1. Ievads
Turbīnas regulators ir viena no divām galvenajām hidroelektrostaciju regulēšanas iekārtām.Tas ne tikai veic ātruma regulēšanas lomu, bet arī veic dažādu darba apstākļu pārveidošanu un frekvences, jaudas, fāzes leņķa un citu hidroelektrostaciju ģeneratoru vadību un aizsargā ūdens ratu.Ģeneratoru komplekta uzdevums.Turbīnu regulatori ir izgājuši trīs attīstības posmus: mehāniskie hidrauliskie regulatori, elektrohidrauliskie regulatori un mikrodatoru digitālie hidrauliskie regulatori.Pēdējos gados turbīnu ātruma kontroles sistēmās ir ieviesti programmējami kontrolieri, kuriem ir spēcīga prettraucējumu spēja un augsta uzticamība;vienkārša un ērta programmēšana un darbība;modulāra struktūra, laba daudzpusība, elastība un ērta apkope;Tam ir spēcīgas vadības funkcijas un braukšanas spējas priekšrocības;tas ir praktiski pārbaudīts.
Šajā rakstā ir piedāvāts pētījums par PLC hidrauliskās turbīnas dubultās regulēšanas sistēmu, un programmējamais kontrolleris tiek izmantots, lai realizētu vadošās lāpstiņas un lāpstiņas dubulto regulēšanu, kas uzlabo virzošās lāpstiņas un lāpstiņas koordinācijas precizitāti dažādām vajadzībām. ūdens galvas.Prakse rāda, ka dubultās vadības sistēma uzlabo ūdens enerģijas izmantošanas līmeni.
2. Turbīnu regulēšanas sistēma
2.1. Turbīnu regulēšanas sistēma
Turbīnas ātruma regulēšanas sistēmas pamatuzdevums ir attiecīgi mainīt turbīnas virzošo lāpstiņu atvērumu caur regulatoru, mainoties energosistēmas slodzei un agregāta rotācijas ātrumam novirzoties, lai turbīnas rotācijas ātrums. tiek turēts norādītajā diapazonā, lai ģeneratora bloks darbotos.Izejas jauda un frekvence atbilst lietotāja prasībām.Turbīnu regulēšanas pamatuzdevumus var iedalīt apgriezienu regulēšanā, aktīvās jaudas regulēšanā un ūdens līmeņa regulēšanā.
2.2. Turbīnu regulēšanas princips
Hidroģeneratora bloks ir agregāts, kas izveidots, savienojot hidroturbīnu un ģeneratoru.Hidroģeneratora komplekta rotējošā daļa ir stingrs korpuss, kas griežas ap fiksētu asi, un tā vienādojumu var aprakstīt ar šādu vienādojumu:
Formulā
——Agregāta rotējošās daļas inerces moments (kg m2)
— — Rotācijas leņķiskais ātrums (rad/s)
——Turbīnas griezes moments (N/m), ieskaitot ģeneratora mehāniskos un elektriskos zudumus.
——Ģeneratora pretestības griezes moments, kas attiecas uz ģeneratora statora darbības griezes momentu uz rotora, tā virziens ir pretējs griešanās virzienam un atspoguļo ģeneratora aktīvo jaudu, tas ir, slodzes lielumu.
Mainoties slodzei, vadošās lāpstiņas atvērums paliek nemainīgs, un vienības ātrumu joprojām var stabilizēt pie noteiktas vērtības.Tā kā ātrums novirzīsies no nominālās vērtības, ātruma uzturēšanai nepietiek tikai ar pašbalansēšanas regulēšanas spēju.Lai pēc slodzes izmaiņām saglabātu agregāta ātrumu sākotnējā nominālajā vērtībā, no 1. attēla redzams, ka ir nepieciešams attiecīgi mainīt vadošās lāpstiņas atveri.Kad slodze samazinās, pretestības griezes momentam mainoties no 1 uz 2, virzošās lāpstiņas atvērums tiks samazināts līdz 1, un vienības ātrums tiks saglabāts.Līdz ar to, mainoties slodzei, attiecīgi tiek mainīta ūdens vadīšanas mehānisma atvēršana, lai hidroģeneratora agregāta ātrums tiktu uzturēts iepriekš noteiktā vērtībā vai mainītos saskaņā ar iepriekš noteiktu likumu.Šis process ir hidroģeneratora bloka ātruma regulēšana., vai turbīnu regulēšana.
3. PLC hidrauliskās turbīnas dubultās regulēšanas sistēma
Turbīnas regulatoram ir jākontrolē ūdens virzošo lāpstiņu atvēršana, lai pielāgotu plūsmu turbīnas skrējienā, tādējādi mainot turbīnas dinamisko griezes momentu un kontrolējot turbīnas bloka frekvenci.Tomēr aksiālās plūsmas rotācijas lāpstiņas turbīnas darbības laikā regulatoram ir ne tikai jāpielāgo virzošo lāpstiņu atvēršana, bet arī jāpielāgo sliedes lāpstiņu leņķis atbilstoši virzošās lāpstiņas sekotāja gājienam un ūdens galvas vērtībai, lai vadošā lāpstiņa un lāpstiņa būtu savienotas.Saglabājiet starp tām sadarbības attiecības, tas ir, koordinācijas attiecības, kas var uzlabot turbīnas efektivitāti, samazināt lāpstiņu kavitāciju un iekārtas vibrāciju, kā arī uzlabot turbīnas darbības stabilitāti.
PLC vadības turbīnu lāpstiņu sistēmas aparatūra galvenokārt sastāv no divām daļām, proti, PLC kontrollera un hidrauliskās servo sistēmas.Vispirms apspriedīsim PLC kontrollera aparatūras struktūru.
3.1 PLC kontrolieris
PLC kontrolieris galvenokārt sastāv no ievades vienības, PLC pamata vienības un izvades vienības.Ievades bloks sastāv no A/D moduļa un digitālās ievades moduļa, un izvades bloks sastāv no D/A moduļa un digitālās ievades moduļa.PLC kontrolleris ir aprīkots ar LED digitālo displeju sistēmas PID parametru, lāpstiņas sekotāja pozīcijas, virzošās lāpstiņas sekotāja pozīcijas un ūdens galvas vērtības reāllaika novērošanai.Tiek nodrošināts arī analogais voltmetrs, lai uzraudzītu lāpstiņas sekotāja pozīciju mikrodatora kontrollera kļūmes gadījumā.
3.2 Hidrauliskā sekošanas sistēma
Hidrauliskā servosistēma ir svarīga turbīnas lāpstiņu vadības sistēmas sastāvdaļa.Regulatora izejas signāls tiek hidrauliski pastiprināts, lai kontrolētu lāpstiņas sekotāja kustību, tādējādi regulējot sliedes lāpstiņu leņķi.Mēs izmantojām proporcionālā vārsta vadības galvenā spiediena vārsta tipa elektrohidrauliskās vadības sistēmas un tradicionālās mašīnhidrauliskās vadības sistēmas kombināciju, lai izveidotu paralēlu hidraulisko vadības sistēmu no elektrohidrauliskā proporcionālā vārsta un mašīnas-hidrauliskā vārsta, kā parādīts 2. attēlā. -uz augšu sistēma turbīnu lāpstiņām.
Hidrauliskā sekošanas sistēma turbīnu lāpstiņām
Ja PLC kontrolleris, elektrohidrauliskais proporcionālais vārsts un pozīcijas sensors ir normāli, turbīnas lāpstiņu sistēmas regulēšanai tiek izmantota PLC elektrohidrauliskā proporcionālā vadības metode, pozīcijas atgriezeniskās saites vērtība un vadības izejas vērtība tiek pārraidīta ar elektriskiem signāliem, un signālus sintezē PLC kontrolleris., apstrādi un lēmumu pieņemšanu, noregulējiet galvenā spiediena sadales vārsta vārsta atvērumu caur proporcionālo vārstu, lai kontrolētu lāpstiņas sekotāja stāvokli un uzturētu sadarbības attiecības starp vadošo lāpstiņu, ūdens galvu un lāpstiņu.Turbīnas lāpstiņu sistēmai, ko kontrolē elektrohidrauliskais proporcionālais vārsts, ir augsta sinerģijas precizitāte, vienkārša sistēmas struktūra, spēcīga eļļas piesārņojuma izturība, un tā ir ērta saskarnei ar PLC kontrolleri, lai izveidotu mikrodatora automātiskās vadības sistēmu.
Sakarā ar mehāniskā savienojuma mehānisma saglabāšanu elektrohidrauliskajā proporcionālās vadības režīmā mehāniskais savienojuma mehānisms darbojas arī sinhroni, lai izsekotu sistēmas darbības stāvoklim.Ja PLC elektrohidrauliskā proporcionālā vadības sistēma neizdodas, pārslēgšanas vārsts darbosies nekavējoties, un mehāniskais savienojuma mehānisms būtībā var izsekot elektrohidrauliskās proporcionālās vadības sistēmas darbības stāvoklim.Pārslēdzoties, sistēmas ietekme ir maza, un lāpstiņu sistēma var vienmērīgi pāriet uz mehāniskās asociācijas vadības režīmu, kas lielā mērā garantē sistēmas darbības uzticamību.
Kad mēs izstrādājām hidraulisko ķēdi, mēs pārprojektējām hidrauliskā vadības vārsta vārsta korpusu, atbilstošo vārsta korpusa un vārsta uzmavas izmēru, vārsta korpusa un galvenā spiediena vārsta savienojuma izmēru un mehānisko. savienojošais stienis starp hidraulisko vārstu un galveno spiediena sadales vārstu ir tāds pats kā sākotnējais.Uzstādīšanas laikā ir jānomaina tikai hidrauliskā vārsta vārsta korpuss, un citas detaļas nav jāmaina.Visas hidrauliskās vadības sistēmas struktūra ir ļoti kompakta.Pamatojoties uz pilnīgu mehāniskās sinerģijas mehānisma saglabāšanu, tiek pievienots elektrohidrauliskais proporcionālais vadības mehānisms, lai atvieglotu saskarni ar PLC kontrolleri, lai realizētu digitālās sinerģijas vadību un uzlabotu turbīnas lāpstiņu sistēmas koordinācijas precizitāti.;Un sistēmas uzstādīšanas un atkļūdošanas process ir ļoti vienkāršs, kas saīsina hidrauliskās turbīnas bloka dīkstāves laiku, atvieglo hidrauliskās turbīnas hidrauliskās vadības sistēmas pārveidošanu un tam ir laba praktiskā vērtība.Faktiskās darbības laikā uz vietas sistēmu augstu novērtē elektrostacijas inženieris un tehniskais personāls, un tiek uzskatīts, ka to var popularizēt un pielietot daudzu hidroelektrostaciju gubernatora hidrauliskajā servo sistēmā.
3.3 Sistēmas programmatūras struktūra un ieviešanas metode
PLC kontrolētajā turbīnas lāpstiņu sistēmā digitālās sinerģijas metode tiek izmantota, lai realizētu sinerģijas attiecības starp vadošajām lāpstiņām, ūdens galvu un lāpstiņu atvēršanu.Salīdzinot ar tradicionālo mehāniskās sinerģijas metodi, digitālās sinerģijas metodei ir vienkāršas parametru apgriešanas priekšrocības, tās priekšrocības ir ērta atkļūdošana un apkope, kā arī augsta asociācijas precizitāte.Lāpstiņu vadības sistēmas programmatūras struktūra galvenokārt sastāv no sistēmas regulēšanas funkciju programmas, vadības algoritma programmas un diagnostikas programmas.Tālāk mēs aplūkojam attiecīgi trīs iepriekš minēto programmas daļu realizācijas metodes.Regulēšanas funkciju programma galvenokārt ietver sinerģijas apakšprogrammu, lāpstiņas palaišanas apakšprogrammu, lāpstiņas apturēšanas apakšprogrammu un lāpstiņas slodzes nolaišanas apakšprogrammu.Kad sistēma darbojas, tā vispirms identificē un novērtē pašreizējo darbības stāvokli, pēc tam iedarbina programmatūras slēdzi, izpilda atbilstošo regulēšanas funkcijas apakšprogrammu un aprēķina lāpstiņas sekotāja pozīcijas doto vērtību.
(1) Asociācijas apakšprogramma
Izmantojot turbīnas bloka modeļa testu, var iegūt izmērīto punktu partiju uz savienojuma virsmas.Tradicionālā mehāniskā savienojuma izciļņa ir izgatavota, pamatojoties uz šiem izmērītajiem punktiem, un digitālā savienojuma metode arī izmanto šos izmērītos punktus, lai uzzīmētu savienojuma līkņu kopu.Izvēloties zināmos asociācijas līknes punktus kā mezglus un izmantojot binārās funkcijas lineārās interpolācijas metodi, var iegūt šīs asociācijas līnijas nemezglu funkcijas vērtību.
(2) Lāpstiņas palaišanas apakšprogramma
Palaišanas likuma izpētes mērķis ir saīsināt agregāta palaišanas laiku, samazināt vilces gultņa slodzi un radīt ģeneratora blokam pieslēgtus tīklus apstākļus.
(3) Lāpstiņu apturēšanas apakšprogramma
Lāpstiņu aizvēršanas noteikumi ir šādi: kad kontrolieris saņem izslēgšanas komandu, lāpstiņas un virzošās lāpstiņas tiek aizvērtas vienlaikus atbilstoši sadarbības attiecībām, lai nodrošinātu iekārtas stabilitāti: kad vadotnes lāpstiņas atvērums ir mazāks nekā tukšgaitas atvere, lāpstiņas aizkavējas Kad vadošā lāpstiņa tiek lēnām aizvērta, sadarbības attiecības starp lāpstiņu un virzošo lāpstiņu vairs netiek uzturētas;kad iekārtas ātrums nokrītas zem 80% no nominālā ātruma, lāpstiņa tiek atkal atvērta sākuma leņķī Φ0, gatavs nākamajai palaišanai Sagatavojieties.
(4) Asmens slodzes noraidīšanas apakšprogramma
Slodzes noraidīšana nozīmē, ka iekārta ar slodzi tiek pēkšņi atslēgta no elektrotīkla, padarot iekārtu un ūdens novirzīšanas sistēmu sliktā darbības stāvoklī, kas ir tieši saistīts ar spēkstacijas un bloka drošību.Kad slodze tiek izmesta, regulators ir līdzvērtīgs aizsargierīcei, kas liek vadošajām lāpstiņām un lāpstiņām nekavējoties aizvērties, līdz iekārtas ātrums samazinās līdz nominālajam ātrumam.stabilitāte.Tāpēc faktiskās slodzes samazināšanas gadījumā lāpstiņas parasti tiek atvērtas noteiktā leņķī.Šo atvērumu iegūst, veicot faktiskās spēkstacijas slodzes samazināšanas testu.Tas var nodrošināt, ka, iekārtai nolaižot slodzi, ne tikai ātruma pieaugums ir neliels, bet arī iekārta ir relatīvi stabila..
4 Secinājums
Ņemot vērā manas valsts hidraulisko turbīnu regulatoru nozares pašreizējo tehnisko stāvokli, šajā rakstā ir sniegta atsauce uz jauno informāciju par hidraulisko turbīnu ātruma regulēšanu gan mājās, gan ārzemēs un tiek izmantota programmējamā loģiskā kontrollera (PLC) tehnoloģija, lai kontrolētu ātrumu. hidrauliskās turbīnas ģeneratora komplekts.Programmas kontrolieris (PLC) ir aksiālās plūsmas lāpstiņas tipa hidrauliskās turbīnas divkāršās regulēšanas sistēmas kodols.Praktiskais pielietojums parāda, ka shēma ievērojami uzlabo koordinācijas precizitāti starp virzošo lāpstiņu un lāpstiņu dažādiem ūdens augstuma apstākļiem un uzlabo ūdens enerģijas izmantošanas līmeni.
Publicēšanas laiks: 11. februāris 2022
