1. Вступ
Турбінний регулятор є одним із двох основних регулюючих пристроїв гідроелектростанцій.Він не тільки відіграє роль регулювання швидкості, але й здійснює перетворення різних робочих умов, частоти, потужності, фазового кута та інше керування гідроагрегатами та захищає водяне колесо.Завдання генераторної установки.Турбінні регулятори пройшли три стадії розвитку: механічні гідравлічні регулятори, електрогідравлічні регулятори та мікрокомп’ютерні цифрові гідравлічні регулятори.В останні роки в системи регулювання швидкості турбіни були впроваджені програмовані контролери, які мають сильну протизавадну здатність і високу надійність;просте та зручне програмування та експлуатація;модульна структура, хороша універсальність, гнучкість і зручне обслуговування;Він має переваги сильної функції контролю та здатності водіння;це практично перевірено.
У цій роботі запропоновано дослідження системи подвійного регулювання ПЛК гідравлічної турбіни, а програмований контролер використовується для реалізації подвійного регулювання напрямної лопатки та лопатки, що покращує точність координації напрямної лопатки та лопатки для різних головки води.Практика показує, що подвійна система управління покращує коефіцієнт використання водної енергії.
2. Система регулювання турбіни
2.1 Система регулювання турбіни
Основне завдання системи регулювання швидкості турбіни - відповідно змінювати відкривання напрямних лопаток турбіни через регулятор при зміні навантаження на енергосистему та відхиленні швидкості обертання агрегату, щоб швидкість обертання турбіни утримується в межах заданого діапазону, щоб генератор працював.Вихідна потужність і частота відповідають вимогам користувача.Основні завдання регулювання турбіни можна розділити на регулювання швидкості, регулювання активної потужності та регулювання рівня води.
2.2 Принцип регулювання турбіни
Гідрогенераторна установка - це агрегат, утворений з'єднанням гідротурбіни і генератора.Обертова частина гідрогенераторної установки являє собою тверде тіло, яке обертається навколо нерухомої осі, і його рівняння можна описати таким рівнянням:
У формулі
——Момент інерції обертової частини агрегату (кг м2)
——Кутова швидкість обертання (рад/с)
——Турбінний момент (Н/м), включаючи механічні та електричні втрати генератора.
——Момент опору генератора, який відноситься до моменту дії статора генератора на ротор, його напрямок протилежний напряму обертання, і представляє активну вихідну потужність генератора, тобто розмір навантаження.
При зміні навантаження відкривання направляючої лопатки залишається незмінним, а швидкість агрегату все ще може стабілізуватися на певному значенні.Оскільки швидкість буде відхилятися від номінального значення, недостатньо покладатися на здатність самобалансування для підтримки швидкості.Щоб зберегти швидкість агрегату на початковому номінальному значенні після зміни навантаження, на малюнку 1 видно, що необхідно відповідно змінити отвір напрямної лопатки.При зменшенні навантаження, коли момент опору змінюється від 1 до 2, відкривання направляючої лопатки зменшиться до 1, а швидкість агрегату буде збережена.Отже, зі зміною навантаження відповідно змінюється і отвір водонаправляючого механізму, так що швидкість роботи гідрогенератора підтримується на заданому значенні або змінюється за заданим законом.Цей процес є регулюванням швидкості роботи гідрогенераторної установки., або регулювання турбіни.
3. Система подвійного регулювання гідравлічної турбіни PLC
Регулятор турбіни має керувати відкриттям водонаправляючих лопатей для регулювання потоку в бігунок турбіни, тим самим змінюючи динамічний крутний момент турбіни і регулюючи частоту турбінного агрегату.Однак під час роботи осьової поворотної лопатевої турбіни регулятор повинен не тільки регулювати відкриття напрямних лопатей, але й регулювати кут лопатей бігуна відповідно до значення ходу і напору води лопатки напрямної, так, щоб напрямна лопатка і лопатка були з'єднані.Підтримуйте взаємозв’язок між ними, тобто взаємозв’язок координації, який може підвищити ефективність турбіни, зменшити кавітацію лопатей і вібрацію агрегату, а також підвищити стабільність роботи турбіни.
Апаратне забезпечення системи лопаткової турбіни управління PLC в основному складається з двох частин, а саме PLC-контролера та гідравлічної сервосистеми.Спочатку давайте обговоримо апаратну структуру контролера PLC.
3.1 Контролер ПЛК
Контролер ПЛК в основному складається з вхідного блоку, основного блоку ПЛК та вихідного блоку.Блок входу складається з A/D модуля та модуля цифрового входу, а вихідний блок складається з модуля D/A та модуля цифрового входу.Контролер ПЛК оснащений світлодіодним цифровим дисплеєм для спостереження в режимі реального часу за параметрами PID системи, положенням лопаток, що слідкують, і значенням напору води.Також передбачено аналоговий вольтметр для контролю положення лопастного повторювача в разі несправності контролера мікрокомп’ютера.
3.2 Гідравлічна система контролю
Гідравлічна сервосистема є важливою частиною системи управління лопатками турбіни.Вихідний сигнал контролера гідравлічно посилюється, щоб керувати переміщенням лопатки, регулюючи тим самим кут нахилу лопатей.Ми прийняли комбінацію електрогідравлічної системи керування пропорційним клапаном головного тиску та традиційної системи керування гідравлічною машиною, щоб сформувати паралельну гідравлічну систему керування електрогідравлічним пропорційним клапаном та машинно-гідравлічним клапаном, як показано на малюнку 2. система підйому для турбінних лопаток.
Гідравлічна система спостереження за лопатками турбін
Коли контролер PLC, електрогідравлічний пропорційний клапан і датчик положення є нормальними, електрогідравлічний метод пропорційного керування PLC використовується для регулювання системи лопатки турбіни, значення зворотного зв’язку положення та вихідне значення контролю передаються електричними сигналами, а сигнали синтезуються контролером ПЛК., обробки та прийняття рішень, регулюйте відкриття клапана головного клапана розподілу тиску через пропорційний клапан, щоб керувати положенням лопатки, а також підтримувати взаємозв’язок між направляючою лопаткою, водяною головкою та лопаткою.Лопаткова система турбіни, керована електрогідравлічним пропорційним клапаном, має високу точність синергії, просту структуру системи, сильну стійкість до забруднення нафтою і зручна для взаємодії з контролером PLC для формування системи автоматичного керування мікрокомп'ютером.
Завдяки збереженню механізму механічного зв’язку, в електрогідравлічному режимі пропорційного керування, механізм механічного зв’язку також працює синхронно для відстеження робочого стану системи.Якщо електрогідравлічна пропорційна система керування ПЛК виходить з ладу, перемикаючий клапан спрацює негайно, а механічний механізм зв’язку може в основному відстежувати робочий стан електрогідравлічної пропорційної системи керування.При перемиканні вплив на систему невеликий, і лопаткова система може плавно переходити в режим керування механічним асоціацією значною мірою гарантує надійність роботи системи.
Коли ми розробили гідравлічний контур, ми переробили корпус клапана гідравлічного регулюючого клапана, відповідний розмір корпусу клапана та втулки клапана, розмір з’єднання корпусу клапана та головного клапана тиску, а також механічний розмір клапана. шатун між гідравлічним клапаном і головним клапаном розподілу тиску такий же, як і оригінальний.Під час монтажу потрібно замінити тільки корпус клапана гідравлічного клапана, інші частини не потрібно міняти.Конструкція всієї гідравлічної системи управління дуже компактна.На основі повного збереження механічного механізму синергії додано електрогідравлічний пропорційний механізм керування для полегшення інтерфейсу з контролером ПЛК для реалізації цифрового керування синергією та покращення точності координації лопаткової системи турбіни.;А процес установки та налагодження системи дуже простий, що скорочує час простою гідротурбінного агрегату, полегшує трансформацію системи гідравлічного керування гідротурбіною та має хорошу практичну цінність.Під час фактичної експлуатації на місці, система високо оцінена інженерно-технічним персоналом електростанції, і вважається, що її можна популяризувати та застосовувати в гідравлічній системі сервоуправління багатьох ГЕС.
3.3 Структура системного програмного забезпечення та спосіб реалізації
У системі лопаткової турбіни, керованої PLC, метод цифрової синергії використовується для реалізації взаємозв’язку між напрямними лопатками, водяною головкою та отвором лопатки.У порівнянні з традиційним механічним методом синергії, цифровий метод синергії має переваги простого обрізання параметрів, має переваги зручного налагодження та обслуговування, а також високу точність асоціації.Структура програмного забезпечення системи керування лопатками в основному складається з функціональної програми регулювання системи, програми алгоритму керування та програми діагностики.Нижче ми обговоримо методи реалізації трьох вищевказаних частин програми відповідно.Програма функцій регулювання в основному включає підпрограму синергії, підпрограму запуску лопатки, підпрограму зупинки лопатки та підпрограму розвантаження лопатки.Коли система працює, вона спочатку визначає і оцінює поточний робочий стан, потім запускає програмний перемикач, виконує відповідну підпрограму функції регулювання та обчислює задане положення лопатевого повторювача.
(1) Підпрограма асоціації
За допомогою модельного випробування турбоагрегату можна отримати партію виміряних точок на поверхні з’єднання.Традиційний механічний шарнірний кулачок виготовляється на основі цих виміряних точок, а цифровий метод з’єднання також використовує ці вимірювані точки для малювання набору кривих з’єднання.Вибравши відомі точки на кривій асоціації як вузли та застосувавши метод кусково-лінійної інтерполяції двійкової функції, можна отримати значення функції невузлів на цій лінії асоціації.
(2) Підпрограма запуску лопатки
Метою вивчення закону пуску є скорочення часу пуску агрегату, зниження навантаження на підпірний підшипник, створення умов для електромережі для генераторного агрегату.
(3) Підпрограма зупинки лопатки
Правила закриття лопатей наступні: коли контролер отримує команду на вимкнення, лопатки та напрямні лопатки закриваються одночасно відповідно до взаємовідносин, щоб забезпечити стабільність пристрою: коли відкривання напрямної лопатки менше ніж відкриття холостого ходу, лопатки відстають. Коли напрямна лопатка повільно закривається, взаємозв'язок між лопаткою та напрямною лопаткою більше не підтримується;коли швидкість одиниці падає нижче 80% від номінальної, лопатка знову відкривається до початкового кута Φ0, готова до наступного запуску Підготовка.
(4) Підпрограма відхилення навантаження леза
Відмова від навантаження означає, що блок із навантаженням раптово відключається від електромережі, в результаті чого агрегат і система водовідведення знаходяться в поганому робочому стані, що безпосередньо пов’язано з безпекою електростанції та агрегату.Коли навантаження скидається, регулятор є еквівалентним захисному пристрою, який змушує напрямні лопаті та лопатки негайно закриватися, поки швидкість одиниці не впаде приблизно до номінальної швидкості.стабільність.Тому під час фактичного розвантаження лопатки зазвичай відкриваються на певний кут.Це відкриття досягається за допомогою випробування на зниження навантаження фактичної електростанції.Це може гарантувати, що коли пристрій скидає навантаження, не тільки збільшення швидкості буде невеликим, але й пристрій буде відносно стабільним..
4 Висновок
З огляду на поточний технічний стан індустрії регуляторів гідравлічних турбін моєї країни, ця стаття посилається на нову інформацію в області регулювання швидкості гідравлічної турбіни в країні та за кордоном, а також застосовує технологію програмованого логічного контролера (PLC) для регулювання швидкості гідравлічна турбогенераторна установка.Програмний контролер (PLC) є ядром системи подвійного регулювання гідравлічної турбіни лопатевого типу осьового потоку.Практичне застосування показує, що схема значно покращує точність координації між направляючою лопаткою та лопаткою для різних умов водяного напору та покращує коефіцієнт використання водної енергії.
Час розміщення: 11 лютого 2022 р
