1. Введение
Турбинный регулятор является одним из двух основных регулирующих устройств гидроагрегатов.Он не только играет роль регулирования скорости, но также выполняет преобразование различных условий работы и управление частотой, мощностью, фазовым углом и другим управлением гидроагрегатов и защищает водяное колесо.Задача генераторной установки.Турбинные регуляторы прошли три этапа разработки: механические гидравлические регуляторы, электрогидравлические регуляторы и микрокомпьютерные цифровые гидравлические регуляторы.В последние годы в системы управления частотой вращения турбин были внедрены программируемые контроллеры, обладающие сильной помехоустойчивостью и высокой надежностью;простое и удобное программирование и управление;модульная структура, хорошая универсальность, гибкость и удобство обслуживания;Он имеет преимущества сильной функции управления и способности управлять автомобилем;это проверено практически.
В этой статье предлагается исследование системы двойной регулировки гидравлической турбины с ПЛК, и программируемый контроллер используется для реализации двойной регулировки направляющего аппарата и лопасти, что повышает точность координации направляющего аппарата и лопасти для различных водяные головы.Практика показывает, что двойная система управления повышает коэффициент использования энергии воды.
2. Система регулирования турбины
2.1 Система регулирования турбины
Основная задача системы регулирования частоты вращения турбины заключается в изменении открытия направляющих лопаток турбины через регулятор при изменении нагрузки энергосистемы и отклонении частоты вращения агрегата таким образом, чтобы частота вращения турбины поддерживается в пределах указанного диапазона, чтобы генератор работал.Выходная мощность и частота соответствуют требованиям пользователя.Основные задачи регулирования турбины можно разделить на регулирование скорости, регулирование активной мощности и регулирование уровня воды.
2.2 Принцип регулирования турбины
Гидрогенераторная установка представляет собой агрегат, образованный соединением гидротурбины и генератора.Вращающаяся часть гидрогенераторной установки представляет собой твердое тело, вращающееся вокруг неподвижной оси, и ее уравнение можно описать следующим уравнением:
В формуле
——Момент инерции вращающейся части агрегата (кг·м2)
——Угловая скорость вращения (рад/с)
— Крутящий момент турбины (Н/м), включая механические и электрические потери генератора.
— Момент сопротивления генератора, который относится к действующему крутящему моменту статора генератора на ротор, его направление противоположно направлению вращения и представляет активную выходную мощность генератора, то есть величину нагрузки.
При изменении нагрузки открытие направляющего аппарата остается неизменным, а скорость агрегата еще можно стабилизировать на определенном значении.Поскольку скорость будет отклоняться от номинального значения, недостаточно полагаться на способность самобалансирующейся регулировки для поддержания скорости.Для сохранения скорости агрегата на исходном номинальном значении после изменения нагрузки, как видно из рис. 1, необходимо соответствующим образом изменить отверстие направляющего аппарата.Когда нагрузка уменьшается, когда момент сопротивления изменяется с 1 на 2, открытие направляющего аппарата будет уменьшено до 1, а скорость агрегата будет поддерживаться.Поэтому при изменении нагрузки соответственно изменяется открытие водонаправляющего механизма, так что скорость гидроагрегата поддерживается на заданном уровне или изменяется по заданному закону.Этот процесс представляет собой регулировку скорости работы гидрогенератора.или регулировка турбины.
3. Система двойной регулировки гидравлической турбины с ПЛК.
Регулятор турбины предназначен для управления открытием направляющих лопаток воды для регулировки потока в рабочее колесо турбины, тем самым изменяя динамический крутящий момент турбины и контролируя частоту турбинного агрегата.Однако во время работы осевой лопастной турбины регулятор должен не только регулировать открытие направляющих лопаток, но и регулировать угол наклона рабочих лопаток в соответствии с ходом и значением водяного напора толкателя направляющей лопатки, так, чтобы направляющий аппарат и лопатка были соединены.Поддерживать отношения сотрудничества между ними, то есть отношения координации, которые могут повысить эффективность турбины, уменьшить кавитацию лопаток и вибрацию агрегата и повысить стабильность работы турбины.
Аппаратное обеспечение системы управления турбиной с ПЛК в основном состоит из двух частей, а именно контроллера ПЛК и гидравлической сервосистемы.Во-первых, давайте обсудим аппаратную структуру контроллера ПЛК.
3.1 ПЛК-контроллер
Контроллер ПЛК в основном состоит из блока ввода, базового блока ПЛК и блока вывода.Блок ввода состоит из модуля аналого-цифрового преобразования и модуля цифрового ввода, а блок вывода состоит из модуля цифро-аналогового преобразования и модуля цифрового ввода.Контроллер PLC оснащен светодиодным цифровым дисплеем для наблюдения в режиме реального времени за параметрами PID системы, положением лопастного толкателя, положением направляющего лопасти и значением напора воды.Также предусмотрен аналоговый вольтметр для контроля положения толкателя лопасти в случае отказа контроллера микрокомпьютера.
3.2 Гидравлическая следящая система
Гидравлическая сервосистема является важной частью системы управления лопатками турбины.Выходной сигнал контроллера гидравлически усиливается для управления движением толкателя лопасти, тем самым регулируя угол наклона лопастей рабочего колеса.Мы приняли комбинацию электрогидравлической системы управления типа основного клапана управления пропорциональным клапаном и традиционной машинно-гидравлической системы управления для формирования параллельной гидравлической системы управления электрогидравлическим пропорциональным клапаном и машинно-гидравлическим клапаном, как показано на рисунке 2. система подъема лопаток турбины.
Гидравлическая система сопровождения лопаток турбины
Когда контроллер ПЛК, электрогидравлический пропорциональный клапан и датчик положения работают нормально, метод электрогидравлического пропорционального управления ПЛК используется для регулировки системы лопаток турбины, значение обратной связи по положению и выходное значение управления передаются электрическими сигналами, а сигналы синтезируются контроллером PLC., обработка и принятие решений, отрегулируйте открытие клапана главного распределительного клапана давления через пропорциональный клапан, чтобы контролировать положение толкателя лопасти, и поддерживать взаимосвязь между направляющей лопастью, водяным напором и лопастью.Система лопастей турбины, управляемая электрогидравлическим пропорциональным клапаном, имеет высокую синергетическую точность, простую структуру системы, высокую устойчивость к загрязнению маслом и удобна для взаимодействия с контроллером ПЛК для формирования микрокомпьютерной системы автоматического управления.
Благодаря сохранению механического рычажного механизма в электрогидравлическом пропорциональном режиме управления механический рычажный механизм также работает синхронно для отслеживания рабочего состояния системы.Если электрогидравлическая пропорциональная система управления ПЛК выходит из строя, переключающий клапан срабатывает немедленно, а механический рычажный механизм может в основном отслеживать рабочее состояние электрогидравлической пропорциональной системы управления.При переключении влияние системы невелико, и система лопастей может плавно переходить в режим управления механической ассоциацией, что в значительной степени гарантирует надежность работы системы.
Когда мы разработали гидравлическую схему, мы перепроектировали корпус клапана гидравлического регулирующего клапана, соответствующий размер корпуса клапана и втулки клапана, размер соединения корпуса клапана и главного клапана давления, а также механический размер. шатун между гидравлическим клапаном и главным распределительным клапаном давления такой же, как у оригинального.Во время установки необходимо заменить только корпус клапана гидравлического клапана, и никакие другие детали не нужно менять.Структура всей гидравлической системы управления очень компактна.На основе полного сохранения механического синергетического механизма добавлен электрогидравлический пропорциональный механизм управления для облегчения интерфейса с контроллером ПЛК для реализации цифрового синергетического управления и повышения точности координации системы лопаток турбины.;И процесс установки и отладки системы очень прост, что сокращает время простоя гидротурбинного агрегата, облегчает преобразование гидравлической системы управления гидротурбиной и имеет хорошее практическое значение.В ходе реальной эксплуатации на объекте система получила высокую оценку инженерно-технического персонала электростанции, и считается, что она может быть популяризирована и применена в гидросервосистеме регулятора многих ГЭС.
3.3 Структура системного программного обеспечения и метод реализации
В системе лопаток турбины, управляемой ПЛК, метод цифровой синергии используется для реализации синергетического соотношения между направляющими лопатками, водяным напором и раскрытием лопаток.По сравнению с традиционным методом механической синергии, метод цифровой синергии имеет преимущества простой настройки параметров, удобство отладки и обслуживания, а также высокую точность ассоциации.Структура программного обеспечения системы управления лопастями в основном состоит из программы функции регулировки системы, программы алгоритма управления и программы диагностики.Ниже мы обсудим методы реализации трех вышеуказанных частей программы соответственно.Программа функции регулировки в основном включает подпрограмму синергии, подпрограмму пуска лопасти, подпрограмму остановки лопасти и подпрограмму сброса нагрузки лопасти.Когда система работает, она сначала идентифицирует и оценивает текущее рабочее состояние, затем запускает программный переключатель, выполняет соответствующую подпрограмму функции регулировки и вычисляет заданное значение положения толкателя лопасти.
(1) Подпрограмма ассоциации
С помощью модельных испытаний турбоагрегата можно получить набор измеренных точек на поверхности соединения.Традиционный механический шарнирный кулачок изготавливается на основе этих измеренных точек, а цифровой метод соединения также использует эти измеренные точки для построения набора кривых соединения.Выбрав известные точки на кривой ассоциации в качестве узлов и применив метод кусочно-линейной интерполяции бинарной функции, можно получить значение функции неузлов на этой линии ассоциации.
(2) Подпрограмма запуска лопатки
Целью изучения закона пуска является сокращение времени пуска агрегата, снижение нагрузки на подпятник, создание сетевых условий для генераторного агрегата.
(3) Подпрограмма остановки лопастей
Правила закрытия лопаток следующие: когда контроллер получает команду на отключение, лопатки и направляющие лопатки закрываются одновременно в соответствии с взаимосвязью для обеспечения стабильности агрегата: когда открытие направляющей лопатки меньше чем открытие без нагрузки, лопасти отстают. Когда направляющая лопасть медленно закрывается, взаимодействие между лопастью и направляющей лопастью больше не поддерживается;когда скорость агрегата падает ниже 80% от номинальной скорости, лопасть снова открывается до начального угла Φ0, готовая к следующему пуску. Подготовка.
(4) Подпрограмма сброса нагрузки на лопатку
Отказ от нагрузки означает, что блок с нагрузкой внезапно отключается от электросети, что приводит блок и систему водозабора в неудовлетворительное рабочее состояние, что напрямую связано с безопасностью электростанции и блока.Когда нагрузка сбрасывается, регулятор эквивалентен защитному устройству, которое заставляет направляющие лопатки и лопатки немедленно закрываться до тех пор, пока скорость агрегата не упадет до уровня, близкого к номинальной скорости.стабильность.Поэтому при фактическом сбросе нагрузки лопасти обычно открываются на определенный угол.Это открытие достигается в результате испытания сброса нагрузки на реальной электростанции.Это может гарантировать, что, когда устройство сбрасывает нагрузку, не только небольшое увеличение скорости, но и относительно стабильное устройство..
4. Вывод
Принимая во внимание текущее техническое состояние индустрии регуляторов скорости гидравлических турбин в моей стране, этот документ относится к новой информации в области управления скоростью гидравлических турбин в стране и за рубежом и применяет технологию программируемого логического контроллера (ПЛК) для управления скоростью. гидротурбогенераторная установка.Программный контроллер (ПЛК) является ядром системы двойного регулирования осевой лопастной гидравлической турбины.Практическое применение показывает, что схема значительно улучшает точность координации между направляющим аппаратом и лопастью для различных условий напора воды и повышает коэффициент использования энергии воды.
Время публикации: 11 февраля 2022 г.
