1. Introducere
Regulatorul turbinei este unul dintre cele două echipamente majore de reglare pentru unitățile hidroelectrice.Nu numai că joacă rolul de reglare a vitezei, ci și întreprinde diferite condiții de conversie și frecvență de lucru, putere, unghiul de fază și alte controluri ale unităților generatoare hidroelectrice și protejează roata de apă.Sarcina grupului electrogen.Regulatoarele de turbină au trecut prin trei etape de dezvoltare: regulatoare hidraulice mecanice, regulatoare electrohidraulice și regulatoare hidraulice digitale microcomputer.În ultimii ani, în sistemele de control al vitezei turbinei au fost introduse controlere programabile, care au o puternică capacitate anti-interferență și o fiabilitate ridicată;programare și operare simplă și convenabilă;structură modulară, versatilitate bună, flexibilitate și întreținere convenabilă;Are avantajele funcției de control puternice și abilității de conducere;practic a fost verificat.
În această lucrare, este propusă cercetarea sistemului de reglare duală a turbinei hidraulice PLC, iar controlerul programabil este utilizat pentru a realiza reglarea duală a paletei de ghidare și a paletei, ceea ce îmbunătățește precizia de coordonare a paletei de ghidare și a paletei pentru diferite capete de apă.Practica arată că sistemul de control dublu îmbunătățește rata de utilizare a energiei apei.
2. Sistem de reglare a turbinei
2.1 Sistem de reglare a turbinei
Sarcina de bază a sistemului de control al vitezei turbinei este de a modifica în mod corespunzător deschiderea paletelor de ghidare ale turbinei prin intermediul regulatorului atunci când sarcina sistemului de alimentare se schimbă și viteza de rotație a unității deviază, astfel încât viteza de rotație a turbinei. este menținut în intervalul specificat, astfel încât unitatea generatoare să funcționeze.Puterea și frecvența de ieșire îndeplinesc cerințele utilizatorului.Sarcinile de bază ale reglarii turbinei pot fi împărțite în reglarea vitezei, reglarea puterii active și reglarea nivelului apei.
2.2 Principiul reglarii turbinei
O unitate hidrogeneratoare este o unitate formată prin conectarea unei hidro-turbine și a unui generator.Partea rotativă a grupului hidrogenerator este un corp rigid care se rotește în jurul unei axe fixe, iar ecuația sa poate fi descrisă prin următoarea ecuație:
În formulă
——Momentul de inerție al părții rotative a unității (Kg m2)
——Viteza unghiulară de rotație (rad/s)
——Cuplu turbină (N/m), inclusiv pierderile mecanice și electrice ale generatorului.
——Cuplul de rezistență al generatorului, care se referă la cuplul de acțiune al statorului generatorului pe rotor, direcția acestuia este opusă direcției de rotație și reprezintă puterea activă de ieșire a generatorului, adică dimensiunea sarcinii.
Când sarcina se modifică, deschiderea paletei de ghidare rămâne neschimbată, iar viteza unității poate fi încă stabilizată la o anumită valoare.Deoarece viteza se va abate de la valoarea nominală, nu este suficient să se bazeze pe capacitatea de reglare de auto-echilibrare pentru a menține viteza.Pentru a menține viteza unității la valoarea nominală inițială după modificarea sarcinii, se poate observa din Figura 1 că este necesar să se schimbe în mod corespunzător deschiderea paletei de ghidare.Când sarcina scade, când cuplul de rezistență se schimbă de la 1 la 2, deschiderea paletei de ghidare va fi redusă la 1, iar viteza unității va fi menținută.Prin urmare, odată cu schimbarea sarcinii, deschiderea mecanismului de ghidare a apei este modificată în mod corespunzător, astfel încât viteza unității hidrogeneratoare să fie menținută la o valoare predeterminată sau se modifică conform unei legi predeterminate.Acest proces este reglarea vitezei unității hidrogeneratoare., sau reglarea turbinei.
3. Sistem dublu de reglare a turbinei hidraulice PLC
Regulatorul turbinei trebuie să controleze deschiderea paletelor de ghidare a apei pentru a regla debitul în canalul turbinei, modificând astfel cuplul dinamic al turbinei și controlând frecvența unității turbinei.Cu toate acestea, în timpul funcționării turbinei cu palete rotative cu flux axial, regulatorul nu trebuie doar să ajusteze deschiderea paletelor de ghidare, ci și să ajusteze unghiul paletelor de rulare în funcție de cursa și valoarea capului de apă a adeptei paletei de ghidare, astfel încât paleta de ghidare și paleta să fie conectate.Mențineți o relație de cooperare între ele, adică o relație de coordonare, care poate îmbunătăți eficiența turbinei, poate reduce cavitația palelor și vibrația unității și poate îmbunătăți stabilitatea funcționării turbinei.
Hardware-ul sistemului de palete ale turbinei de control PLC este compus în principal din două părți, și anume controlerul PLC și servosistemul hidraulic.Mai întâi, să discutăm structura hardware a controlerului PLC.
3.1 Controler PLC
Controlerul PLC este compus în principal din unitatea de intrare, unitatea de bază PLC și unitatea de ieșire.Unitatea de intrare este compusă din modul A/D și modul de intrare digitală, iar unitatea de ieșire este compusă din modul D/A și modul de intrare digitală.Controlerul PLC este echipat cu afișaj digital LED pentru observarea în timp real a parametrilor PID ai sistemului, poziția ghidajului paletei, poziției ghidajului paletei și valoarea capului de apă.Un voltmetru analogic este, de asemenea, furnizat pentru a monitoriza poziția urmăritorului paletei în cazul unei defecțiuni a controlerului microcomputerului.
3.2 Sistem hidraulic de urmărire
Servosistemul hidraulic este o parte importantă a sistemului de control al paletelor turbinei.Semnalul de ieșire al controlerului este amplificat hidraulic pentru a controla mișcarea paletelor, ajustând astfel unghiul lamelor de rulare.Am adoptat combinația dintre un sistem de control electro-hidraulic tip supapă de presiune principală de control al supapei proporționale și un sistem tradițional de control hidraulic al mașinii pentru a forma un sistem de control hidraulic paralel al supapei proporționale electro-hidraulice și supapă hidraulică a mașinii, așa cum se arată în Figura 2. Urmărirea hidraulică -sistem de ridicare a palelor turbinei.
Sistem hidraulic de urmărire a palelor turbinei
Când controlerul PLC, supapa proporțională electro-hidraulică și senzorul de poziție sunt toate normale, metoda de control proporțional electro-hidraulic PLC este utilizată pentru a regla sistemul de palete ale turbinei, valoarea de feedback de poziție și valoarea de ieșire de control sunt transmise prin semnale electrice, iar semnalele sunt sintetizate de controlerul PLC., procesare și luare a deciziilor, reglați deschiderea supapei principale de distribuție a presiunii prin supapa proporțională pentru a controla poziția adeptei paletei și mențineți relația de cooperare între paleta de ghidare, capul de apă și paleta.Sistemul cu palete ale turbinei controlat de supapă proporțională electro-hidraulic are o precizie ridicată a sinergiei, o structură simplă a sistemului, o rezistență puternică la poluarea cu ulei și este convenabil să se interfațeze cu controlerul PLC pentru a forma un sistem de control automat al microcomputerului.
Datorită reținerii mecanismului de legătură mecanică, în modul de control proporțional electro-hidraulic, mecanismul de legătură mecanică funcționează, de asemenea, sincron pentru a urmări starea de funcționare a sistemului.Dacă sistemul de control proporțional electro-hidraulic PLC eșuează, supapa de comutare va acționa imediat, iar mecanismul de legătură mecanică poate urmări practic starea de funcționare a sistemului de control proporțional electro-hidraulic.La comutare, impactul sistemului este mic, iar sistemul cu palete poate trece fără probleme la modul de control al asociației mecanice garantează în mare măsură fiabilitatea funcționării sistemului.
Când am proiectat circuitul hidraulic, am reproiectat corpul supapei al supapei de control hidraulic, dimensiunea potrivită a corpului supapei și a manșonului supapei, dimensiunea conexiunii corpului supapei și supapa de presiune principală și dimensiunea mecanică a supapei. biela dintre supapa hidraulică și supapa principală de distribuție a presiunii este aceeași cu cea originală.Doar corpul supapei hidraulice trebuie înlocuit în timpul instalării și nu trebuie schimbate alte piese.Structura întregului sistem de control hidraulic este foarte compactă.Pe baza păstrării completă a mecanismului de sinergie mecanică, se adaugă un mecanism de control proporțional electro-hidraulic pentru a facilita interfața cu controlerul PLC pentru a realiza controlul digital al sinergiei și pentru a îmbunătăți acuratețea coordonării sistemului de palete ale turbinei.;Iar procesul de instalare și depanare a sistemului este foarte ușor, ceea ce scurtează timpul de oprire al unității hidraulice de turbină, facilitează transformarea sistemului de control hidraulic al turbinei hidraulice și are o valoare practică bună.În timpul funcționării efective la fața locului, sistemul este foarte apreciat de personalul de inginerie și tehnic al centralei electrice și se crede că poate fi popularizat și aplicat în servosistemul hidraulic al guvernatorului multor hidrocentrale.
3.3 Structura software-ului de sistem și metoda de implementare
În sistemul de palete ale turbinei controlate de PLC, metoda sinergiei digitale este utilizată pentru a realiza relația de sinergie dintre paletele de ghidare, capul de apă și deschiderea paletei.În comparație cu metoda tradițională de sinergie mecanică, metoda de sinergie digitală are avantajele tăierii ușoare a parametrilor, are avantajele depanării și întreținerii convenabile și de înaltă precizie a asocierii.Structura software a sistemului de control al paletelor este compusă în principal din programul funcției de reglare a sistemului, programul algoritm de control și programul de diagnosticare.Mai jos discutăm despre metodele de realizare a celor trei părți ale programului de mai sus.Programul funcției de reglare include în principal o subrutină a unei sinergie, o subrutină de pornire a paletei, o subprogramă de oprire a paletei și o subrutină a debarasării paletei.Când sistemul funcționează, mai întâi identifică și judecă starea curentă de funcționare, apoi pornește comutatorul software, execută subrutina funcției de reglare corespunzătoare și calculează valoarea dată de poziție a dispozitivului de urmărire a paletei.
(1) Subrutină de asociere
Prin testarea modelului unității de turbină se poate obține un lot de puncte măsurate pe suprafața îmbinării.Cama tradițională de îmbinare mecanică este realizată pe baza acestor puncte măsurate, iar metoda de îmbinare digitală folosește și aceste puncte măsurate pentru a desena un set de curbe de îmbinare.Selectând punctele cunoscute de pe curba de asociere ca noduri și adoptând metoda de interpolare liniară pe bucăți a funcției binare, se poate obține valoarea funcției a non-nodurilor de pe această linie a asocierii.
(2) Subrutina de pornire a paletelor
Scopul studierii legii de pornire este de a scurta timpul de pornire al unității, de a reduce sarcina lagărului axial și de a crea condiții de conectare la rețea pentru unitatea generatoare.
(3) Subrutină oprire palete
Regulile de închidere ale paletelor sunt următoarele: când controlerul primește comanda de oprire, paletele și paletele de ghidare sunt închise în același timp, conform relației de cooperare pentru a asigura stabilitatea unității: când deschiderea paletei de ghidare este mai mică decât deschiderea fără sarcină, paletele întârzie Când paleta de ghidare este închisă încet, relația de cooperare dintre paletă și paleta de ghidare nu se mai menține;când viteza unității scade sub 80% din viteza nominală, paleta este redeschisă la unghiul de pornire Φ0, gata pentru următoarea pornire Pregătiți.
(4) Subrutină de respingere a sarcinii lamei
Respingerea sarcinii înseamnă că unitatea cu sarcină este deconectată brusc de la rețeaua electrică, făcând unitatea și sistemul de deviere a apei într-o stare de funcționare proastă, ceea ce este direct legat de siguranța centralei și a unității.Când sarcina este debarasată, regulatorul este echivalent cu un dispozitiv de protecție, care face ca paletele și paletele de ghidare să se închidă imediat până când viteza unității scade în apropierea vitezei nominale.stabilitate.Prin urmare, în timpul realizării de descărcare a sarcinii, paletele sunt în general deschise la un anumit unghi.Această deschidere este obținută prin testul de reducere a sarcinii centralei electrice propriu-zise.Se poate asigura că atunci când unitatea scapă de sarcină, nu numai creșterea vitezei este mică, ci și unitatea este relativ stabilă..
4. Concluzie
Având în vedere starea tehnică actuală a industriei guvernatoarelor de turbine hidraulice din țara mea, această lucrare se referă la noile informații din domeniul controlului vitezei turbinelor hidraulice în țară și în străinătate și aplică tehnologia controlerului logic programabil (PLC) la controlul vitezei setul generator cu turbină hidraulică.Controlerul de program (PLC) este nucleul sistemului de reglare duală a turbinei hidraulice de tip paletă cu flux axial.Aplicația practică arată că schema îmbunătățește foarte mult precizia coordonării dintre paleta de ghidare și paleta pentru diferite condiții de cap de apă și îmbunătățește rata de utilizare a energiei apei.
Ora postării: 11-feb-2022
