian lain yang perlu diubah.Struktur seluruh sistem kontrol hidrolik sangat kompak.Berdasarkan mekanisme sinergi mekanis yang sepenuhnya dipertahankan, mekanisme kontrol proporsional elektro-hidraulik ditambahkan untuk memfasilitasi antarmuka dengan pengontrol PLC untuk mewujudkan kontrol sinergi digital dan meningkatkan akurasi koordinasi sistem baling-baling turbin.;Dan proses pemasangan dan debugging sistem sangat mudah, yang mempersingkat waktu henti unit turbin hidrolik, memfasilitasi transformasi sistem kontrol hidrolik turbin hidrolik, dan memiliki nilai praktis yang baik.Selama operasi aktual di lokasi, sistem ini sangat dinilai oleh teknisi dan tenaga teknis pembangkit listrik, dan diyakini dapat dipopulerkan dan diterapkan dalam sistem servo hidraulik dari gubernur banyak pembangkit listrik tenaga air.
3.3 Struktur perangkat lunak sistem dan metode implementasi
Dalam sistem baling-baling turbin yang dikendalikan PLC, metode sinergi digital digunakan untuk mewujudkan hubungan sinergi antara baling-baling pemandu, kepala air dan bukaan baling-baling.Dibandingkan dengan metode sinergi mekanis tradisional, metode sinergi digital memiliki keunggulan pemangkasan parameter yang mudah, Ini memiliki keunggulan debugging dan pemeliharaan yang nyaman, dan presisi asosiasi yang tinggi.Struktur perangkat lunak sistem kontrol baling-baling terutama terdiri dari program fungsi penyesuaian sistem, program algoritma kontrol dan program diagnosis.Di bawah ini kami membahas metode realisasi dari tiga bagian program di atas masing-masing.Program fungsi penyesuaian terutama mencakup subrutin sinergi, subrutin memulai baling-baling, subrutin menghentikan baling-baling dan subrutin pelepasan beban dari baling-baling.Ketika sistem bekerja, pertama-tama sistem mengidentifikasi dan menilai kondisi operasi saat ini, kemudian memulai sakelar perangkat lunak, menjalankan subrutin fungsi penyesuaian yang sesuai, dan menghitung nilai posisi yang diberikan dari pengikut baling-baling.
(1) Subrutin asosiasi
Melalui uji model unit turbin, sekumpulan titik terukur pada permukaan sambungan dapat diperoleh.Cam sambungan mekanis tradisional dibuat berdasarkan titik-titik yang diukur ini, dan metode sambungan digital juga menggunakan titik-titik terukur ini untuk menggambar satu set kurva sambungan.Memilih titik-titik yang diketahui pada kurva asosiasi sebagai node, dan mengadopsi metode interpolasi linier sepotong-sepotong dari fungsi biner, nilai fungsi dari non-node pada garis asosiasi ini dapat diperoleh.
(2) Subrutin pengaktifan baling-baling
Tujuan mempelajari hukum start-up adalah untuk mempersingkat waktu start-up unit, mengurangi beban bantalan dorong, dan menciptakan kondisi terhubung jaringan untuk unit generator.
(3) Subrutin penghenti baling-baling
Aturan penutupan baling-baling adalah sebagai berikut: ketika pengontrol menerima perintah shutdown, baling-baling dan baling-baling pemandu ditutup pada saat yang sama sesuai dengan hubungan kerja sama untuk memastikan stabilitas unit: ketika pembukaan baling-baling pemandu kurang daripada pembukaan tanpa beban, baling-baling tertinggal Ketika baling-baling pemandu ditutup perlahan, hubungan kerjasama antara baling-baling dan baling-baling pemandu tidak lagi dipertahankan;ketika kecepatan unit turun di bawah 80% dari kecepatan pengenal, baling-baling dibuka kembali ke sudut awal 0, siap untuk start-up berikutnya. Siapkan.
(4) Subrutin penolakan beban blade
Penolakan beban berarti bahwa unit dengan beban tiba-tiba terputus dari jaringan listrik, membuat unit dan sistem pengalihan air dalam kondisi operasi yang buruk, yang secara langsung berkaitan dengan keselamatan pembangkit listrik dan unit.Ketika beban dilepaskan, governor setara dengan perangkat proteksi, yang membuat baling-baling pemandu dan baling-baling segera menutup sampai kecepatan unit turun ke sekitar kecepatan pengenal.stabilitas.Oleh karena itu, dalam pelepasan beban yang sebenarnya, baling-baling umumnya dibuka dengan sudut tertentu.Bukaan ini diperoleh melalui uji pelepasan beban dari pembangkit listrik yang sebenarnya.Ini dapat memastikan bahwa ketika unit melepaskan beban, tidak hanya peningkatan kecepatan yang kecil, tetapi juga unit yang relatif stabil..
4. Kesimpulan
Mengingat status teknis industri gubernur turbin hidraulik negara saya saat ini, makalah ini mengacu pada informasi baru di bidang kontrol kecepatan turbin hidraulik di dalam dan luar negeri, dan menerapkan teknologi pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) untuk kontrol kecepatan generator set turbin hidrolik.Program controller (PLC) adalah inti dari sistem dual-regulasi turbin hidrolik tipe dayung aliran aksial.Aplikasi praktis menunjukkan bahwa skema tersebut sangat meningkatkan ketepatan koordinasi antara baling-baling pemandu dan baling-baling untuk kondisi ketinggian air yang berbeda, dan meningkatkan tingkat pemanfaatan energi air.
Waktu posting: 11 Februari-2022
