PLC वर आधारित हायड्रोलिक टर्बाइन स्पीड कंट्रोल सिस्टमचा विकास आणि संशोधन

1. परिचय
टर्बाइन गव्हर्नर हे हायड्रोइलेक्ट्रिक युनिट्ससाठी दोन प्रमुख नियामक उपकरणांपैकी एक आहे.हे केवळ वेग नियमनाची भूमिका बजावत नाही तर विविध कामकाजाच्या परिस्थितींचे रूपांतरण आणि वारंवारता, पॉवर, फेज अँगल आणि जलविद्युत निर्मिती युनिट्सचे इतर नियंत्रण देखील करते आणि वॉटर व्हीलचे संरक्षण करते.जनरेटर सेटचे कार्य.टर्बाइन गव्हर्नर विकासाच्या तीन टप्प्यांतून गेले आहेत: यांत्रिक हायड्रॉलिक गव्हर्नर, इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक गव्हर्नर आणि मायक्रो कॉम्प्युटर डिजिटल हायड्रॉलिक गव्हर्नर.अलिकडच्या वर्षांत, टर्बाइन स्पीड कंट्रोल सिस्टममध्ये प्रोग्राम करण्यायोग्य कंट्रोलर सादर केले गेले आहेत, ज्यात मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता आणि उच्च विश्वासार्हता आहे;साधे आणि सोयीस्कर प्रोग्रामिंग आणि ऑपरेशन;मॉड्यूलर रचना, चांगली अष्टपैलुत्व, लवचिकता आणि सोयीस्कर देखभाल;यात मजबूत नियंत्रण कार्य आणि ड्रायव्हिंग क्षमतेचे फायदे आहेत;ते व्यावहारिकरित्या सत्यापित केले गेले आहे.
या पेपरमध्ये, पीएलसी हायड्रॉलिक टर्बाइन दुहेरी समायोजन प्रणालीवरील संशोधन प्रस्तावित आहे, आणि प्रोग्रामेबल कंट्रोलरचा वापर मार्गदर्शक व्हेन आणि पॅडलचे दुहेरी समायोजन लक्षात घेण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे मार्गदर्शक व्हेन आणि व्हेनची समन्वय अचूकता सुधारते. पाण्याचे डोके.सराव दर्शवितो की दुहेरी नियंत्रण प्रणाली पाण्याच्या ऊर्जेचा वापर दर सुधारते.

2. टर्बाइन नियमन प्रणाली

2.1 टर्बाइन नियमन प्रणाली
टर्बाइन स्पीड कंट्रोल सिस्टीमचे मूलभूत कार्य म्हणजे टर्बाइनच्या मार्गदर्शक व्हॅनचे उघडणे गव्हर्नरद्वारे बदलणे जेव्हा पॉवर सिस्टमचा भार बदलतो आणि युनिटचा रोटेशनल वेग विचलित होतो, जेणेकरून टर्बाइनचा रोटेशनल वेग जनरेटर युनिट कार्यान्वित करण्यासाठी निर्दिष्ट मर्यादेत ठेवले जाते.आउटपुट पॉवर आणि वारंवारता वापरकर्त्याच्या गरजा पूर्ण करतात.टर्बाइन नियमनाची मूलभूत कार्ये गती नियमन, सक्रिय उर्जा नियमन आणि जल पातळी नियमन मध्ये विभागली जाऊ शकतात.

2.2 टर्बाइन नियमन तत्त्व
हायड्रो-जनरेटर युनिट हे हायड्रो-टर्बाइन आणि जनरेटरला जोडून तयार केलेले एकक आहे.हायड्रो-जनरेटर सेटचा फिरणारा भाग हा एक कठोर शरीर आहे जो एका स्थिर अक्षाभोवती फिरतो आणि त्याचे समीकरण खालील समीकरणाद्वारे वर्णन केले जाऊ शकते:

सूत्रात
——युनिटच्या फिरणाऱ्या भागाच्या जडत्वाचा क्षण (Kg m2)
——रोटेशन कोनीय वेग (रेड/से)
——टर्बाइन टॉर्क (N/m), जनरेटरच्या यांत्रिक आणि विद्युत नुकसानांसह.
——जनरेटर रेझिस्टन्स टॉर्क, जो रोटरवरील जनरेटर स्टेटरच्या अॅक्टिंग टॉर्कचा संदर्भ देतो, त्याची दिशा रोटेशनच्या दिशेच्या विरुद्ध असते आणि जनरेटरच्या सक्रिय पॉवर आउटपुटचे प्रतिनिधित्व करते, म्हणजेच लोडचा आकार.

जेव्हा लोड बदलतो, तेव्हा मार्गदर्शक व्हेनचे उघडणे अपरिवर्तित राहते आणि युनिटची गती अद्याप एका विशिष्ट मूल्यावर स्थिर केली जाऊ शकते.कारण गती रेट केलेल्या मूल्यापासून विचलित होईल, गती राखण्यासाठी स्व-संतुलन समायोजन क्षमतेवर अवलंबून राहणे पुरेसे नाही.लोड बदलल्यानंतर युनिटचा वेग मूळ रेटेड मूल्यावर ठेवण्यासाठी, आकृती 1 वरून असे दिसून येते की त्यानुसार मार्गदर्शक व्हेन ओपनिंग बदलणे आवश्यक आहे.जेव्हा भार कमी होतो, जेव्हा प्रतिकार टॉर्क 1 ते 2 पर्यंत बदलतो, तेव्हा मार्गदर्शक व्हेनचे उघडणे 1 पर्यंत कमी केले जाईल आणि युनिटची गती राखली जाईल.म्हणून, लोडच्या बदलासह, पाण्याचे मार्गदर्शक यंत्रणा उघडण्याचे अनुरुप बदलले जाते, ज्यामुळे हायड्रो-जनरेटर युनिटची गती पूर्वनिर्धारित मूल्यावर राखली जाते किंवा पूर्वनिर्धारित कायद्यानुसार बदलते.ही प्रक्रिया हायड्रो-जनरेटर युनिटची गती समायोजन आहे., किंवा टर्बाइन नियमन.

3. पीएलसी हायड्रॉलिक टर्बाइन दुहेरी समायोजन प्रणाली
टर्बाइन गव्हर्नरने टर्बाइनच्या रनरमध्ये प्रवाह समायोजित करण्यासाठी वॉटर गाईड व्हेन उघडण्यावर नियंत्रण ठेवायचे आहे, ज्यामुळे टर्बाइनचा डायनॅमिक टॉर्क बदलतो आणि टर्बाइन युनिटची वारंवारता नियंत्रित करतो.तथापि, अक्षीय-प्रवाह रोटरी पॅडल टर्बाइनच्या कार्यादरम्यान, गव्हर्नरने केवळ मार्गदर्शक व्हॅनचे उद्घाटन समायोजित केले पाहिजे असे नाही तर मार्गदर्शक व्हेन फॉलोअरच्या स्ट्रोक आणि वॉटर हेड व्हॅल्यूनुसार रनर ब्लेडचा कोन देखील समायोजित केला पाहिजे. जेणेकरून गाईड वेन आणि वेन जोडलेले असतील.त्यांच्यामध्ये सहकार्याचे नाते टिकवून ठेवा, म्हणजेच एक समन्वय संबंध, जे टर्बाइनची कार्यक्षमता सुधारू शकते, ब्लेड पोकळी निर्माण करणे आणि युनिटचे कंपन कमी करू शकते आणि टर्बाइनच्या ऑपरेशनची स्थिरता वाढवू शकते.
पीएलसी कंट्रोल टर्बाइन वेन सिस्टीमचे हार्डवेअर मुख्यत्वे पीएलसी कंट्रोलर आणि हायड्रॉलिक सर्वो सिस्टीम या दोन भागांनी बनलेले आहे.प्रथम, पीएलसी कंट्रोलरच्या हार्डवेअर रचनेची चर्चा करूया.

3.1 पीएलसी कंट्रोलर
पीएलसी कंट्रोलर मुख्यतः इनपुट युनिट, पीएलसी बेसिक युनिट आणि आउटपुट युनिट बनलेले आहे.इनपुट युनिट A/D मॉड्यूल आणि डिजिटल इनपुट मॉड्यूलने बनलेले आहे आणि आउटपुट युनिट D/A मॉड्यूल आणि डिजिटल इनपुट मॉड्यूलने बनलेले आहे.सिस्टम PID पॅरामीटर्स, व्हेन फॉलोअर पोझिशन, गाइड व्हेन फॉलोअर पोझिशन आणि वॉटर हेड व्हॅल्यूचे रिअल-टाइम निरीक्षण करण्यासाठी PLC कंट्रोलर एलईडी डिजिटल डिस्प्लेसह सुसज्ज आहे.मायक्रो कॉम्प्युटर कंट्रोलर अयशस्वी झाल्यास व्हेन फॉलोअर स्थितीचे निरीक्षण करण्यासाठी अॅनालॉग व्होल्टमीटर देखील प्रदान केला जातो.

3.2 हायड्रोलिक फॉलो-अप सिस्टम
हायड्रॉलिक सर्वो सिस्टीम हा टर्बाइन वेन कंट्रोल सिस्टमचा एक महत्त्वाचा भाग आहे.व्हेन फॉलोअरची हालचाल नियंत्रित करण्यासाठी कंट्रोलरचा आउटपुट सिग्नल हायड्रॉलिकली वाढविला जातो, ज्यामुळे रनर ब्लेडचा कोन समायोजित केला जातो.आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक व्हॉल्व्ह आणि मशीन-हायड्रॉलिक व्हॉल्व्हची समांतर हायड्रॉलिक नियंत्रण प्रणाली तयार करण्यासाठी आम्ही प्रोपोर्शनल व्हॉल्व्ह कंट्रोल मेन प्रेशर व्हॉल्व्ह प्रकार इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक कंट्रोल सिस्टम आणि पारंपारिक मशीन-हायड्रॉलिक कंट्रोल सिस्टमचे संयोजन स्वीकारले. हायड्रॉलिक फॉलो - टर्बाइन ब्लेडसाठी अप सिस्टम.

टर्बाइन ब्लेडसाठी हायड्रोलिक फॉलो-अप सिस्टम
जेव्हा पीएलसी कंट्रोलर, इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक प्रपोर्शनल व्हॉल्व्ह आणि पोझिशन सेन्सर सर्व सामान्य असतात, तेव्हा पीएलसी इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक नियंत्रण पद्धत टर्बाइन व्हेन सिस्टम समायोजित करण्यासाठी वापरली जाते, स्थिती फीडबॅक मूल्य आणि नियंत्रण आउटपुट मूल्य इलेक्ट्रिकल सिग्नलद्वारे प्रसारित केले जाते, आणि सिग्नल पीएलसी कंट्रोलरद्वारे संश्लेषित केले जातात., प्रक्रिया आणि निर्णय घेणे, व्हेन फॉलोअरची स्थिती नियंत्रित करण्यासाठी आनुपातिक वाल्वद्वारे मुख्य दाब वितरण वाल्वचे वाल्व उघडणे समायोजित करणे आणि मार्गदर्शक व्हेन, वॉटर हेड आणि व्हेन यांच्यातील सहकारी संबंध राखणे.इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक प्रपोर्शनल व्हॉल्व्हद्वारे नियंत्रित टर्बाइन वेन सिस्टममध्ये उच्च समन्वय अचूकता, साधी प्रणाली संरचना, मजबूत तेल प्रदूषण प्रतिरोधक क्षमता आहे आणि मायक्रोकॉम्प्यूटर स्वयंचलित नियंत्रण प्रणाली तयार करण्यासाठी पीएलसी कंट्रोलरशी संवाद साधण्यास सोयीस्कर आहे.

यांत्रिक लिंकेज यंत्रणा कायम ठेवल्यामुळे, इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक नियंत्रण मोडमध्ये, यांत्रिक जोडणी यंत्रणा देखील सिस्टमच्या ऑपरेटिंग स्थितीचा मागोवा घेण्यासाठी समकालिकपणे कार्य करते.PLC इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक नियंत्रण प्रणाली अयशस्वी झाल्यास, स्विचिंग वाल्व त्वरित कार्य करेल आणि यांत्रिक जोडणी यंत्रणा मुळात इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक नियंत्रण प्रणालीच्या चालू स्थितीचा मागोवा घेऊ शकते.स्विच करताना, सिस्टीमचा प्रभाव कमी असतो, आणि व्हेन सिस्टम सहजतेने संक्रमण करू शकते यांत्रिक असोसिएशन कंट्रोल मोड सिस्टम ऑपरेशनच्या विश्वासार्हतेची हमी देतो.

जेव्हा आम्ही हायड्रॉलिक सर्किट डिझाइन केले, तेव्हा आम्ही हायड्रॉलिक कंट्रोल व्हॉल्व्हचे व्हॉल्व्ह बॉडी, व्हॉल्व्ह बॉडी आणि व्हॉल्व्ह स्लीव्हचे जुळणारे आकार, व्हॉल्व्ह बॉडी आणि मुख्य प्रेशर व्हॉल्व्हचे कनेक्शन आकार आणि यांत्रिक व्हॉल्व्हचा आकार पुन्हा डिझाइन केला. हायड्रॉलिक व्हॉल्व्ह आणि मुख्य प्रेशर डिस्ट्रिब्युशन व्हॉल्व्ह यांच्यातील कनेक्टिंग रॉड मूळ सारखाच आहे.स्थापनेदरम्यान केवळ हायड्रॉलिक व्हॉल्व्हचे वाल्व बॉडी बदलणे आवश्यक आहे आणि इतर कोणतेही भाग बदलण्याची आवश्यकता नाही.संपूर्ण हायड्रॉलिक कंट्रोल सिस्टमची रचना अतिशय कॉम्पॅक्ट आहे.मेकॅनिकल सिनर्जी मेकॅनिझम पूर्णपणे टिकवून ठेवण्याच्या आधारावर, डिजिटल सिनर्जी नियंत्रणाची जाणीव करण्यासाठी आणि टर्बाइन व्हेन सिस्टमची समन्वय अचूकता सुधारण्यासाठी PLC कंट्रोलरसह इंटरफेस सुलभ करण्यासाठी इलेक्ट्रो-हायड्रॉलिक आनुपातिक नियंत्रण यंत्रणा जोडली जाते.;आणि सिस्टमची स्थापना आणि डीबगिंग प्रक्रिया खूप सोपी आहे, ज्यामुळे हायड्रॉलिक टर्बाइन युनिटचा डाउनटाइम कमी होतो, हायड्रॉलिक टर्बाइनच्या हायड्रॉलिक कंट्रोल सिस्टमचे परिवर्तन सुलभ होते आणि चांगले व्यावहारिक मूल्य आहे.साइटवरील वास्तविक ऑपरेशन दरम्यान, पॉवर स्टेशनच्या अभियांत्रिकी आणि तांत्रिक कर्मचार्‍यांकडून सिस्टमचे उच्च मूल्यांकन केले जाते आणि असे मानले जाते की अनेक जलविद्युत केंद्रांच्या गव्हर्नरच्या हायड्रॉलिक सर्वो सिस्टममध्ये ते लोकप्रिय आणि लागू केले जाऊ शकते.

3.3 सिस्टम सॉफ्टवेअर रचना आणि अंमलबजावणी पद्धत
पीएलसी-नियंत्रित टर्बाइन वेन सिस्टीममध्ये, मार्गदर्शक व्हेन, वॉटर हेड आणि व्हेन ओपनिंगमधील समन्वय संबंध लक्षात घेण्यासाठी डिजिटल सिनर्जी पद्धत वापरली जाते.पारंपारिक मेकॅनिकल सिनर्जी पद्धतीच्या तुलनेत, डिजिटल सिनर्जी पद्धतीमध्ये सोपे पॅरामीटर ट्रिमिंगचे फायदे आहेत, त्यात सोयीस्कर डीबगिंग आणि देखभाल आणि उच्च सुस्पष्टता यांचे फायदे आहेत.वेन कंट्रोल सिस्टमची सॉफ्टवेअर रचना प्रामुख्याने सिस्टम ऍडजस्टमेंट फंक्शन प्रोग्राम, कंट्रोल अल्गोरिदम प्रोग्राम आणि डायग्नोसिस प्रोग्राम यांनी बनलेली असते.खाली आम्ही कार्यक्रमाच्या वरील तीन भागांच्या अनुभूतीच्या पद्धतींची अनुक्रमे चर्चा करतो.ऍडजस्टमेंट फंक्शन प्रोग्राममध्ये मुख्यत्वे सिनर्जीचा सबरूटीन, व्हेन सुरू करण्याचा सबरूटीन, व्हेन थांबवण्याचा सबरूटीन आणि व्हेनच्या लोडशेडिंगचा सबरूटीन समाविष्ट असतो.जेव्हा सिस्टम कार्य करत असते, तेव्हा ती प्रथम वर्तमान ऑपरेटिंग स्थिती ओळखते आणि त्याचे परीक्षण करते, नंतर सॉफ्टवेअर स्विच सुरू करते, संबंधित समायोजन कार्य सबरूटीन कार्यान्वित करते आणि व्हेन फॉलोअरच्या दिलेल्या मूल्याची गणना करते.
(1) असोसिएशन सबरूटीन
टर्बाइन युनिटच्या मॉडेल चाचणीद्वारे, संयुक्त पृष्ठभागावर मोजलेल्या बिंदूंचा बॅच मिळवता येतो.पारंपारिक मेकॅनिकल जॉइंट कॅम या मोजलेल्या बिंदूंवर आधारित बनविला जातो आणि डिजिटल संयुक्त पद्धत देखील या मोजलेल्या बिंदूंचा वापर संयुक्त वक्रांचा संच काढण्यासाठी करते.असोसिएशन वक्रवरील ज्ञात बिंदू नोड्स म्हणून निवडणे, आणि बायनरी फंक्शनच्या तुकड्यानुसार रेखीय इंटरपोलेशनची पद्धत अवलंबणे, असोसिएशनच्या या ओळीवरील नॉन-नोड्सचे कार्य मूल्य प्राप्त केले जाऊ शकते.
(२) वेन स्टार्ट-अप सबरूटीन
स्टार्ट-अप कायद्याचा अभ्यास करण्याचा उद्देश युनिटची स्टार्ट-अप वेळ कमी करणे, थ्रस्ट बेअरिंगचा भार कमी करणे आणि जनरेटर युनिटसाठी ग्रिड-कनेक्टेड परिस्थिती निर्माण करणे हा आहे.
(३) वेन स्टॉप सबरूटीन
व्हेन बंद करण्याचे नियम खालीलप्रमाणे आहेत: जेव्हा कंट्रोलरला शटडाउन कमांड प्राप्त होते, तेव्हा युनिटची स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी सहकारी संबंधानुसार व्हॅन आणि मार्गदर्शक व्हॅन एकाच वेळी बंद केल्या जातात: जेव्हा मार्गदर्शक व्हेन उघडणे कमी असते नो-लोड ओपनिंगपेक्षा, व्हॅन्स लॅग जेव्हा गाईड व्हेन हळू हळू बंद होते, तेव्हा व्हेन आणि गाईड व्हेनमधील सहकारी संबंध यापुढे टिकत नाही;जेव्हा युनिटची गती रेट केलेल्या गतीच्या 80% पेक्षा कमी होते, तेव्हा व्हेन Φ0 सुरुवातीच्या कोनात पुन्हा उघडली जाते, पुढील स्टार्ट-अप तयारीसाठी तयार होते.
(4) ब्लेड लोड नकार सबरूटीन
लोड नाकारणे म्हणजे लोड असलेले युनिट पॉवर ग्रिडमधून अचानक डिस्कनेक्ट झाले आहे, ज्यामुळे युनिट आणि वॉटर डायव्हर्जन सिस्टम खराब ऑपरेटिंग स्थितीत आहे, ज्याचा थेट संबंध पॉवर प्लांट आणि युनिटच्या सुरक्षिततेशी आहे.जेव्हा लोड शेड केले जाते, तेव्हा गव्हर्नर हे संरक्षण उपकरणाच्या समतुल्य असते, ज्यामुळे युनिट गती रेट केलेल्या गतीच्या जवळ येईपर्यंत मार्गदर्शक व्हॅन्स आणि व्हॅन्स त्वरित बंद होतात.स्थिरतात्यामुळे, वास्तविक लोडशेडिंगमध्ये, वेन्स सामान्यतः एका विशिष्ट कोनात उघडल्या जातात.हे ओपनिंग प्रत्यक्ष वीज केंद्राच्या लोडशेडिंग चाचणीद्वारे प्राप्त होते.हे सुनिश्चित करू शकते की जेव्हा युनिट लोड कमी करत असेल तेव्हा केवळ वेग कमीच नाही तर युनिट तुलनेने स्थिर आहे..

4. निष्कर्ष
माझ्या देशाच्या हायड्रॉलिक टर्बाइन गव्हर्नर उद्योगाची सध्याची तांत्रिक स्थिती पाहता, हा पेपर देश-विदेशातील हायड्रोलिक टर्बाइन स्पीड कंट्रोलच्या क्षेत्रातील नवीन माहितीचा संदर्भ देतो आणि वेग नियंत्रणासाठी प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (PLC) तंत्रज्ञान लागू करतो. हायड्रॉलिक टर्बाइन जनरेटर सेट.प्रोग्राम कंट्रोलर (PLC) हा अक्षीय-प्रवाह पॅडल-प्रकार हायड्रॉलिक टर्बाइन ड्युअल-रेग्युलेशन सिस्टमचा मुख्य भाग आहे.व्यावहारिक ऍप्लिकेशन दर्शविते की ही योजना वेगवेगळ्या वॉटर हेड परिस्थितींसाठी मार्गदर्शक वेन आणि वेन यांच्यातील समन्वय सुस्पष्टता सुधारते आणि जल उर्जेचा वापर दर सुधारते.