1はじめに
タービンガバナーは、水力発電ユニット用の2つの主要な調整装置の1つです。速度調整の役割を果たすだけでなく、水力発電ユニットのさまざまな動作条件の変換と周波数、電力、位相角、およびその他の制御を行い、水車を保護します。発電機セットのタスク。タービンガバナは、機械式油圧ガバナ、電気油圧式ガバナ、マイクロコンピュータデジタル油圧式ガバナの3つの開発段階を経ています。近年、強力な干渉防止能力と高い信頼性を備えたプログラマブルコントローラがタービン速度制御システムに導入されています。シンプルで便利なプログラミングと操作。モジュール構造、優れた汎用性、柔軟性、および便利なメンテナンス。強力な制御機能と運転能力という利点があります。それは実際に検証されています。
本論文では、PLC油圧タービン二重調整システムの研究を提案し、プログラマブルコントローラを使用してガイドベーンとパドルの二重調整を実現し、ガイドベーンとベーンの調整精度を向上させます。ウォーターヘッド。実践は、二重制御システムが水エネルギーの利用率を改善することを示しています。
2.タービン調整システム
2.1タービン調整システム
タービン速度制御システムの基本的なタスクは、電力システムの負荷が変化し、ユニットの回転速度が逸脱したときに、ガバナを介してタービンのガイドベーンの開口部を変更し、タービンの回転速度を変更することです。発電機ユニットを作動させるために、指定された範囲内に保たれます。出力電力と周波数はユーザーの要件を満たしています。タービン調整の基本的なタスクは、速度調整、有効電力調整、および水位調整に分けることができます。
2.2タービン規制の原則
水力発電機ユニットは、水車と発電機を接続して形成されたユニットです。水力発電機セットの回転部分は、固定軸を中心に回転する剛体であり、その方程式は次の方程式で表すことができます。
公式では
-ユニットの回転部分の慣性モーメント（Kg m2）
-回転角速度（rad / s）
-発電機の機械的および電気的損失を含むタービントルク（N / m）。
-発電機抵抗トルク。発電機固定子の回転子への作用トルクを指し、その方向は回転方向と反対であり、発電機の有効電力出力、つまり負荷のサイズを表します。
負荷が変化してもガイドベーンの開きは変わらず、一定値で単位速度を安定させることができます。速度が定格値から外れるため、速度を維持するためにセルフバランス調整機能に頼るだけでは不十分です。負荷が変化した後、ユニットの速度を元の定格値に保つために、図1から、それに応じてガイドベーンの開口部を変更する必要があることがわかります。負荷が減少すると、抵抗トルクが1から2に変化すると、ガイドベーンの開口部が1に減少し、ユニットの速度が維持されます。したがって、負荷の変化に応じて、水案内機構の開口部がそれに応じて変化し、水力発電機ユニットの速度が所定の値に維持されるか、または所定の法則に従って変化する。このプロセスは、水力発電機ユニットの速度調整です。、またはタービン規制。
3.PLC油圧タービンデュアル調整システム
タービンガバナは、水車ガイドベーンの開口部を制御してタービンのランナーへの流れを調整し、それによってタービンの動的トルクを変更し、タービンユニットの周波数を制御します。ただし、アキシャルフローロータリーパドルタービンの運転中、ガバナはガイドベーンの開口部を調整するだけでなく、ガイドベーンフォロワのストロークと水頭値に応じてランナーブレードの角度を調整する必要があります。ガイドベーンとベーンが接続されるようにします。それらの間の協調関係、すなわち、タービンの効率を改善し、ユニットのブレードキャビテーションおよび振動を低減し、タービンの運転の安定性を高めることができる調整関係を維持する。
PLC制御タービンベーンシステムのハードウェアは、主にPLCコントローラと油圧サーボシステムの2つの部分で構成されています。まず、PLCコントローラのハードウェア構造について説明します。
3.1PLCコントローラー
PLCコントローラは、主に入力ユニット、PLC基本ユニット、出力ユニットで構成されています。入力ユニットはA/Dモジュールとデジタル入力モジュールで構成され、出力ユニットはD/Aモジュールとデジタル入力モジュールで構成されています。PLCコントローラには、システムPIDパラメータ、ベーンフォロワ位置、ガイドベーンフォロワ位置、およびウォーターヘッド値をリアルタイムで監視するためのLEDデジタルディスプレイが装備されています。マイクロコンピューターコントローラーに障害が発生した場合にベーンフォロワーの位置を監視するために、アナログ電圧計も用意されています。
3.2油圧フォローアップシステム
油圧サーボシステムは、タービンベーン制御システムの重要な部分です。コントローラの出力信号は油圧で増幅され、ベーンフォロワの動きを制御し、ランナーブレードの角度を調整します。図2に示すように、比例弁制御主圧弁式電気油圧制御システムと従来の機械油圧制御システムの組み合わせを採用して、電気油圧比例弁と機械油圧弁の並列油圧制御システムを形成しました。 -タービンブレードのアップシステム。
タービンブレードの油圧フォローアップシステム
PLCコントローラ、電気油圧比例弁、位置センサーがすべて正常な場合、PLC電気油圧比例制御方式を使用してタービンベーンシステムを調整し、位置フィードバック値と制御出力値を電気信号で送信し、信号はPLCコントローラによって合成されます。、処理および意思決定、比例バルブを介して主圧力分配バルブのバルブ開口部を調整して、ベーンフォロワの位置を制御し、ガイドベーン、ウォーターヘッド、およびベーン間の協調関係を維持します。電気油圧式比例弁によって制御されるタービンベーンシステムは、高い相乗効果の精度、シンプルなシステム構造、強力な油汚染耐性を備えており、PLCコントローラーとのインターフェースに便利なマイクロコンピューター自動制御システムを形成します。
機械的リンケージメカニズムが保持されているため、電気油圧式比例制御モードでは、機械的リンケージメカニズムも同期して動作し、システムの動作状態を追跡します。PLCの電気油圧式比例制御システムに障害が発生した場合、スイッチングバルブがすぐに作動し、機械的リンケージメカニズムが基本的に電気油圧式比例制御システムの動作状態を追跡できます。切り替え時のシステムへの影響が少なく、ベーンシステムがスムーズに移行できるメカニカルアソシエーション制御モードにより、システム動作の信頼性が大幅に保証されます。
油圧回路を設計する際に、油圧制御弁の弁体、弁体と弁スリーブのマッチングサイズ、弁体と主圧力弁の接続サイズ、機械式のサイズを再設計しました。油圧バルブと主圧力分配バルブの間の接続ロッドは、元のものと同じです。取り付け時に油圧バルブのバルブ本体のみを交換する必要があり、他の部品を交換する必要はありません。油圧制御システム全体の構造は非常にコンパクトです。機械的相乗効果メカニズムを完全に保持することに基づいて、電気油圧比例制御メカニズムが追加され、PLCコントローラーとのインターフェースを容易にして、デジタル相乗効果制御を実現し、タービンベーンシステムの調整精度を向上させます。;また、システムの設置とデバッグのプロセスは非常に簡単で、水車ユニットのダウンタイムを短縮し、水車の水力制御システムの変換を容易にし、実用的な価値があります。現場での実際の運用では、発電所の技術者や技術者から高い評価を得ており、多くの水力発電所の知事の油圧サーボシステムに普及・応用できると考えられています。
3.3システムソフトウェアの構造と実装方法
PLC制御タービンベーンシステムでは、デジタルシナジー方式を採用し、ガイドベーン、ウォーターヘッド、ベーン開口部の相乗効果を実現しています。従来の機械的相乗効果法と比較して、デジタル相乗効果法には、パラメーターのトリミングが容易であるという利点があります。また、デバッグと保守が便利で、関連付けの精度が高いという利点があります。ベーン制御システムのソフトウェア構造は、主にシステム調整機能プログラム、制御アルゴリズムプログラム、および診断プログラムで構成されています。以下では、プログラムの上記の3つの部分のそれぞれの実現方法について説明します。調整機能プログラムには、主に相乗効果のサブルーチン、ベーンの起動のサブルーチン、ベーンの停止のサブルーチン、およびベーンの負荷制限のサブルーチンが含まれます。システムが動作しているとき、システムは最初に現在の動作状態を識別して判断し、次にソフトウェアスイッチを起動し、対応する調整機能サブルーチンを実行し、ベーンフォロワの値を指定して位置を計算します。
（1）関連付けサブルーチン
タービンユニットのモデルテストにより、接合面の測定点のバッチを取得できます。従来のメカニカルジョイントカムはこれらの測定点に基づいて作られ、デジタルジョイント法もこれらの測定点を使用して一連のジョイント曲線を描画します。アソシエーション曲線上の既知の点をノードとして選択し、二変数関数の区分的線形補間の方法を採用することで、アソシエーションのこの線上の非ノードの関数値を取得できます。
（2）ベーン起動サブルーチン
起動法則を検討する目的は、ユニットの起動時間を短縮し、スラストベアリングの負荷を軽減し、発電機ユニットのグリッド接続条件を作成することです。
（3）ベーン停止サブルーチン
ベーンの閉鎖規則は次のとおりです。コントローラがシャットダウンコマンドを受信すると、ユニットの安定性を確保するために、協調関係に従ってベーンとガイドベーンが同時に閉じられます。ガイドベーンの開口部が少ない場合無負荷開口部よりも、ベーンが遅れます。ガイドベーンがゆっくりと閉じられると、ベーンとガイドベーンの間の協調関係は維持されなくなります。ユニット速度が定格速度の80％を下回ると、ベーンは開始角度Φ0まで再び開き、次の起動準備が整います。
（4）ブレード負荷除去サブルーチン
負荷除去とは、負荷のあるユニットが突然電力網から切断され、ユニットと水転換システムの動作状態が悪くなることを意味します。これは、発電所とユニットの安全性に直接関係します。負荷が軽減されると、ガバナは保護装置に相当し、ユニット速度が定格速度の近くに低下するまで、ガイドベーンとベーンを即座に閉じます。安定。したがって、実際の負荷制限では、ベーンは通常、特定の角度で開かれます。この開口部は、実際の発電所の負荷制限テストによって取得されます。ユニットが負荷を軽減しているときに、速度の増加が小さいだけでなく、ユニットが比較的安定していることを保証できます。。
4結論
我が国の水車調速機産業の現状を踏まえ、本稿では、国内外の水車速度制御の分野における新たな情報に言及し、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）技術を水車発電機セット。プログラムコントローラ（PLC）は、アキシャルフローパドルタイプの油圧タービンデュアルレギュレーションシステムの中核です。実際のアプリケーションでは、このスキームにより、さまざまな水頭条件でのガイドベーンとベーン間の調整精度が大幅に向上し、水エネルギーの利用率が向上することが示されています。
投稿時間：2022年2月11日
