1. Uvod
Turbinski regulator je ena od dveh glavnih regulacijskih naprav za hidroelektrarne.Ne igra le vloge regulacije hitrosti, temveč izvaja tudi pretvorbo različnih delovnih pogojev in frekvenco, moč, fazni kot in drugo kontrolo hidroelektrarn ter ščiti vodno kolo.Naloga agregata.Turbinski regulatorji so šli skozi tri stopnje razvoja: mehanski hidravlični regulatorji, elektrohidravlični regulatorji in mikroračunalniški digitalni hidravlični regulatorji.V zadnjih letih so bili v sisteme za nadzor hitrosti turbine uvedeni programabilni krmilniki, ki imajo močno sposobnost preprečevanja motenj in visoko zanesljivost;preprosto in priročno programiranje in upravljanje;modularna struktura, dobra vsestranskost, prilagodljivost in priročno vzdrževanje;Ima prednosti močne nadzorne funkcije in sposobnosti vožnje;je praktično preverjeno.
V prispevku je predlagana raziskava dvojnega nastavitvenega sistema PLC hidravlične turbine, programirljivi krmilnik pa se uporablja za realizacijo dvojne nastavitve vodilne lopatice in lopatice, kar izboljša natančnost koordinacije vodilne lopatice in lopatice za različne vodne glave.Praksa kaže, da dvojni nadzorni sistem izboljšuje stopnjo izrabe vodne energije.
2. Sistem za regulacijo turbine
2.1 Sistem za regulacijo turbine
Osnovna naloga sistema za uravnavanje hitrosti turbine je, da ob spremembi obremenitve elektroenergetskega sistema in odstopanju vrtilne hitrosti agregata preko regulatorja ustrezno spremeni odpiranje vodilnih lopatic turbine, tako da se hitrost vrtenja turbine se ohranja v določenem območju, tako da lahko generatorska enota deluje.Izhodna moč in frekvenca ustrezata zahtevam uporabnikov.Osnovne naloge turbinske regulacije lahko razdelimo na regulacijo hitrosti, regulacijo aktivne moči in regulacijo nivoja vode.
2.2 Načelo regulacije turbine
Hidrogeneracijska enota je enota, ki nastane s povezovanjem hidroturbine in generatorja.Vrtljivi del agregata hidrogeneratorja je togo telo, ki se vrti okoli fiksne osi, njegovo enačbo pa lahko opišemo z naslednjo enačbo:
V formuli
——vztrajnostni moment vrtljivega dela enote (Kg m2)
—— Kotna hitrost vrtenja (rad/s)
——Navor turbine (N/m), vključno z mehanskimi in električnimi izgubami generatorja.
——Navor upora generatorja, ki se nanaša na delujoči navor statorja generatorja na rotorju, njegova smer je nasprotna smeri vrtenja in predstavlja izhodno aktivno moč generatorja, to je velikost obremenitve.
Ko se obremenitev spremeni, odpiranje vodilne lopatice ostane nespremenjeno, hitrost enote pa se lahko še vedno stabilizira pri določeni vrednosti.Ker bo hitrost odstopala od nazivne vrednosti, ni dovolj, da se zanašate na sposobnost samouravnoteženega prilagajanja za vzdrževanje hitrosti.Da bi po spremembi obremenitve ohranili hitrost enote na prvotni nazivni vrednosti, je iz slike 1 razvidno, da je treba ustrezno spremeniti odprtino vodilne lopatice.Ko se obremenitev zmanjša, ko se uporni moment spremeni z 1 na 2, se odpiranje vodilne lopatice zmanjša na 1, hitrost enote pa se ohrani.Zato se s spremembo obremenitve ustrezno spremeni tudi odprtina mehanizma za vodenje vode, tako da se hitrost hidrogeneracijske enote ohranja na vnaprej določeni vrednosti oziroma se spreminja po vnaprej določenem zakonu.Ta postopek je nastavitev hitrosti hidrogeneracijske enote., ali regulacija turbine.
3. PLC sistem za dvojno nastavitev hidravlične turbine
Regulator turbine nadzoruje odpiranje vodnih lopatic za prilagajanje pretoka v vodilo turbine, s čimer spreminja dinamični navor turbine in nadzoruje frekvenco turbinske enote.Vendar pa mora regulator med delovanjem vrtljive lopatične turbine z aksialnim tokom ne samo prilagajati odpiranja vodilnih lopatic, temveč tudi prilagajati kot lopatic glede na gib in vrednost vodne glave sledilnika vodilnih lopatic, tako da sta vodilna lopatica in lopatica povezani.Ohranite kooperativni odnos med njimi, to je koordinacijski odnos, ki lahko izboljša učinkovitost turbine, zmanjša kavitacijo lopatic in vibracije enote ter poveča stabilnost delovanja turbine.
Strojna oprema PLC krmilnega turbinskega sistema je v glavnem sestavljena iz dveh delov, in sicer PLC krmilnika in hidravličnega servo sistema.Najprej se pogovorimo o strukturi strojne opreme PLC krmilnika.
3.1 PLC krmilnik
PLC krmilnik je v glavnem sestavljen iz vhodne enote, osnovne enote PLC in izhodne enote.Vhodna enota je sestavljena iz A/D modula in digitalnega vhodnega modula, izhodna enota pa je sestavljena iz D/A modula in digitalnega vhodnega modula.PLC krmilnik je opremljen z LED digitalnim zaslonom za spremljanje parametrov PID sistema v realnem času, položaja sledilnika lopatice, položaja sledilnika vodilne lopatice in vrednosti vodne glave.Na voljo je tudi analogni voltmeter za spremljanje položaja sledilca lopatic v primeru okvare mikroračunalniškega krmilnika.
3.2 Hidravlični sistem spremljanja
Hidravlični servo sistem je pomemben del sistema krmiljenja lopatice turbine.Izhodni signal krmilnika je hidravlično ojačan za nadzor gibanja sledilnika lopatice, s čimer se prilagodi kot lopatic.Sprejeli smo kombinacijo elektrohidravličnega krmilnega sistema tipa glavnega tlačnega ventila za krmiljenje proporcionalnega ventila in tradicionalnega strojno-hidravličnega krmilnega sistema, da tvorimo vzporedni hidravlični krmilni sistem elektrohidravličnega proporcionalnega ventila in strojno-hidravličnega ventila, kot je prikazano na sliki 2. Sledi hidravlični sistem sistem za dvig turbinskih lopatic.
Hidravlični sistem za spremljanje turbinskih lopatic
Ko so krmilnik PLC, elektrohidravlični proporcionalni ventil in senzor položaja normalni, se za nastavitev sistema turbinskih lopatic uporablja elektrohidravlična proporcionalna krmilna metoda PLC, povratna vrednost položaja in kontrolna izhodna vrednost se prenašata z električnimi signali in signale sintetizira krmilnik PLC., obdelavo in odločanje, prilagodite odprtino ventila glavnega ventila za distribucijo tlaka skozi proporcionalni ventil za nadzor položaja sledilca lopatice in ohranite kooperativno razmerje med vodilno lopatico, vodno glavo in lopatico.Sistem turbinskih lopatic, ki ga krmili elektrohidravlični proporcionalni ventil, ima visoko sinergijsko natančnost, preprosto strukturo sistema, močno odpornost na onesnaževanje z oljem in je priročen za povezavo s krmilnikom PLC za tvorbo mikroračunalniškega avtomatskega krmilnega sistema.
Zaradi zadrževanja mehanskega veznega mehanizma v elektrohidravličnem proporcionalnem načinu krmiljenja mehanski priklopni mehanizem deluje tudi sinhrono, da spremlja stanje delovanja sistema.Če elektrohidravlični proporcionalni krmilni sistem PLC odpove, preklopni ventil deluje takoj, mehanski povezovalni mehanizem pa lahko v bistvu spremlja stanje delovanja elektrohidravličnega proporcionalnega krmilnega sistema.Pri preklopu je vpliv sistema majhen, sistem lopatic pa lahko gladko preide v način krmiljenja mehanskih povezav močno zagotavlja zanesljivost delovanja sistema.
Ko smo zasnovali hidravlični krog, smo preoblikovali telo ventila hidravličnega regulacijskega ventila, ujemajočo se velikost telesa ventila in puše ventila, velikost priključka telesa ventila in glavnega tlačnega ventila ter mehansko velikost ventila. ojnica med hidravličnim ventilom in glavnim ventilom za razdelitev tlaka je enaka originalu.Med montažo je treba zamenjati samo ohišje ventila hidravličnega ventila, drugih delov pa ni treba menjati.Struktura celotnega hidravličnega krmilnega sistema je zelo kompaktna.Na podlagi popolnega ohranjanja mehanskega sinergijskega mehanizma je dodan elektrohidravlični proporcionalni krmilni mehanizem, ki olajša vmesnik s krmilnikom PLC za realizacijo digitalnega nadzora sinergije in izboljša natančnost koordinacije sistema turbinskih lopatic.;Postopek namestitve in odpravljanja napak sistema je zelo enostaven, kar skrajša čas izpada hidravlične turbinske enote, olajša preoblikovanje hidravličnega krmilnega sistema hidravlične turbine in ima dobro praktično vrednost.Med dejanskim delovanjem na kraju samem je sistem visoko ocenjen s strani inženirskega in tehničnega osebja elektrarne in verjame se, da ga je mogoče popularizirati in uporabiti v hidravličnem servo sistemu upravljavca številnih hidroelektrarn.
3.3 Struktura sistemske programske opreme in način izvedbe
V sistemu turbinskih lopatic, ki ga krmili PLC, se metoda digitalne sinergije uporablja za uresničitev sinergijskega razmerja med vodilnimi lopaticami, vodno glavo in odprtino lopatic.V primerjavi s tradicionalno mehansko sinergijsko metodo ima metoda digitalne sinergije prednosti enostavnega obrezovanja parametrov, ima prednosti priročnega odpravljanja napak in vzdrževanja ter visoke natančnosti povezovanja.Programska struktura krmilnega sistema lopatice je v glavnem sestavljena iz funkcijskega programa za prilagajanje sistema, programa krmilnega algoritma in diagnostičnega programa.Spodaj obravnavamo metode realizacije zgornjih treh delov programa oz.Program nastavitvene funkcije vključuje predvsem podprogram sinergije, podprogram zagona lopatice, podprogram ustavljanja lopatice in podprogram razbremenitve lopatice.Ko sistem deluje, najprej identificira in presodi trenutno stanje delovanja, nato zažene programsko stikalo, izvede ustrezen podprogram nastavitvene funkcije in izračuna dano vrednost položaja sledilnika lopatice.
(1) Podprogram za povezovanje
Z modelnim testom turbinske enote lahko dobimo serijo izmerjenih točk na površini spoja.Tradicionalni mehanski zglobni odmik je izdelan na podlagi teh izmerjenih točk, digitalna metoda sklepov pa te izmerjene točke uporablja tudi za risanje niza sklepnih krivulj.Z izbiro znanih točk na asociacijski krivulji kot vozlišč in z uporabo metode kosično linearne interpolacije binarne funkcije lahko dobimo vrednost funkcije nevozlišč na tej asociacijski liniji.
(2) Podprogram za zagon lopatice
Namen preučevanja zakona o zagonu je skrajšati čas zagona agregata, zmanjšati obremenitev potisnega ležaja in ustvariti omrežne pogoje za generatorsko enoto.
(3) Podprogram za zaustavitev lopatice
Pravila zapiranja lopatic so naslednja: ko krmilnik prejme ukaz za izklop, se lopatice in vodilne lopatice zaprejo hkrati v skladu z razmerjem sodelovanja, da se zagotovi stabilnost enote: ko je odprtina vodilne lopatice manjša kot odprtina brez obremenitve, lopatice zaostajajo. Ko se vodilna lopatica počasi zapira, se kooperativni odnos med lopatico in vodilno lopatico ne ohranja več;ko hitrost enote pade pod 80 % nazivne hitrosti, se lopatica ponovno odpre do začetnega kota Φ0 in je pripravljena za naslednji zagon Priprava.
(4) Podprogram za zavrnitev obremenitve rezila
Zavrnitev obremenitve pomeni, da se enota z obremenitvijo nenadoma izključi iz električnega omrežja, zaradi česar sta enota in sistem za preusmeritev vode v slabem obratovalnem stanju, kar je neposredno povezano z varnostjo elektrarne in enote.Ko se obremenitev zmanjša, je regulator enakovreden zaščitni napravi, zaradi katere se vodilne lopatice in lopatice takoj zaprejo, dokler hitrost enote ne pade v bližino nazivne hitrosti.stabilnost.Zato se pri dejanskem zmanjšanju obremenitve lopatice na splošno odprejo pod določenim kotom.Ta odprtina je dosežena s preskusom zmanjšanja obremenitve dejanske elektrarne.Zagotavlja lahko, da ko enota zmanjša obremenitev, ni samo povečanje hitrosti majhno, ampak je tudi enota relativno stabilna..
4 Zaključek
Glede na trenutni tehnični status industrije regulatorjev hidravličnih turbin v moji državi se ta dokument sklicuje na nove informacije na področju nadzora hitrosti hidravlične turbine doma in v tujini ter uporablja tehnologijo programabilnega logičnega krmilnika (PLC) za nadzor hitrosti hidravlični turbinski generator.Programski krmilnik (PLC) je jedro sistema dvojne regulacije hidravlične turbine z aksialnim tokom.Praktična uporaba kaže, da shema močno izboljša natančnost koordinacije med vodilno lopatico in lopatico za različne pogoje vodne glave ter izboljša stopnjo izrabe vodne energije.
Čas objave: 11. februar 2022
