1. Inleiding
De turbine-gouverneur is een van de twee belangrijkste regelapparatuur voor waterkrachtcentrales.Het speelt niet alleen de rol van snelheidsregeling, maar onderneemt ook verschillende werkomstandighedenconversie en frequentie, vermogen, fasehoek en andere controle van hydro-elektrische opwekkingseenheden en beschermt het waterrad.De taak van de generatorset.Turbineregelaars hebben drie ontwikkelingsstadia doorlopen: mechanische hydraulische regelaars, elektrohydraulische regelaars en digitale hydraulische regelaars voor microcomputers.In de afgelopen jaren zijn programmeerbare controllers geïntroduceerd in turbinesnelheidsregelsystemen, die een sterk anti-interferentievermogen en een hoge betrouwbaarheid hebben;eenvoudige en gemakkelijke programmering en bediening;modulaire structuur, goede veelzijdigheid, flexibiliteit en handig onderhoud;Het heeft de voordelen van een sterke controlefunctie en rijvaardigheid;het is praktisch geverifieerd.
In dit artikel wordt het onderzoek naar het dubbele aanpassingssysteem van de hydraulische turbine van de PLC voorgesteld, en de programmeerbare controller wordt gebruikt om de dubbele aanpassing van de leischoepen en de peddel te realiseren, wat de coördinatienauwkeurigheid van de leischoepen en de schoep voor verschillende waterhoofden.De praktijk leert dat het dubbele controlesysteem de benuttingsgraad van waterenergie verbetert.
2. Turbineregelsysteem:
2.1 Turbineregelsysteem
De basistaak van het turbinesnelheidsregelsysteem is om de opening van de leischoepen van de turbine dienovereenkomstig door de gouverneur te veranderen wanneer de belasting van het voedingssysteem verandert en de rotatiesnelheid van de eenheid afwijkt, zodat de rotatiesnelheid van de turbine binnen het gespecificeerde bereik wordt gehouden om de generatoreenheid te laten werken.Uitgangsvermogen en frequentie voldoen aan de eisen van de gebruiker.De basistaken van turbineregeling kunnen worden onderverdeeld in toerentalregeling, actief vermogenregeling en waterpeilregeling.
2.2 Het principe van turbineregeling:
Een hydrogeneratoreenheid is een eenheid die wordt gevormd door een hydroturbine en een generator met elkaar te verbinden.Het roterende deel van de hydrogeneratorset is een stijf lichaam dat rond een vaste as draait, en de vergelijking kan worden beschreven door de volgende vergelijking:
In de formule
——Het traagheidsmoment van het roterende deel van de eenheid (Kg m2)
—— Rotatie hoeksnelheid (rad/s)
——Turbinekoppel (N/m), inclusief mechanische en elektrische verliezen van de generator.
—— Generatorweerstandskoppel, dat verwijst naar het werkende koppel van de generatorstator op de rotor, de richting ervan is tegengesteld aan de rotatierichting en vertegenwoordigt het actieve vermogen van de generator, dat wil zeggen de grootte van de belasting.
Wanneer de belasting verandert, blijft de opening van de leischoepen ongewijzigd en kan de eenheidssnelheid nog steeds op een bepaalde waarde worden gestabiliseerd.Omdat de snelheid zal afwijken van de nominale waarde, is het niet voldoende om te vertrouwen op het zelfbalancerende aanpassingsvermogen om de snelheid te behouden.Om de snelheid van de unit op de oorspronkelijke nominale waarde te houden nadat de belasting verandert, blijkt uit figuur 1 dat het nodig is om de opening van de leischoepen dienovereenkomstig te veranderen.Wanneer de belasting afneemt, wanneer het weerstandskoppel verandert van 1 naar 2, wordt de opening van de leischoepen verminderd tot 1 en blijft de snelheid van de eenheid behouden.Daarom wordt met de verandering van de belasting de opening van het watergeleidingsmechanisme dienovereenkomstig gewijzigd, zodat de snelheid van de hydrogeneratoreenheid op een vooraf bepaalde waarde wordt gehouden, of verandert volgens een vooraf bepaalde wet.Dit proces is de snelheidsaanpassing van de hydrogeneratoreenheid., of turbineregeling.
3. PLC hydraulisch turbine dubbel aanpassingssysteem;
De turbineregulateur moet de opening van de waterleischoepen regelen om de stroom in de loper van de turbine aan te passen, waardoor het dynamische koppel van de turbine verandert en de frequentie van de turbine-eenheid wordt geregeld.Tijdens de werking van de roterende peddelturbine met axiale stroming moet de gouverneur echter niet alleen de opening van de leischoepen aanpassen, maar ook de hoek van de runnerbladen aanpassen aan de slag- en waterkopwaarde van de leischoepenvolger, zodat de leischoepen en de schoep met elkaar verbonden zijn.Onderhoud een samenwerkingsrelatie tussen hen, dat wil zeggen een coördinatierelatie, die de efficiëntie van de turbine kan verbeteren, bladcavitatie en trillingen van de eenheid kan verminderen en de stabiliteit van de werking van de turbine kan verbeteren.
De hardware van het PLC-besturingsturbineschoepsysteem bestaat hoofdzakelijk uit twee delen, namelijk een PLC-controller en een hydraulisch servosysteem.Laten we eerst de hardwarestructuur van de PLC-controller bespreken.
3.1 PLC-controller
PLC-controller bestaat voornamelijk uit invoereenheid, PLC-basiseenheid en uitvoereenheid.De invoereenheid bestaat uit een A/D-module en een digitale invoermodule, en de uitvoereenheid bestaat uit een D/A-module en een digitale invoermodule.De PLC-controller is uitgerust met een digitaal LED-display voor real-time observatie van PID-parameters van het systeem, de positie van de schoepvolger, de positie van de leischoepenvolger en de waterhoogte.Er is ook een analoge voltmeter aanwezig om de positie van de vaanvolger te bewaken in het geval van een storing in de microcomputercontroller.
3.2 Hydraulisch volgsysteem
Het hydraulische servosysteem is een belangrijk onderdeel van het regelsysteem van de turbineschoepen.Het uitgangssignaal van de controller wordt hydraulisch versterkt om de beweging van de schoepenvolger te regelen, waardoor de hoek van de runnerbladen wordt aangepast.We hebben de combinatie van een elektrohydraulisch regelsysteem met een proportionele klepregeling van het hoofddrukventiel en een traditioneel machine-hydraulisch regelsysteem gebruikt om een parallel hydraulisch regelsysteem van een elektrohydraulische proportionele klep en een machine-hydraulische klep te vormen, zoals weergegeven in figuur 2. Hydraulisch volgsysteem -up systeem voor turbinebladen.
Hydraulisch volgsysteem voor turbinebladen
Wanneer de PLC-controller, de elektrohydraulische proportionele klep en de positiesensor allemaal normaal zijn, wordt de PLC elektrohydraulische proportionele regelmethode gebruikt om het turbineschoepsysteem aan te passen, de positieterugkoppelingswaarde en de regeluitgangswaarde worden verzonden door elektrische signalen, en de signalen worden gesynthetiseerd door de PLC-controller., verwerking en besluitvorming, pas de klepopening van de hoofddrukverdelingsklep aan via de proportionele klep om de positie van de schoepvolger te regelen en de samenwerkingsrelatie tussen de leischoepen, de waterkop en de schoep te behouden.Het turbineschoepsysteem dat wordt bestuurd door een elektrohydraulische proportionele klep, heeft een hoge synergieprecisie, een eenvoudige systeemstructuur, een sterke weerstand tegen olievervuiling en is gemakkelijk te koppelen met de PLC-controller om een automatisch microcomputerbesturingssysteem te vormen.
Vanwege het behoud van het mechanische koppelingsmechanisme, in de elektrohydraulische proportionele regelmodus, werkt het mechanische koppelingsmechanisme ook synchroon om de bedrijfsstatus van het systeem te volgen.Als het PLC elektrohydraulische proportionele regelsysteem faalt, zal de schakelklep onmiddellijk handelen en kan het mechanische koppelingsmechanisme in principe de bedrijfstoestand van het elektrohydraulische proportionele regelsysteem volgen.Bij het overschakelen is de systeemimpact klein en kan het schoepensysteem soepel overschakelen naar de mechanische associatiebesturingsmodus, waardoor de betrouwbaarheid van de systeemwerking enorm wordt gegarandeerd.
Toen we het hydraulische circuit ontwierpen, hebben we het kleplichaam van de hydraulische regelklep opnieuw ontworpen, de bijpassende maat van het kleplichaam en de klephuls, de aansluitmaat van het kleplichaam en de hoofddrukklep, en de mechanische. drijfstang tussen de hydraulische klep en de hoofddrukverdeelklep is dezelfde als de originele.Alleen het kleplichaam van de hydraulische klep hoeft tijdens de installatie te worden vervangen en er hoeven geen andere onderdelen te worden gewijzigd.De structuur van het gehele hydraulische besturingssysteem is zeer compact.Op basis van het volledig behouden van het mechanische synergiemechanisme, wordt een elektrohydraulisch proportioneel regelmechanisme toegevoegd om de interface met de PLC-controller te vergemakkelijken om digitale synergieregeling te realiseren en de coördinatienauwkeurigheid van het turbineschoepsysteem te verbeteren.;En het installatie- en foutopsporingsproces van het systeem is heel eenvoudig, wat de uitvaltijd van de hydraulische turbine-eenheid verkort, de transformatie van het hydraulische besturingssysteem van de hydraulische turbine vergemakkelijkt en een goede praktische waarde heeft.Tijdens de daadwerkelijke operatie ter plaatse wordt het systeem zeer gewaardeerd door het technische en technische personeel van de krachtcentrale, en men gelooft dat het kan worden gepopulariseerd en toegepast in het hydraulische servosysteem van de gouverneur van veel waterkrachtcentrales.
3.3 Systeemsoftwarestructuur en implementatiemethode
In het PLC-gestuurde turbineschoepensysteem wordt de digitale synergiemethode gebruikt om de synergierelatie tussen leischoepen, waterkop en schoepopening te realiseren.Vergeleken met de traditionele mechanische synergiemethode, heeft de digitale synergiemethode de voordelen van eenvoudig inkorten van parameters, het heeft de voordelen van gemakkelijk debuggen en onderhoud, en hoge nauwkeurigheid van associatie.De softwarestructuur van het schoepbesturingssysteem bestaat voornamelijk uit het systeemaanpassingsfunctieprogramma, het besturingsalgoritmeprogramma en het diagnoseprogramma.Hieronder bespreken we respectievelijk de realisatiemethoden van de drie bovengenoemde programmaonderdelen.Het aanpassingsfunctieprogramma omvat hoofdzakelijk een subroutine van een synergie, een subroutine van het starten van de schoep, een subroutine van het stoppen van de schoep en een subroutine van het ontlasten van de schoep.Wanneer het systeem werkt, identificeert en beoordeelt het eerst de huidige bedrijfstoestand, start vervolgens de softwareschakelaar, voert de bijbehorende subroutine van de aanpassingsfunctie uit en berekent de positie-gegeven waarde van de vaanvolger.
(1) Associatie-subroutine
Door de modeltest van de turbine-eenheid kan een reeks gemeten punten op het voegoppervlak worden verkregen.De traditionele mechanische verbindingsnok wordt gemaakt op basis van deze gemeten punten, en de digitale verbindingsmethode gebruikt deze gemeten punten ook om een reeks verbindingscurven te tekenen.Door de bekende punten op de associatiecurve als knopen te selecteren en de methode van stuksgewijs lineaire interpolatie van de binaire functie toe te passen, kan de functiewaarde van de niet-knopen op deze lijn van de associatie worden verkregen.
(2) Vane-opstartsubroutine
Het doel van het bestuderen van de opstartwet is om de opstarttijd van de eenheid te verkorten, de belasting van het druklager te verminderen en netgekoppelde omstandigheden voor de generatoreenheid te creëren.
(3) Subroutine Vaanstop
De sluitingsregels van de schoepen zijn als volgt: wanneer de controller het uitschakelcommando ontvangt, worden de schoepen en de leischoepen tegelijkertijd gesloten volgens de samenwerkingsrelatie om de stabiliteit van de eenheid te garanderen: wanneer de opening van de leischoepen minder is dan de onbelaste opening, blijven de schoepen achter. Wanneer de leischoepen langzaam wordt gesloten, wordt de samenwerkingsrelatie tussen de schoep en de leischoepen niet langer gehandhaafd;wanneer de snelheid van de unit onder 80% van de nominale snelheid daalt, wordt de schoep opnieuw geopend tot de starthoek Φ0, klaar voor de volgende opstart. Voorbereiden.
(4) Subroutine voor afwijzing bladlading
Lastafwijzing houdt in dat de unit met belasting plotseling wordt losgekoppeld van het elektriciteitsnet, waardoor de unit en het wateromleidingssysteem in een slechte bedrijfstoestand komen, wat direct verband houdt met de veiligheid van de centrale en de unit.Wanneer de last wordt afgeworpen, is de gouverneur gelijk aan een beveiligingsapparaat, waardoor de leischoepen en schoepen onmiddellijk sluiten totdat de eenheidssnelheid in de buurt van de nominale snelheid zakt.stabiliteit.Daarom worden de schoepen bij de eigenlijke lastafscheiding over het algemeen onder een bepaalde hoek geopend.Deze opening wordt verkregen door de load shedding test van de eigenlijke centrale.Het kan ervoor zorgen dat wanneer de eenheid lading afwerpt, niet alleen de snelheidstoename klein is, maar ook de eenheid relatief stabiel..
4. Conclusie
Met het oog op de huidige technische status van de industrie van hydraulische turbine-gouverneurs in mijn land, verwijst dit document naar de nieuwe informatie op het gebied van hydraulische turbinesnelheidsregeling in binnen- en buitenland, en past het de programmeerbare logische controller (PLC)-technologie toe op de snelheidsregeling van de hydraulische turbinegeneratorset.De programmacontroller (PLC) is de kern van het dubbele reguleringssysteem van de hydraulische turbine van het axiale stromingspeddeltype.De praktische toepassing laat zien dat het schema de coördinatieprecisie tussen de leischoep en de schoep voor verschillende waterkolomomstandigheden aanzienlijk verbetert en de benuttingsgraad van waterenergie verbetert.
Posttijd: 11 februari-2022
