1. Introduzione
Il regolatore della turbina è una delle due principali apparecchiature di regolazione per le unità idroelettriche.Non solo svolge il ruolo di regolazione della velocità, ma esegue anche la conversione e la frequenza di varie condizioni di lavoro, la potenza, l'angolo di fase e altri controlli delle unità idroelettriche e protegge la ruota idraulica.Il compito del gruppo elettrogeno.I regolatori per turbine hanno attraversato tre fasi di sviluppo: regolatori idraulici meccanici, regolatori elettroidraulici e regolatori idraulici digitali a microcomputer.Negli ultimi anni, i controller programmabili sono stati introdotti nei sistemi di controllo della velocità della turbina, che hanno una forte capacità anti-interferenza e un'elevata affidabilità;programmazione e funzionamento semplici e convenienti;struttura modulare, buona versatilità, flessibilità e manutenzione conveniente;Presenta i vantaggi di una forte funzione di controllo e capacità di guida;è stato praticamente verificato.
In questo articolo viene proposta la ricerca sul sistema di doppia regolazione della turbina idraulica PLC e il controller programmabile viene utilizzato per realizzare la doppia regolazione della pala di guida e della pala, che migliora la precisione di coordinamento della pala di guida e della pala per diversi teste d'acqua.La pratica mostra che il sistema a doppio controllo migliora il tasso di utilizzo dell'energia idrica.
2. Sistema di regolazione della turbina
2.1 Sistema di regolazione della turbina
Il compito di base del sistema di controllo della velocità della turbina è di modificare di conseguenza l'apertura delle palette di guida della turbina attraverso il regolatore quando il carico del sistema di alimentazione cambia e la velocità di rotazione dell'unità devia, in modo che la velocità di rotazione della turbina viene mantenuto all'interno dell'intervallo specificato, in modo da far funzionare il gruppo generatore.La potenza e la frequenza in uscita soddisfano i requisiti dell'utente.I compiti di base della regolazione della turbina possono essere suddivisi in regolazione della velocità, regolazione della potenza attiva e regolazione del livello dell'acqua.
2.2 Il principio della regolazione delle turbine
Un'unità idro-generatore è un'unità formata collegando una turbina idraulica e un generatore.La parte rotante del gruppo idrogeneratore è un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso e la sua equazione può essere descritta dalla seguente equazione:
Nella formula
——Il momento d'inerzia della parte rotante dell'unità (Kg m2)
——Velocità angolare di rotazione (rad/s)
——Coppia della turbina (N/m), comprese le perdite meccaniche ed elettriche del generatore.
——Coppia di resistenza del generatore, che si riferisce alla coppia agente dello statore del generatore sul rotore, la sua direzione è opposta al senso di rotazione, e rappresenta la potenza attiva del generatore, ovvero la dimensione del carico.
Al variare del carico, l'apertura della pala di guida rimane invariata e la velocità dell'unità può ancora essere stabilizzata ad un certo valore.Poiché la velocità si discosterà dal valore nominale, non è sufficiente fare affidamento sulla capacità di regolazione dell'autobilanciamento per mantenere la velocità.Per mantenere la velocità dell'unità al valore nominale originale al variare del carico, si può vedere dalla Figura 1 che è necessario modificare di conseguenza l'apertura delle alette di guida.Quando il carico diminuisce, quando la coppia di resistenza cambia da 1 a 2, l'apertura della pala di guida verrà ridotta a 1 e la velocità dell'unità verrà mantenuta.Pertanto, al variare del carico, l'apertura del meccanismo di guida dell'acqua viene corrispondentemente modificata, in modo che la velocità del gruppo idrogeneratore sia mantenuta ad un valore prefissato, oppure cambi secondo una legge predeterminata.Questo processo è la regolazione della velocità del gruppo idrogeneratore., o regolazione della turbina.
3. Sistema a doppia regolazione della turbina idraulica PLC
Il regolatore della turbina controlla l'apertura delle alette di guida dell'acqua per regolare il flusso nel canale della turbina, modificando così la coppia dinamica della turbina e controllando la frequenza dell'unità turbina.Tuttavia, durante il funzionamento della turbina a pale rotanti a flusso assiale, il regolatore non deve solo regolare l'apertura delle palette di guida, ma anche regolare l'angolo delle pale del pattino in base alla corsa e al valore di prevalenza dell'acqua del seguipale delle palette di guida, in modo che la pala di guida e la pala siano collegate.Mantenere una relazione cooperativa tra di loro, ovvero una relazione di coordinamento, che può migliorare l'efficienza della turbina, ridurre la cavitazione delle pale e le vibrazioni dell'unità e migliorare la stabilità del funzionamento della turbina.
L'hardware del sistema di palette della turbina di controllo PLC è composto principalmente da due parti, vale a dire il controller PLC e il servosistema idraulico.Per prima cosa, discutiamo la struttura hardware del controller PLC.
3.1 Controllore PLC
Il controller PLC è composto principalmente da unità di input, unità di base PLC e unità di output.L'unità di ingresso è composta da modulo A/D e modulo di ingresso digitale e l'unità di uscita è composta da modulo D/A e modulo di ingresso digitale.Il controller PLC è dotato di display digitale a LED per l'osservazione in tempo reale dei parametri PID del sistema, posizione dell'inseguitore delle palette, posizione dell'inseguitore delle pale di guida e valore della prevalenza dell'acqua.Viene fornito anche un voltmetro analogico per monitorare la posizione del seguicamma in caso di guasto del controller del microcomputer.
3.2 Sistema idraulico di follow-up
Il servosistema idraulico è una parte importante del sistema di controllo delle palette della turbina.Il segnale di uscita del controller è amplificato idraulicamente per controllare il movimento del seguipale, regolando così l'angolo delle lame del pattino.Abbiamo adottato la combinazione del sistema di controllo elettroidraulico del tipo di valvola di pressione principale di controllo della valvola proporzionale e del tradizionale sistema di controllo idraulico della macchina per formare un sistema di controllo idraulico parallelo della valvola proporzionale elettroidraulica e della valvola idraulica della macchina, come mostrato nella Figura 2. Seguito idraulico -up sistema per pale di turbina.
Sistema idraulico di follow-up per le pale delle turbine
Quando il controller PLC, la valvola proporzionale elettroidraulica e il sensore di posizione sono tutti normali, il metodo di controllo proporzionale elettroidraulico PLC viene utilizzato per regolare il sistema delle palette della turbina, il valore di feedback della posizione e il valore dell'uscita di controllo vengono trasmessi da segnali elettrici e il i segnali sono sintetizzati dal controllore PLC., elaborazione e processo decisionale, regolare l'apertura della valvola della valvola di distribuzione della pressione principale attraverso la valvola proporzionale per controllare la posizione dell'inseguitore della pala e mantenere il rapporto di cooperazione tra la pala di guida, il battente dell'acqua e la pala.Il sistema di palette della turbina controllato da una valvola proporzionale elettroidraulica ha un'elevata precisione di sinergia, una struttura del sistema semplice, una forte resistenza all'inquinamento da olio ed è conveniente interfacciarsi con il controller PLC per formare un sistema di controllo automatico del microcomputer.
A causa del mantenimento del meccanismo di collegamento meccanico, nella modalità di controllo proporzionale elettroidraulico, il meccanismo di collegamento meccanico funziona anche in modo sincrono per tenere traccia dello stato operativo del sistema.Se il sistema di controllo proporzionale elettroidraulico PLC si guasta, la valvola di commutazione agirà immediatamente e il meccanismo di collegamento meccanico può sostanzialmente monitorare lo stato di funzionamento del sistema di controllo proporzionale elettroidraulico.Quando si cambia, l'impatto del sistema è ridotto e il sistema a palette può passare senza problemi alla modalità di controllo dell'associazione meccanica garantisce notevolmente l'affidabilità del funzionamento del sistema.
Quando abbiamo progettato il circuito idraulico, abbiamo riprogettato il corpo valvola della valvola di controllo idraulica, la dimensione corrispondente del corpo valvola e del manicotto della valvola, la dimensione della connessione del corpo valvola e della valvola di pressione principale e la dimensione meccanica del la biella tra la valvola idraulica e la valvola principale di distribuzione della pressione è la stessa di quella originale.Durante l'installazione è necessario sostituire solo il corpo valvola della valvola idraulica e non è necessario sostituire altre parti.La struttura dell'intero sistema di controllo idraulico è molto compatta.Sulla base del mantenimento completo del meccanismo di sinergia meccanica, viene aggiunto un meccanismo di controllo proporzionale elettroidraulico per facilitare l'interfaccia con il controller PLC per realizzare il controllo della sinergia digitale e migliorare la precisione di coordinamento del sistema di palette della turbina.;E il processo di installazione e debug del sistema è molto semplice, il che riduce i tempi di fermo dell'unità turbina idraulica, facilita la trasformazione del sistema di controllo idraulico della turbina idraulica e ha un buon valore pratico.Durante il funzionamento effettivo in loco, il sistema è molto apprezzato dal personale tecnico e ingegneristico della centrale e si ritiene che possa essere reso popolare e applicato nel servosistema idraulico del governatore di molte centrali idroelettriche.
3.3 Struttura del software di sistema e modalità di implementazione
Nel sistema a pale della turbina controllato da PLC, il metodo della sinergia digitale viene utilizzato per realizzare il rapporto di sinergia tra le palette di guida, la prevalenza e l'apertura delle palette.Rispetto al tradizionale metodo di sinergia meccanica, il metodo di sinergia digitale presenta i vantaggi di un facile taglio dei parametri, presenta i vantaggi di un comodo debug e manutenzione e un'elevata precisione di associazione.La struttura del software del sistema di controllo delle palette è composta principalmente dal programma della funzione di regolazione del sistema, dal programma dell'algoritmo di controllo e dal programma di diagnosi.Di seguito discutiamo rispettivamente i metodi di realizzazione delle tre parti del programma di cui sopra.Il programma della funzione di regolazione comprende principalmente una subroutine di sinergia, una subroutine di avviamento della paletta, una subroutine di arresto della paletta e una subroutine di eliminazione del carico della paletta.Quando il sistema è in funzione, prima identifica e giudica la condizione operativa attuale, quindi avvia lo switch del software, esegue la subroutine della funzione di regolazione corrispondente e calcola il valore della posizione data del seguicamma.
(1) Sottoprogramma di associazione
Attraverso il test del modello dell'unità turbina è possibile ottenere un lotto di punti misurati sulla superficie del giunto.La tradizionale camma del giunto meccanico è realizzata sulla base di questi punti misurati e anche il metodo del giunto digitale utilizza questi punti misurati per disegnare una serie di curve del giunto.Selezionando come nodi i punti noti della curva di associazione, ed adottando il metodo dell'interpolazione lineare a tratti della funzione binaria, si può ottenere il valore della funzione dei non nodi su questa retta dell'associazione.
(2) Subroutine di avvio delle palette
Lo scopo dello studio della legge di avviamento è di ridurre il tempo di avviamento dell'unità, ridurre il carico del cuscinetto reggispinta e creare condizioni di connessione alla rete per l'unità generatore.
(3) Subroutine di arresto delle palette
Le regole di chiusura delle palette sono le seguenti: quando il controller riceve il comando di spegnimento, le palette e le palette di guida vengono chiuse contemporaneamente secondo il rapporto di cooperazione per garantire la stabilità dell'unità: quando l'apertura delle palette di guida è minore rispetto all'apertura a vuoto, le alette sono in ritardo Quando la pala di guida viene chiusa lentamente, il rapporto di cooperazione tra la pala e la pala di guida non viene più mantenuto;quando la velocità dell'unità scende al di sotto dell'80% della velocità nominale, la pala viene riaperta all'angolo di partenza Φ0, pronta per il prossimo avviamento Preparare.
(4) Subroutine di rifiuto del carico della lama
Scarico del carico significa che l'unità con carico viene improvvisamente scollegata dalla rete elettrica, rendendo l'unità e il sistema di deviazione dell'acqua in un cattivo stato di funzionamento, che è direttamente correlato alla sicurezza della centrale e dell'unità.Quando il carico viene scaricato, il regolatore è equivalente a un dispositivo di protezione, che fa chiudere immediatamente le alette di guida e le alette fino a quando la velocità dell'unità non scende in prossimità della velocità nominale.stabilità.Pertanto, nell'effettiva eliminazione del carico, le alette sono generalmente aperte con una certa angolazione.Tale apertura è ottenuta attraverso la prova di distacco del carico della centrale vera e propria.Può garantire che quando l'unità sta eliminando il carico, non solo l'aumento di velocità è piccolo, ma anche l'unità è relativamente stabile..
4. Conclusione
In considerazione dell'attuale stato tecnico dell'industria dei regolatori di turbine idrauliche del mio paese, questo documento fa riferimento alle nuove informazioni nel campo del controllo della velocità delle turbine idrauliche in patria e all'estero e applica la tecnologia del controllore logico programmabile (PLC) al controllo della velocità di il gruppo elettrogeno a turbina idraulica.Il controller di programma (PLC) è il cuore del sistema a doppia regolazione della turbina idraulica a flusso assiale a paletta.L'applicazione pratica mostra che lo schema migliora notevolmente la precisione di coordinamento tra la pala di guida e la pala per diverse condizioni di battente dell'acqua e migliora il tasso di utilizzo dell'energia dell'acqua.
Tempo di pubblicazione: 11-feb-2022
