1. 소개
터빈 조속기는 수력 발전 장치의 두 가지 주요 조절 장비 중 하나입니다.그것은 속도 조절의 역할을 할뿐만 아니라 수력 발전 장치의 다양한 작업 조건 변환 및 주파수, 전력, 위상각 및 기타 제어를 수행하고 물레방아를 보호합니다.발전기 세트의 작업.터빈 조속기는 기계식 유압 조속기, 전자 유압식 조속기 및 마이크로컴퓨터 디지털 유압 조속기의 세 가지 개발 단계를 거쳤습니다.최근 몇 년 동안 프로그래밍 가능한 컨트롤러가 터빈 속도 제어 시스템에 도입되었으며 간섭 방지 기능이 강력하고 신뢰성이 높습니다.간단하고 편리한 프로그래밍 및 작동;모듈식 구조, 우수한 다용성, 유연성 및 편리한 유지 보수;강력한 제어 기능과 운전 능력의 장점이 있습니다.실질적으로 검증되었습니다.
본 논문에서는 PLC 유압 터빈 이중 조정 시스템에 대한 연구를 제안하고, 프로그래머블 컨트롤러를 사용하여 가이드 베인과 패들의 이중 조정을 구현하여 서로 다른 가이드 베인과 베인의 조정 정확도를 향상시킵니다. 물 머리.실습에 따르면 이중 제어 시스템은 물 에너지의 활용률을 향상시킵니다.
2. 터빈 조절 시스템
2.1 터빈 조절 시스템
터빈 속도 제어 시스템의 기본 임무는 동력 시스템의 부하가 변경되고 장치의 회전 속도가 벗어날 때 거버너를 통해 그에 따라 터빈의 가이드 베인의 개방을 변경하여 터빈의 회전 속도가 발전기 장치가 작동하도록 지정된 범위 내에서 유지됩니다.출력 전력 및 주파수는 사용자 요구 사항을 충족합니다.터빈 조절의 기본 업무는 속도 조절, 유효 전력 조절 및 수위 조절로 나눌 수 있습니다.
2.2 터빈 조절의 원리
수력 발전기 유닛은 수력 터빈과 발전기를 연결하여 구성되는 유닛입니다.수력발전기 세트의 회전부는 고정축을 중심으로 회전하는 강체이며, 그 방정식은 다음 방정식으로 설명할 수 있습니다.
공식에서
——유닛의 회전 부분의 관성 모멘트(Kg m2)
——회전 각속도(rad/s)
——발전기의 기계적 및 전기적 손실을 포함한 터빈 토크(N/m).
——발전기 고정자가 회 전자에 작용하는 토크를 말하며 그 방향은 회전 방향과 반대이며 발전기의 유효 전력 출력, 즉 부하의 크기를 나타냅니다.
하중이 변경되면 가이드 베인의 개방도는 변경되지 않고 단위 속도는 여전히 특정 값에서 안정화될 수 있습니다.속도는 정격 값에서 벗어나므로 자체 균형 조정 기능에 의존하여 속도를 유지하는 것만으로는 충분하지 않습니다.부하가 변경된 후 장치의 속도를 원래 정격 값으로 유지하려면 그림 1에서 알 수 있듯이 가이드 베인 개구부를 적절하게 변경해야 함을 알 수 있습니다.부하가 감소하면 저항 토크가 1에서 2로 변경되면 가이드 베인의 개방도가 1로 감소하고 장치의 속도가 유지됩니다.따라서, 부하의 변화에 따라 도수 메커니즘의 개방도가 상응하게 변경되어, 수력 발전기 유닛의 속도가 미리 정해진 값으로 유지되거나 미리 정해진 법칙에 따라 변경된다.이 과정은 수력발전기의 속도 조절입니다., 또는 터빈 규제.
3. PLC 유압 터빈 이중 조정 시스템
터빈 조속기는 물 가이드 베인의 개방을 제어하여 터빈의 러너로의 흐름을 조정함으로써 터빈의 동적 토크를 변경하고 터빈 장치의 주파수를 제어합니다.그러나 축류 회전 패들 터빈의 작동 중에 조속기는 가이드 베인의 개방도를 조정할 뿐만 아니라 가이드 베인 팔로워의 스트로크 및 수두 값에 따라 러너 블레이드의 각도도 조정해야 하며, 가이드 베인과 베인이 연결되도록.그들 사이의 협력 관계, 즉 조정 관계를 유지하여 터빈의 효율을 향상시키고 블레이드 캐비테이션 및 장치의 진동을 줄이며 터빈 작동의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
PLC 제어 터빈 베인 시스템의 하드웨어는 주로 PLC 컨트롤러와 유압 서보 시스템의 두 부분으로 구성됩니다.먼저 PLC 컨트롤러의 하드웨어 구조에 대해 알아보겠습니다.
3.1 PLC 컨트롤러
PLC 컨트롤러는 크게 입력 유닛, PLC 기본 유닛, 출력 유닛으로 구성됩니다.입력 유닛은 A/D 모듈과 디지털 입력 모듈로 구성되며, 출력 유닛은 D/A 모듈과 디지털 입력 모듈로 구성됩니다.PLC 컨트롤러에는 시스템 PID 매개변수, 베인 팔로워 위치, 가이드 베인 팔로워 위치 및 수두 값을 실시간으로 관찰할 수 있는 LED 디지털 디스플레이가 장착되어 있습니다.마이크로컴퓨터 컨트롤러 고장 시 베인 팔로워 위치를 모니터링하기 위해 아날로그 전압계도 제공됩니다.
3.2 유압식 후속 시스템
유압 서보 시스템은 터빈 베인 제어 시스템의 중요한 부분입니다.컨트롤러의 출력 신호는 수압으로 증폭되어 베인 팔로워의 움직임을 제어하여 러너 블레이드의 각도를 조정합니다.우리는 비례 밸브 제어 메인 압력 밸브 유형 전자 유압 제어 시스템과 전통적인 기계 유압 제어 시스템의 조합을 채택하여 그림 2와 같이 전자 유압 비례 밸브와 기계 유압 밸브의 병렬 유압 제어 시스템을 형성합니다. 터빈 블레이드용 업 시스템.
터빈 블레이드용 유압 후속 시스템
PLC 컨트롤러, 전자 유압식 비례 밸브 및 위치 센서가 모두 정상일 때 PLC 전자 유압식 비례 제어 방법은 터빈 베인 시스템을 조정하는 데 사용되며 위치 피드백 값 및 제어 출력 값은 전기 신호로 전송되며 신호는 PLC 컨트롤러에 의해 합성됩니다., 처리 및 의사 결정, 비례 밸브를 통해 주 압력 분배 밸브의 밸브 개방을 조정하여 베인 팔로워의 위치를 제어하고 가이드 베인, 수두 및 베인 사이의 협력 관계를 유지합니다.전자 유압식 비례 밸브로 제어되는 터빈 베인 시스템은 높은 시너지 정밀도, 간단한 시스템 구조, 강한 오일 오염 저항을 가지며 PLC 컨트롤러와 인터페이스하여 마이크로 컴퓨터 자동 제어 시스템을 형성하는 것이 편리합니다.
기계식 연결 메커니즘의 유지로 인해 전기 유압식 비례 제어 모드에서 기계식 연결 메커니즘도 동시에 작동하여 시스템의 작동 상태를 추적합니다.PLC 전자 유압식 비례 제어 시스템이 실패하면 전환 밸브가 즉시 작동하고 기계적 연결 메커니즘은 기본적으로 전자 유압식 비례 제어 시스템의 작동 상태를 추적할 수 있습니다.전환할 때 시스템 영향이 적고 베인 시스템이 기계 연결 제어 모드로 원활하게 전환할 수 있으므로 시스템 작동의 신뢰성이 크게 보장됩니다.
우리는 유압 회로를 설계할 때 유압 제어 밸브의 밸브 본체, 밸브 본체와 밸브 슬리브의 일치하는 크기, 밸브 본체와 주 압력 밸브의 연결 크기, 기계적 크기를 재설계했습니다. 유압 밸브와 주 압력 분배 밸브 사이의 커넥팅 로드는 원래의 것과 동일합니다.설치 시 유압 밸브의 밸브 본체만 교체하면 되며 다른 부품은 교체할 필요가 없습니다.전체 유압 제어 시스템의 구조는 매우 컴팩트합니다.기계적 시너지 메커니즘을 완전히 유지하는 것을 기반으로 전자 유압 비례 제어 메커니즘이 추가되어 PLC 컨트롤러와의 인터페이스를 용이하게하여 디지털 시너지 제어를 실현하고 터빈 베인 시스템의 조정 정확도를 향상시킵니다.;그리고 시스템의 설치 및 디버깅 프로세스가 매우 쉽기 때문에 유압 터빈 장치의 가동 중지 시간이 단축되고 유압 터빈의 유압 제어 시스템 변환이 용이하며 실용적인 가치가 좋습니다.현장에서 실제 운전하는 동안 이 시스템은 발전소의 엔지니어링 및 기술 인력에게 높은 평가를 받았으며 많은 수력 발전소의 주지사의 유압 서보 시스템에 대중화 및 적용될 수 있다고 믿어집니다.
3.3 시스템 소프트웨어 구조 및 구현 방법
PLC 제어 터빈 베인 시스템에서 디지털 시너지 방법은 가이드 베인, 수두 및 베인 개방 사이의 시너지 관계를 실현하는 데 사용됩니다.기존의 기계적 시너지 방식과 비교하여 디지털 시너지 방식은 매개변수 트리밍이 용이하고 디버깅 및 유지 관리가 편리하며 결합 정밀도가 높다는 장점이 있습니다.베인 제어 시스템의 소프트웨어 구조는 크게 시스템 조정 기능 프로그램, 제어 알고리즘 프로그램 및 진단 프로그램으로 구성됩니다.아래에서 우리는 각각 프로그램의 위의 세 부분의 실현 방법에 대해 논의합니다.조정 기능 프로그램은 주로 시너지 서브루틴, 베인 시동 서브루틴, 베인 정지 서브루틴 및 베인 부하 차단 서브루틴을 포함합니다.시스템이 작동 중일 때 시스템은 먼저 현재 작동 조건을 식별하고 판단한 다음 소프트웨어 스위치를 시작하고 해당 조정 기능 서브루틴을 실행하고 베인 팔로워의 값이 주어진 위치를 계산합니다.
(1) 연관 서브루틴
터빈 유닛의 모델 테스트를 통해 조인트 표면의 측정 지점 배치를 얻을 수 있습니다.전통적인 기계식 조인트 캠은 이러한 측정점을 기반으로 만들어지며 디지털 조인트 방식도 이러한 측정점을 사용하여 일련의 조인트 곡선을 그립니다.연관 곡선의 알려진 점을 노드로 선택하고 이진 함수의 조각별 선형 보간 방법을 채택하여 이 연관 라인의 노드가 아닌 함수 값을 얻을 수 있습니다.
(2) 베인 시동 서브루틴
시동 법칙을 연구하는 목적은 장치의 시동 시간을 단축하고 스러스트 베어링의 부하를 줄이며 발전기 장치에 대한 계통 연결 조건을 만드는 것입니다.
(3) 베인 정지 서브루틴
베인의 닫힘 규칙은 다음과 같습니다. 컨트롤러가 종료 명령을 받으면 장치의 안정성을 보장하기 위해 협력 관계에 따라 베인과 가이드 베인이 동시에 닫힙니다. 가이드 베인 열림이 적을 때 무부하 개방보다 베인 지연 가이드 베인이 천천히 닫히면 베인과 가이드 베인 사이의 협력 관계가 더 이상 유지되지 않습니다.단위 속도가 정격 속도의 80% 미만으로 떨어지면 베인이 시작 각도 Φ0으로 다시 열리고 다음 시작을 준비합니다.
(4) 블레이드 부하 거부 서브루틴
부하 거부는 부하가 있는 장치가 전력망에서 갑자기 분리되어 장치와 물 전환 시스템이 잘못된 작동 상태로 만드는 것을 의미하며 이는 발전소 및 장치의 안전과 직접 관련됩니다.부하가 가해지면 조속기는 보호 장치에 해당하며 단위 속도가 정격 속도 부근으로 떨어질 때까지 가이드 베인과 베인을 즉시 닫습니다.안정.따라서 실제 부하 차단에서는 일반적으로 베인이 특정 각도로 열립니다.이 개방은 실제 발전소의 부하 차단 테스트를 통해 획득됩니다.장치가 부하를 분산할 때 속도 증가가 작을 뿐만 아니라 장치가 상대적으로 안정적인지 확인할 수 있습니다..
4 결론
본 논문은 우리나라 수력터빈 조속기 산업의 현황에 비추어 볼 때 국내외 수력터빈 속도제어 분야의 새로운 정보를 참고하여 PLC(Programmable Logic Controller) 기술을 속도제어에 적용하고 있다. 수력 터빈 발전기 세트.프로그램 컨트롤러(PLC)는 축류 패들형 유압 터빈 이중 조절 시스템의 핵심입니다.실제 적용은 이 계획이 서로 다른 수두 조건에 대해 가이드 베인과 베인 사이의 조정 정밀도를 크게 향상시키고 물 에너지 이용률을 향상시킴을 보여줍니다.
게시 시간: 2022년 2월 11일
