новости компании о Роль и статус гидротурбинного управляющего в гидроэлектростанциях

Роль и статусГидротурбинаУправляющий гидроэлектростанциями

При работе электричества необходимо постоянно поддерживать баланс между источником питания и нагрузкой.Обеспечение хорошего качества электроэнергии является важной задачей в процессе производства электроэнергииОсновными показателями для измерения качества электрической энергии, как правило, являются напряжение и частота, за которыми следует форма волны.Отклонения в частоте серьезно повлияют на нормальную работу энергопользователейДля электродвигателей уменьшение частоты приведет к снижению скорости двигателя, что снизит производительность и повлияет на срок службы двигателя; наоборот,увеличение частоты приведет к увеличению скорости двигателяОсобенно в некоторых отраслях промышленности с строгими требованиями к скорости (такие как текстиль, бумажное производство и т.д.),частотные отклонения сильно повлияют на качество продукции и даже приведут к дефектным продуктамКроме того, частотные отклонения окажут более серьезное влияние на саму электростанцию.их выпуск резко упадет, когда частота уменьшится, что приводит к значительному снижению мощности котла или даже к аварийному отключению котла, что неизбежно приведет к дальнейшему снижению мощности системы,что приводит к дальнейшему снижению частоты системыКроме того, при работе на пониженной частоте лопасти турбины будут развивать трещины из-за повышенной вибрации, что сокращает срок службы турбины.если тенденция резкого снижения частоты системы не может быть своевременно остановлена, это неизбежно вызовет порочный круг и даже приведет к краху всей энергетической системы.

Согласно правилам энергетического сектора Китая, номинальная частота электросети составляет 50 Гц, а допустимое отклонение частоты для больших электросетей составляет ± 0,2 Гц.Для малых и средних электросетей, колебания нагрузки системы иногда могут достигать от 5% до 10% от их общей мощности; даже для крупных энергосистем колебания нагрузки часто достигают от 2% до 3%.Постоянное изменение нагрузки энергосистемы приводит к колебаниям частоты системыПоэтому,Основная задача регулирования турбины заключается в непрерывном регулировании выходной мощности турбиногенератора и поддержании скорости вращения (частоты) блока в пределах указанного номинального диапазона..

Вкратце,гидротурбинный управляющийявляется важным вспомогательным устройством для турбинного генератора, установленного на гидроэлектростанциях.Он координирует с вторичной схемы станции и компьютерной системы мониторинга для выполнения таких задач, как запуск и остановка турбины-генератор набор, увеличение или уменьшение нагрузки, а также аварийная отключение.и регулирование в зависимости от уровня водыКроме того, когда происходит сбой в электросети, он сотрудничает с выключателем, чтобы быстро и стабильно завершить процесс отторжения нагрузки,защищать турбинный агрегат и позволять ему как можно скорее восстановить номинальную скорость;.

В заключение основные задачи турбинного регулятора обобщены следующим образом:
◆ Нормальная работа установки
◆ Обеспечение безопасной работы установки
◆ Разумное распределение нагрузки между параллельными установками

Типы гидротурбинных управляющих

Классифицируемые по количеству управляемых объектов, они могут быть разделены на однорегулирующие и двурегулирующие.

• Как правило, одноустройственные регуляторы используются для различных фиксированных блоков реакционных турбин (например, турбины Фрэнсиса).и поток воды через лопатки турбины контролируется путем регулирования открытия гидных лопастей.

• Двойные регулирующие регуляторы используются для различных реакционных блоков с переменными лезвиями (например, турбины Каплана).Выход потока воды в турбину контролируется путем регулирования открытия ведущих лопастей и угол лопастей бегуновВ общем, устройства с переменным лезвием имеют скоординированное управление между гид-панелями и лезвиями бегунов.

Кроме того, импульсные турбины имеют более управляемые объекты, которые классифицируются как другой тип "многонасосных и многодефлекторных" или "многонасосных и однодефлекторных" регуляторов,специально предназначенные для импульсных турбинОбъекты управления регулятора варьируются в зависимости от количества игл и дефлекторов импульсной турбины.

2Гидротурбинные регуляторы, как правило, являются мехатронными продуктами в целом, а их механические части выполнения используют гидравлическое управление.их можно разделить на цифровые, шаговой и пропорционально-цифровой регуляторы.

• Цифровые регуляторы используют электромоторные клапаны для управления включением/выключением клапана с помощью цифровых импульсов, достигая эффекта управления включением/выключением сервомотора.

• Шаговые регуляторы используют ток для привода шагового двигателя, чтобы вращать вперед или назад, генерируя вертикальное смещение,и координировать с пилотным клапаном и главным распределительным клапаном для управления сервомотором.

• Пропорциональные сервоклапаши завершают электрогидравлическое преобразование с помощью пропорциональных контроллеров и основных распределительных клапанов.

3Классифицируются по используемому давлению масла, они делятся на обычные регулировщики давления масла и регулировщики высокого давления масла.

• Обычное давление масла: 2,5 МПа, 4,0 МПа, 6,3 МПа

• Высокое давление масла: обычно 16 МПа

Пропускная способность резервуара для масла под давлением определяется размером полости для масла сервомотора.

Классифицируются по мощности управляемого блока, они делятся на большие, средние и малые управляющие.

История развитияУправляющие гидротурбин

Гидротурбинные регуляторы имеют долгую историю применения в гидроэлектростанциях.а именно механический центробежный управляющий типа маятника, в котором открытие и закрытие турбины осуществлялось непосредственно по ремни.для открытия и закрытия в короткие сроки требуется большая регулирующая силаЭто привело к разработке механических регуляторов с усилением давления воды и усилением давления масла.Механико-гидравлические регуляторы достигли своего пикаВ 1944 году Швеция выпустила электрогидравлические регуляторы.

Китай начал разрабатывать электрогидравлические регуляторы еще в 1950-х годах, а в 1961 году на электростанции Люксихе был запущен первый самостоятельно изготовленный в Китае электрический регулятор.1960-70-е годы были периодом крупномасштабного развития электрогидравлических регуляторов..

Разработка электрических регуляторов в основном прошла через несколько этапов:

• Вакуумная трубка, где вакуумные трубки использовались в качестве электрических усилителей, и электрические частотные схемы измерения заменили механические центрифугиальные маятники.
• Позже транзисторы заменили вакуумные трубки, что привело к появлению электрогидравлических регуляторов транзистора.
• В 1970-х годах широкомасштабная технология интегральных схем быстро развивалась, и на турбинных регуляторах применялись операционные усилители интегральных схем.электрогидравлические регуляторы постепенно развивались от дискретных компонентов к интегральным схемам.

С развитием науки и технологий, после того как микропроцессоры появились на рынке в середине 1970-х,В конце 1970-х и начале 1980-х годов многие страны последовательно начали разрабатывать микрокомпьютерные управляющие.Первый в мире цифровой управляющий был разработан Канадой в начале 1970-х годов. В 1976 году Канада разработала цифровой управляющий в реальном времени, а в 1981 годубыли опубликованы результаты испытаний адаптивного регулятораКитай также начал разработку микрокомпьютерных регуляторов в начале 1980-х годов.Научно-технический университет Хуачжона начал исследования "Адаптивный переменный параметр PID микрокомпьютерный процессор для гидравлических турбинных генераторов", " который имел параметры PID, которые автоматически менялись в зависимости от условий работы блока (водная головка и открытие) и был адаптивным к неисправностям регулятором.

Практика доказала, что микрокомпьютерные регуляторы имеют множество преимуществ перед аналоговыми электрогидравлическими регуляторами:

• Программное обеспечение управляющих микрокомпьютеров гибко настроено.позволяющий устанавливать режимы и стратегии управления в соответствии с характеристиками системы регулирования турбины и специфическими требованиями каждой электростанцииТаким образом, микрокомпьютерные регуляторы продемонстрировали сильную жизнеспособность с момента своего появления.
• Применение микрокомпьютерных диагностических технологий и технологии отказоустойчивости помогает повысить надежность регуляторов.и сильные функции расширения микрокомпьютеров позволяют микрокомпьютерным регуляторам хорошо адаптироваться к требованиям компьютерных систем мониторинга на электростанциях.

В 1969 году американская компания Digital Equipment Corporation (DEC) успешно разработала программируемый логический контроллер (PLC).Япония и европейские страны также успешно разработали и начали производить программируемые контроллерыPLC стал предпочтительным продуктом для многих промышленных автоматических оборудований и систем управления из-за его надежности.включая ряд мер по борьбе с помехами в оборудовании, таких как фотоэлектрическая изоляция, электромагнитная экранизация и аналоговая/цифровая фильтрация, а также системное программное обеспечение с такими функциями, как таймер для сторожевых собак (WDT) и самопроверка оборудования и программного обеспечения.

Управляющие турбин являются важным базовым оборудованием для интегрированной автоматизации гидроэлектростанций.Их технический уровень и надежность напрямую влияют на безопасное производство электроэнергии и качество электроэнергии гидроэлектростанций, влияя таким образом на качество электроэнергии всех секторов национальной экономики.

Эволюция законов о контроле управляющих и структуры системы

Развитие контрольных законов в правительствах было быстрым:

• Самые ранние регуляторы (механические типы) были пропорциональными звеньями, образующими пропорциональные законы управления, обозначаемые символом P.
• Позже, большинство управляющих были разработаны с пропорционально-интегральных законов контроля, то есть, PI-тип управляющих, где я представляю интегральное действие.
• К концу 1950-х и началу 1960-х годов, с принятием регулирования ускорения, появились регуляторы с законами контроля P-I-D, где D представляет собой производный контроль.электрогидравлический регулятор FRVV-10S, произведенный шведской ASEA, и электрогидравлический регулятор RAPID французской NEYRPIC, оба имеют законы управления P-I-D.
• В середине 1970-х годов регуляторы PID были напрямую применены к турбинным регуляторам, что привело к появлению типов PID, т. е. регуляторов с параллельными пропорциональными (P), интегральными (I) и производными (D) связями.Интегральное действие здесь генерируется электрическими связями, который явно отличается от P-I-D регуляторов, где интегральное действие было генерировано сервоприводами давления масла.Этот регулятор типа PID имеет хорошие статические и динамические характеристики и является одним из более продвинутых регуляторов.
  (Примечание: P-I-D обозначает электрические регуляторы с законами управления P, I, D, включая регуляторы типа ускорения P-I-D; PID обозначает электрические регуляторы с параллельными связями P, I, D, содержащими P, I,D законы о контроле.)

До 1960-х годов большинство управляющих использовали законы контроля ПИ. После 1970-х годов электрогидравлические управляющие производили широко принятые во всем мире законы контроля ПИ,поскольку внедрение программного обеспечения для регулирования скорости значительно улучшило качество регулирования частотного управления.

Исследования и применение передовых законов контроля

В последние годы, с развитием технологии микрокомпьютеров и теории управления, исследования по применению передовых законов управления на турбинных регуляторов были полностью запущены, в том числе:оптимальное управление, управление обратной связью состояния, адаптивное управление, предсказательное управление, нечеткое управление, адаптивное управление параметрами переменных, управление переменной структурой, стратегии управления переменной структурой в скользящем режиме,и управление сигналом компенсации давления воды.

• Появление программируемых логических контроллеров (ПЛК) влило новую энергию в управление турбинными регуляторами, интегрируя несколько функций управления, значительно улучшив производительность управления,и упрощение структуры электроустройствПрактика в последующих исследованиях и разработках и производстве доказала, что использование ПЛК в качестве центра управления турбинными регуляторами постепенно стало основным.формирующие основу для разработки различных типов регуляторов различными производителями.
• Разработка и ввод в эксплуатацию цифровых управляющих клапанов ознаменовали собой начало реформ в механической части управляющих.Электрогидравлическое преобразовательное звено (устранено) зависимость от главного распределительного клапана, с низкой стоимостью, стабильной производительностью и низкими требованиями к качеству нефти, что значительно способствовало быстрому развитию небольших гидроэлектростанций впоследствии.
• Импульсные турбинные агрегаты оснащены короткими сервомоторными ходами и множественными объектами управления.Разработка и ввод в эксплуатацию этого регулятора накопил опыт для последующих исследований на специальных импульсных регуляторов.
• Дальнейшее развитие электрогидравлических преобразовательных связей позволило достичь совместного существования двойных режимов преобразования (взаимно поддерживающих), не вмешивающихся,позволяет одному звену работать в то время как другое находится под обслуживаниемБлагодаря успешным опытам работы на нескольких гидроэлектростанциях, он стал предпочтительным продуктом для крупных гидроэлектростанций.

Показатели эффективности

• Диапазон регулировки сервомотора с гидром: 3 ‰ 100 с

• Диапазон регулировки сервомотора с гидром: 3 ‰ 100 с

• Диапазон регулировки сервомотора лопатки бегуна время полного закрытия: 10 ‰ 120 с

• Диапазон регулировки сервомотора лопасти бегуна Время полного открытия: 10-120 С

• Диапазон регулировки частоты: 45-55 Гц

• Диапазон регулировки постоянного падения скорости: 0~10%

• Диапазон корректировки пропорциональной прибыли: 0,520

• Диапазон регулировки интегрального усиления: 0,05 ‰ 10 1/s

• Диапазон корректировки прибыли производных: 0,010 s

• Диапазон регулировки искусственной мертвой зоны: 0±1,5%

• Смертная зона скорости, измеренная к основному сервомотору: ≤ 0,02%

• После того, как турбина отбрасывает 25% нагрузки, время неработания сервомотора: ≤0,2 с

• Нелинейность кривой статических характеристик: ≤ 0,5%

• При 3-минутной автоматической работе без нагрузки относительная колебания скорости установки: ≤±0,15%.

• После отторжения 100% номинальной нагрузки количество колебаний скорости превышает 3%: ≤2 раза; относительное значение непрерывного колебания скорости блока, вызванного регулятором: ≤±0,15%.

• С момента отталкивания загрузки агрегатом до отклонения относительной скорости менее ± 1%,соотношение времени регулирования к времени от отторжения нагрузки до максимальной скорости должно быть ≤15 для реакционных турбин средней/низкой скорости и импульсных турбин.; для блоков, снабжающих электростанцию электроэнергией после отключения от сети, минимальная относительная скорость блока после отторжения нагрузки должна быть ≥0.9.

2.4.4 Надежность системы управляющих

• Доступность в автоматическом режиме: > 99,99%

• Доступность в автоматическом + ручном режиме: 100%

• Среднее время между первыми сбоями (с момента приема на месте): ≥ 35 000 часов

• Период капитального ремонта: 10 лет

• Срок службы до вывода из эксплуатации: > 20 лет