1. Introdução
O regulador de turbina é um dos dois principais equipamentos reguladores das unidades hidrelétricas.Ele não apenas desempenha o papel de regulação de velocidade, mas também realiza várias conversões de condições de trabalho e frequência, potência, ângulo de fase e outros controles de unidades geradoras hidrelétricas e protege a roda d'água.A tarefa do grupo gerador.Os reguladores de turbina passaram por três estágios de desenvolvimento: reguladores hidráulicos mecânicos, reguladores eletro-hidráulicos e reguladores hidráulicos digitais de microcomputador.Nos últimos anos, controladores programáveis foram introduzidos em sistemas de controle de velocidade de turbina, que possuem forte capacidade anti-interferência e alta confiabilidade;programação e operação simples e convenientes;estrutura modular, boa versatilidade, flexibilidade e manutenção conveniente;Tem as vantagens da função de controle forte e capacidade de condução;foi praticamente verificado.
Neste trabalho, é proposta a pesquisa sobre o sistema de ajuste duplo de turbina hidráulica PLC, e o controlador programável é usado para realizar o ajuste duplo da palheta guia e da pá, o que melhora a precisão da coordenação da palheta guia e da palheta para diferentes cabeças de água.A prática mostra que o sistema de controle duplo melhora a taxa de utilização da energia da água.
2. Sistema de regulação da turbina
2.1 Sistema de regulação da turbina
A tarefa básica do sistema de controle de velocidade da turbina é alterar a abertura das palhetas guia da turbina de acordo com o regulador quando a carga do sistema de energia muda e a velocidade de rotação da unidade se desvia, de modo que a velocidade de rotação da turbina é mantido dentro da faixa especificada, de modo a fazer a unidade geradora operar.A potência e a frequência de saída atendem aos requisitos do usuário.As tarefas básicas da regulação da turbina podem ser divididas em regulação de velocidade, regulação de potência ativa e regulação do nível de água.
2.2 O princípio da regulação da turbina
Uma unidade hidrogeradora é uma unidade formada pela conexão de uma hidroturbina e um gerador.A parte rotativa do conjunto hidrogerador é um corpo rígido que gira em torno de um eixo fixo, e sua equação pode ser descrita pela seguinte equação:
Na fórmula
——O momento de inércia da parte rotativa da unidade (Kg m2)
——Velocidade angular de rotação (rad/s)
——Torque da turbina (N/m), incluindo perdas mecânicas e elétricas do gerador.
——Torque de resistência do gerador, que se refere ao torque de atuação do estator do gerador no rotor, seu sentido é oposto ao sentido de rotação, e representa a potência ativa de saída do gerador, ou seja, o tamanho da carga.
Quando a carga muda, a abertura da palheta guia permanece inalterada e a velocidade da unidade ainda pode ser estabilizada em um determinado valor.Como a velocidade se desviará do valor nominal, não é suficiente contar com a capacidade de ajuste de auto-equilíbrio para manter a velocidade.Para manter a velocidade da unidade no valor nominal original após a mudança de carga, pode-se observar na Figura 1 que é necessário alterar a abertura da palheta guia de acordo.Quando a carga diminui, quando o torque de resistência muda de 1 para 2, a abertura da palheta guia será reduzida para 1 e a velocidade da unidade será mantida.Portanto, com a mudança da carga, a abertura do mecanismo de guia de água é correspondentemente alterada, de modo que a velocidade da unidade hidrogeradora é mantida em um valor predeterminado ou muda de acordo com uma lei predeterminada.Este processo é o ajuste de velocidade da unidade hidrogeradora., ou regulação da turbina.
3. Sistema de ajuste duplo da turbina hidráulica PLC
O regulador da turbina deve controlar a abertura das palhetas de guia de água para ajustar o fluxo no corredor da turbina, alterando assim o torque dinâmico da turbina e controlando a frequência da unidade de turbina.No entanto, durante a operação da turbina de pás rotativas de fluxo axial, o governador não deve apenas ajustar a abertura das palhetas guia, mas também ajustar o ângulo das pás do rotor de acordo com o curso e o valor da altura de água do seguidor da palheta guia, para que a palheta-guia e a palheta fiquem conectadas.Manter uma relação de cooperação entre eles, ou seja, uma relação de coordenação, que possa melhorar a eficiência da turbina, reduzir a cavitação das pás e a vibração da unidade, e aumentar a estabilidade da operação da turbina.
O hardware do sistema de palhetas de turbina de controle PLC é composto principalmente de duas partes, ou seja, controlador PLC e sistema servo hidráulico.Primeiro, vamos discutir a estrutura de hardware do controlador PLC.
3.1 controlador PLC
O controlador PLC é composto principalmente de unidade de entrada, unidade básica PLC e unidade de saída.A unidade de entrada é composta por módulo A/D e módulo de entrada digital, e a unidade de saída é composta por módulo D/A e módulo de entrada digital.O controlador PLC está equipado com display digital LED para observação em tempo real dos parâmetros PID do sistema, posição do seguidor da aleta, posição do seguidor da aleta guia e valor da altura da água.Um voltímetro analógico também é fornecido para monitorar a posição do seguidor de palhetas no caso de uma falha no controlador do microcomputador.
3.2 Sistema de acompanhamento hidráulico
O sistema servo hidráulico é uma parte importante do sistema de controle de palhetas da turbina.O sinal de saída do controlador é amplificado hidraulicamente para controlar o movimento do seguidor de palhetas, ajustando assim o ângulo das pás do rotor.Adotamos a combinação de sistema de controle eletro-hidráulico tipo válvula de pressão principal de controle de válvula proporcional e sistema de controle hidráulico de máquina tradicional para formar um sistema de controle hidráulico paralelo de válvula proporcional eletro-hidráulica e válvula hidráulica de máquina como mostrado na Figura 2. -up sistema para lâminas de turbina.
Sistema de acompanhamento hidráulico para pás de turbina
Quando o controlador PLC, a válvula proporcional eletro-hidráulica e o sensor de posição estão todos normais, o método de controle proporcional eletro-hidráulico PLC é usado para ajustar o sistema de palhetas da turbina, o valor de feedback de posição e o valor de saída de controle são transmitidos por sinais elétricos, e o os sinais são sintetizados pelo controlador PLC., processamento e tomada de decisão, ajuste a abertura da válvula de distribuição de pressão principal através da válvula proporcional para controlar a posição do seguidor de palhetas e manter a relação cooperativa entre a palheta guia, a cabeça de água e a palheta.O sistema de palhetas de turbina controlado por válvula proporcional eletro-hidráulica tem alta precisão de sinergia, estrutura de sistema simples, forte resistência à poluição por óleo e é conveniente para interagir com o controlador PLC para formar um sistema de controle automático de microcomputador.
Devido à retenção do mecanismo de ligação mecânica, no modo de controle proporcional eletro-hidráulico, o mecanismo de ligação mecânica também funciona de forma síncrona para rastrear o status operacional do sistema.Se o sistema de controle proporcional eletro-hidráulico do PLC falhar, a válvula de comutação atuará imediatamente e o mecanismo de ligação mecânica pode basicamente rastrear o estado de funcionamento do sistema de controle proporcional eletro-hidráulico.Ao alternar, o impacto do sistema é pequeno e o sistema de palhetas pode fazer uma transição suave para O modo de controle de associação mecânica garante grandemente a confiabilidade da operação do sistema.
Quando projetamos o circuito hidráulico, redesenhamos o corpo da válvula de controle hidráulico, o tamanho correspondente do corpo da válvula e da luva da válvula, o tamanho da conexão do corpo da válvula e da válvula de pressão principal e o tamanho mecânico do biela entre a válvula hidráulica e a válvula de distribuição de pressão principal é a mesma que a original.Apenas o corpo da válvula hidráulica precisa ser substituído durante a instalação e nenhuma outra peça precisa ser trocada.A estrutura de todo o sistema de controle hidráulico é muito compacta.Com base na retenção completa do mecanismo de sinergia mecânica, um mecanismo de controle proporcional eletro-hidráulico é adicionado para facilitar a interface com o controlador PLC para realizar o controle de sinergia digital e melhorar a precisão da coordenação do sistema de palhetas da turbina.;E o processo de instalação e depuração do sistema é muito fácil, o que reduz o tempo de inatividade da unidade de turbina hidráulica, facilita a transformação do sistema de controle hidráulico da turbina hidráulica e tem um bom valor prático.Durante a operação real no local, o sistema é altamente avaliado pelos engenheiros e técnicos da usina, e acredita-se que possa ser popularizado e aplicado no servo-sistema hidráulico do governador de muitas usinas hidrelétricas.
3.3 Estrutura do software do sistema e método de implementação
No sistema de palhetas de turbina controladas por PLC, o método de sinergia digital é usado para realizar a relação de sinergia entre as palhetas guia, cabeça de água e abertura das palhetas.Comparado com o método de sinergia mecânica tradicional, o método de sinergia digital tem as vantagens de fácil ajuste de parâmetros, tem as vantagens de depuração e manutenção convenientes e alta precisão de associação.A estrutura de software do sistema de controle de palhetas é composta principalmente pelo programa de função de ajuste do sistema, o programa de algoritmo de controle e o programa de diagnóstico.Abaixo discutimos os métodos de realização das três partes acima do programa, respectivamente.O programa de função de ajuste inclui principalmente uma sub-rotina de sinergia, uma sub-rotina de partida da palheta, uma sub-rotina de parada da palheta e uma sub-rotina de redução de carga da palheta.Quando o sistema está funcionando, ele primeiro identifica e avalia a condição de operação atual, então inicia a chave de software, executa a sub-rotina de função de ajuste correspondente e calcula o valor de posição dado do seguidor de palhetas.
(1) Sub-rotina de associação
Através do teste do modelo da unidade de turbina, pode-se obter um lote de pontos medidos na superfície da junta.O came de junta mecânica tradicional é feito com base nesses pontos medidos, e o método de junta digital também usa esses pontos medidos para desenhar um conjunto de curvas de junta.Selecionando os pontos conhecidos na curva de associação como nós, e adotando o método de interpolação linear por partes da função binária, o valor da função dos não nós nesta linha da associação pode ser obtido.
(2) Sub-rotina de inicialização de palhetas
O objetivo de estudar a lei de partida é encurtar o tempo de partida da unidade, reduzir a carga do mancal de empuxo e criar condições conectadas à rede para a unidade geradora.
(3) Sub-rotina de parada da palheta
As regras de fechamento das palhetas são as seguintes: quando o controlador recebe o comando de desligamento, as palhetas e as palhetas guia são fechadas ao mesmo tempo de acordo com a relação de cooperação para garantir a estabilidade da unidade: quando a abertura das palhetas guia é menor do que a abertura sem carga, as palhetas ficam atrasadas Quando a palheta guia é fechada lentamente, a relação cooperativa entre a palheta e a palheta guia não é mais mantida;quando a velocidade da unidade cai abaixo de 80% da velocidade nominal, a palheta é reaberta para o ângulo inicial Φ0, pronta para a próxima partida Preparar.
(4) Sub-rotina de rejeição de carga da lâmina
Rejeição de carga significa que a unidade com carga é desconectada repentinamente da rede elétrica, deixando a unidade e o sistema de desvio de água em mau estado de funcionamento, o que está diretamente relacionado à segurança da usina e da unidade.Quando a carga é descartada, o regulador é equivalente a um dispositivo de proteção, que faz com que as palhetas-guia e as palhetas se fechem imediatamente até que a velocidade da unidade caia para as proximidades da velocidade nominal.estabilidade.Portanto, no corte de carga real, as palhetas são geralmente abertas em um determinado ângulo.Esta abertura é obtida através do teste de rejeição de carga da própria central.Ele pode garantir que, quando a unidade estiver perdendo carga, não apenas o aumento de velocidade seja pequeno, mas também a unidade seja relativamente estável..
4. Conclusão
Tendo em vista o status técnico atual da indústria de reguladores de turbinas hidráulicas do meu país, este artigo se refere às novas informações no campo de controle de velocidade de turbinas hidráulicas no país e no exterior e aplica a tecnologia de controlador lógico programável (PLC) ao controle de velocidade de o grupo gerador de turbina hidráulica.O controlador de programa (PLC) é o núcleo do sistema de dupla regulação da turbina hidráulica tipo pá de fluxo axial.A aplicação prática mostra que o esquema melhora muito a precisão de coordenação entre a palheta guia e a palheta para diferentes condições de altura de água e melhora a taxa de utilização da energia da água.
Horário da postagem: 11 de fevereiro de 2022
