Unternehmensnachrichten über Die Rolle und der Status des Hydroturbinenreglers in Wasserkraftwerken

Die Rolle und der Status derWasserkraftanlageGouverneur in Wasserkraftwerken

Wenn der Strom betrieben wird, muss das Gleichgewicht zwischen Stromversorgung und Last ständig gewahrt werden.Sicherstellung der guten Qualität der elektrischen Energie ist eine wichtige Aufgabe im StromerzeugungsprozessDie wichtigsten Indikatoren für die Messung der Qualität der elektrischen Energie sind in der Regel Spannung und Frequenz, gefolgt von der Wellenform.Abweichungen in der Frequenz beeinträchtigen den normalen Betrieb von Stromnutzern ernsthaftBei Elektromotoren wird durch eine Verringerung der Frequenz die Drehzahl des Motors sinken, wodurch die Produktivität und die Lebensdauer des Motors beeinträchtigt werden; umgekehrtEine Erhöhung der Frequenz wird dazu führen, dass die Drehzahl des Motors steigt, insbesondere in bestimmten Industriezweigen mit strengen Geschwindigkeitsanforderungen (z. B. Textilindustrie, Papierindustrie usw.),Häufigkeitsabweichungen beeinträchtigen die Produktqualität erheblich und führen sogar zu defekten ProduktenFerner haben Frequenzentfernungen schwerwiegendere Auswirkungen auf das Kraftwerk selbst, zum Beispiel bei Wärmekraftwerken, bei Zentrifugalmaschinen wie Wasserpumpen und Lüftern.Ihre Leistung wird stark sinken, wenn die Frequenz abnimmt, wodurch die Leistung des Kessels erheblich reduziert oder sogar ein Notschalter des Kessels ausgelöst wird, was unweigerlich die Leistung des Systems weiter verringert,Dies führt zu einem weiteren Rückgang der SystemfrequenzAußerdem werden bei einem Betrieb mit reduzierter Frequenz Risse in den Turbinenblättern durch erhöhte Vibrationen entstehen, wodurch die Lebensdauer der Turbine verkürzt wird.wenn der Trend zu einem starken Rückgang der Systemfrequenz nicht rechtzeitig gestoppt werden kann, wird es unweigerlich zu einem Teufelskreis führen und sogar zum Zusammenbruch des gesamten Machtsystems führen.

Gemäß den Vorschriften des chinesischen Stromsektors beträgt die Nennfrequenz des Stromnetzes 50 Hz und die zulässige Frequenzabweichung für große Stromnetze ± 0,2 Hz.Für kleine und mittlere StromnetzeDie Schwankungen der Systemlast erreichen manchmal 5% bis 10% ihrer Gesamtkapazität; selbst bei großen Stromversorgungssystemen erreichen die Schwankungen oft 2% bis 3%.Die kontinuierliche Veränderung der Last des Stromsystems führt zu Schwankungen der SystemfrequenzDaherDie grundlegende Aufgabe der Turbinenregelung besteht darin, die Ausgangsleistung des Turbinengeneratorensatzes kontinuierlich anzupassen und die Drehgeschwindigkeit (Frequenz) des Geräts innerhalb des angegebenen Nennbereichs zu halten..

Zusammenfassend kann gesagt werden, daßWasserkraftanlagenreglerist eine wichtige Hilfsvorrichtung für den Turbinengenerator in Wasserkraftwerken.Es koordiniert sich mit dem sekundären Stromkreis und dem Computerüberwachungssystem der Station, um Aufgaben wie das Starten und Stoppen des Turbinengeneratorensatzes zu erledigenDer Turbinenregler kann auch mit anderen Geräten zusammenarbeiten, um Aufgaben wie automatische Erzeugungskontrolle, Gruppenkontrolle,und Regulierung nach dem WasserstandAußerdem arbeitet es bei einem Störungsschaden im Stromnetz mit dem Auslöser zusammen, um schnell und stabil den Prozeß der Ablehnung der Last abzuschließen.Schutz der Turbineinheit und so rasche Wiederherstellung der Nenngeschwindigkeit.

Abschließend werden die grundlegenden Aufgaben des Turbinenreglers wie folgt zusammengefaßt:
◆ Normaler Betrieb des Geräts
◆ Sicherstellung des sicheren Betriebs der Einheit
◆ Vernünftige Verteilung der Belastungen auf parallele Einheiten

Typen von Wasserkraftanlagenreglern

Nach der Anzahl der gesteuerten Objekte klassifiziert, können sie in einmalig einstellende und doppelt einstellende Regler unterteilt werden.

• In der Regel werden für verschiedene Festblätteranlagen von Reaktionsturbinen (z. B. Francis-Turbine) einmalig einstellbare Regler eingesetzt.und der Wasserfluss durch die Turbinenblätter wird durch Anpassung der Öffnung der Führungsschienen gesteuert.

• Bei verschiedenen Reaktionsblättern (z. B. Kaplan-Turbinen) werden Doppelregler eingesetzt.Der Wasserfluss zur Turbine wird durch Anpassung der Öffnung der Führungsschienen und des Winkels der Laufblätter gesteuertIm Allgemeinen verfügen variable Blade-Einheiten über eine koordinierte Steuerung zwischen Führungsschienen und Laufblättern.

Darüber hinaus verfügen Impulsturbinen über mehr gesteuerte Objekte, die als eine andere Art von "Multi-Düsen und Multi-Deflektor" oder "Multi-Düsen & Ein-Deflektor" -Regler eingestuft werden,mit einer Leistung von mehr als 50 W undDie Steuerungsgegenstände des Reglers variieren je nach Anzahl der Düsennadeln und Deflektoren der Impulsturbine.

2Hydroturbine-Regler sind im allgemeinen mechatronische Produkte, deren mechanische Ausführungsteile hydraulisch gesteuert werden.Sie können in digitaleIn der Regel werden digitale und proportionale Typen kombiniert.

• Digitale Regler bedienen sich von Magnetventilen, um das Ein-/Ausmachen des Ventils mit digitalen Impulsen zu steuern, wodurch die Ein-/Ausmache des Servomotors gesteuert wird.

• Schrittregelungen nutzen Strom, um den Schrittmotor vorwärts oder rückwärts zu drehen, wodurch eine vertikale Verschiebung erzeugt wird,und koordinieren mit dem Pilotanlageventil und dem Hauptverteilungsventil, um das Ein-/Ausfahren des Servomotors zu steuern.

• Proportionelle Servoventile vollenden die elektrohydraulische Umwandlung durch proportionale Steuerungen und Hauptverteilventile.

3Sie werden nach dem verwendeten Öldruck klassifiziert und unterteilen sich in herkömmliche und hohe Öldruckregulierungen.

• Herkömmliche Öldrucke: 2,5 MPa, 4,0 MPa, 6,3 MPa

• Hoher Öldruck: im Allgemeinen 16 MPa

Die Kapazität des Druckölbehälters wird durch die Größe des Ölhöhlens des Servomotors bestimmt.

Sie werden nach der Kapazität der gesteuerten Einheit in große, mittlere und kleine Steuerungen eingeteilt.

EntwicklungsgeschichteWasserkraftanlagen

Hydroturbine-Gouverneure haben eine lange Geschichte der Anwendung in Wasserkraftwerken.mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,, bei der das Öffnen und Schließen der Turbine direkt durch einen Gurt angetrieben wurde.eine große Regulierungskraft für das Öffnen und Schließen innerhalb kurzer Zeit erforderlich istDies führte zur Entwicklung mechanischer Regler mit Wasserdruckverstärkung und Öldruckverstärkung.Mechanisch-hydraulische Regler erreichten ihren HöhepunktSchweden produzierte 1944 elektrohydraulische Regler.

China begann bereits in den 1950er Jahren mit der Entwicklung von elektrohydraulischen Reglern, und 1961 wurde Chinas erster selbst hergestellter elektrischer Regler im Liuxihe-Kraftwerk in Betrieb genommen.Die 1960er bis 1970er Jahre waren eine Periode der groß angelegten Entwicklung von elektrohydraulischen Reglern.

Die Entwicklung der elektrischen Regler hat in etwa mehrere Phasen durchlaufen:

• Die Vakuumröhrchenstufe, bei der Vakuumröhrchen als elektrische Verstärker verwendet wurden, und elektrische Frequenzmessschaltungen ersetzten mechanische Zentrifugalpendel.
• Später ersetzten Transistoren Vakuumröhren und führten zu elektrohydraulischen Reglern des Transistortyps.
• In den 1970er Jahren entwickelte sich die groß angelegte Schaltkreistechnologie rasch, und an Turbinenreglern wurden integrierte Schaltkreis-Betriebsverstärker eingesetzt.Elektrohydraulische Regler entwickelten sich allmählich von diskreten Komponenten zu integrierten Schaltkreisstrukturen.

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, nachdem Mikroprozessoren Mitte der 1970er Jahre auf den Markt kamen,In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren begannen viele Länder sukzessive, Mikrocomputer-Gouverneure zu entwickeln.Der erste digitale Steuergerät der Welt wurde von Kanada in den frühen 1970er Jahren entwickelt.Die Ergebnisse der Prüfungen mit einem anpassungsfähigen Regler wurden veröffentlicht.Die Entwicklung von Mikrocomputer-Gouverneuren begann in China Anfang der 80er Jahre.Die Huazhong Universität für Wissenschaft und Technologie begann mit der Erforschung des "Adaptive Variable-Parameter PID-Mikrocomputer-Prozessor-Gouverneurs für Hydraulikturbinengeneratoren"," mit PID-Parametern, die sich automatisch mit den Betriebsbedingungen der Einheit (Wasserkopf und Öffnung) änderten, und einem fehleranpassungsfähigen Regler.

Die Praxis hat gezeigt, dass Mikrocomputer-Legerer viele Vorteile gegenüber analogen elektrohydraulischen Reglern haben:

• Die Software der Mikrocomputer-Regler ist flexibel konfiguriert.die Einstellung von Steuerungsarten und -strategien gemäß den Merkmalen des Turbinenregelungssystems und den spezifischen Anforderungen jedes Kraftwerks ermöglichtDaher haben Mikrocomputerregler seit ihrer Entstehung eine starke Vitalität gezeigt.
• Die Anwendung der Mikrocomputer-Diagnosetechnologie und der fehlertoleranten Technologie trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit der Regler zu verbessern.Die hohe Ausdehnung der Mikrocomputer ermöglicht es ihnen, sich den Anforderungen von Computerüberwachungssystemen in Kraftwerken gut anzupassen..

1969 entwickelte die amerikanische Firma Digital Equipment Corporation (DEC) erfolgreich den "Programmierbaren Logikcontroller (PLC) ".Japan und europäische Länder haben ebenfalls erfolgreich entwickelt und begonnen, programmierbare Steuerungen zu produzierenPLC ist aufgrund seiner Zuverlässigkeit zum bevorzugten Produkt für viele industrielle automatische Steuerungsgeräte und -systeme geworden.einschließlich einer Reihe von Störungsbekämpfungsmaßnahmen in der Hardware, wie z. B. photoelektrische Isolierung, elektromagnetische Abschirmung und analoge/digitale Filterung sowie Systemsoftware mit Funktionen wie Wachhund-Timer (WDT) und Selbstkontrolle von Hardware und Software.

Die Turbinenregulierungen sind wichtige Grundgeräte für die integrierte Automatisierung von Wasserkraftwerken.Ihr technisches Niveau und ihre Zuverlässigkeit beeinflussen unmittelbar die sichere Stromerzeugung und die Stromqualität von Wasserkraftwerken, was die Stromqualität aller Sektoren der Volkswirtschaft beeinflusst.

Entwicklung der Kontrollgesetze und der Systemstruktur der Gouverneure

Die Entwicklung der Kontrollgesetze in den Regierungen ist rasch verlaufen:

• Die frühesten Regler (mechanische Typen) waren proportionale Verbindungen, die proportionale Steuerungsgesetze bildeten, die durch das Symbol P bezeichnet wurden.
• Später wurden die meisten Steuerungen mit proportional-integralen Steuerungsgesetzen entworfen, d.h. PI-Typ Steuerungen, bei denen ich die integrale Aktion darstelle.
• In den späten 1950er und frühen 1960er Jahren, mit der Annahme der Beschleunigung Regulierung, Gouverneure mit P-I-D-Kontrollgesetze entstanden, wo D Ableitungskontrolle darstellt.Der von ASEA in Schweden hergestellte elektrohydraulische Regler FRVV-10S und der von NEYRPIC in Frankreich hergestellte elektrohydraulische Regler RAPID verfügen beide über P-I-D-Steuerelemente.
• In der Mitte der 1970er Jahre wurden PID-Regler direkt auf Turbinenregler angewendet, was zu PID-Typen führte, dh Regler mit parallelen proportionalem (P), Integral (I) und abgeleiteten (D) Verbindungen.Die Integralwirkung wird hier durch elektrische Verbindungen erzeugt., die sich deutlich von den P-I-D-Glühlern unterscheidet, bei denen die integrierte Aktion durch Öldruckservos erzeugt wurde.Dieser PID-Typ-Glühler weist gute statische und dynamische Eigenschaften auf und ist einer der fortschrittlichsten.
  (Anmerkung: P-I-D bezeichnet elektrische Regler mit P, I, D-Steuerungsgesetzen, einschließlich P-I-D-Beschleunigungsregler; PID bezeichnet elektrische Regler mit P, I, D-Verbindungen parallel, die P, I,D Kontrollvorschriften(Siehe unten.)

Vor den 1960er Jahren verwendeten die meisten Regler PI-Kontrollgesetze. Nach den 1970er Jahren produzierten elektrohydraulische Regler weltweit weit verbreitete PID-Kontrollgesetze,Da die Einführung der Drehzahl-Derivat-Regulierungssoftware die Regulierungskvalität der Frequenzsteuerung erheblich verbessert hat.

Forschung und Anwendung fortgeschrittener Kontrollgesetze

In den letzten Jahren wurden mit der Entwicklung der Mikrocomputertechnologie und der Steuerungstheorie die Forschungen zur Anwendung fortgeschrittener Steuerungsgesetze auf Turbinenregler vollständig aufgenommen, darunter:optimale Kontrolle, Zustandsrückkopplungssteuerung, adaptive Steuerung, prädiktive Steuerung, verschwommene Steuerung, adaptive variable Parametersteuerung, variable Struktursteuerung, Schieberegelungsstrategie für variable Struktursteuerung,und Wasserdruckkompensationssignalsteuerung.

• Das Aufkommen von Programmierbaren Logik-Controllern (PLC) hat die Steuerung der Turbinenregulierungen mit einer Vielzahl von Steuerungsfunktionen neu angekurbelt, was die Steuerungsleistung erheblich verbessert hat.und die Vereinfachung der Struktur elektrischer SteuergeräteDie Praxis in der anschließenden FuE und Produktion hat gezeigt, daß die Verwendung von PLC als Steuerungskern von Turbinenreglern allmählich zum Mainstream wurde.die Grundlage für die Entwicklung verschiedener Governor-Typen durch verschiedene Hersteller bildet.
• Die Entwicklung und Inbetriebnahme von digitalen Ventil-Glühgeräten markierte den Beginn von Reformen im mechanischen Teil der Glühgeräte.Die elektrisch-hydraulische Umwandlungsanlage (entfernt) von der Abhängigkeit vom Hauptverteilventil, mit niedrigen Kosten, stabiler Leistung und geringen Anforderungen an die Ölqualität, die die rasche Entwicklung kleiner Wasserkraftwerke in der Folge wesentlich unterstützten.
• Impulsturbineinheiten verfügen über kurze Servomotor-Schläge und mehrere Steuerobjekte.Die Entwicklung und Inbetriebnahme dieses Reglers sammelte Erfahrungen für die spätere Forschung an speziellen Impulsreglern..
• Durch die Weiterentwicklung der elektrohydraulischen Umwandlungsverbindungen wurde die Koexistenz von zwei Umwandlungsmodus (zwischen sich unterstützender), nicht störender,eine Verbindung während der Wartung der anderen Funktionieren lässtMit erfolgreichen Betriebserfahrungen in mehreren Kraftwerken ist es zum bevorzugten Produkt für große Wasserkraftwerke geworden.

Leistungsindikatoren

• Einstellungsbereich des Servomotors mit Führungsschläufer, Vollschließzeit: 3·100 S

• Einstellungsbereich des Servomotors der Führungsschublade Vollöffnungszeit: 3 ̊100 S

• Einstellungsbereich des Servomotors der Läuferblätter Vollschließzeit: 10 ‰ 120 S

• Einstellungsbereich des Servomotors für die Laufblätter Vollöffnungszeit: 10-120 S

• Frequenzbereinigungsbereich: 45-55 Hz

• Einstellungsbereich der permanenten Drehzahlverlagerung: 0­10%

• Anpassungsspielraum des Verhältnisgewinns: 0,5 ¢20

• Anpassungsspielraum des Integralgewinns: 0,05 ‰ 10 1/s

• Anpassungsbereich des Derivatgewinns: 0,010 s

• Anpassungsspielraum der künstlichen Toten Zone: 0±1,5%

• Drehzahl toter Bereich, gemessen auf den Hauptservomotor: ≤ 0,02%

• Nachdem die Turbine 25% Belastung abgelehnt hat, ist die Nichtbetriebszeit des Servomotors ≤0,2 s

• Nichtlinearität der statischen Eigenschaftskurve: ≤ 0,5%

• Während eines 3-minütigen automatischen Betriebs ohne Last schwankt die relative Drehzahl des Geräts: ≤±0,15%.

• Nach Abstoßung der Nennlast von 100% die Anzahl der Drehzahlschwankungen von mehr als 3%: ≤ 2 mal; der relative Wert der durch den Regler verursachten kontinuierlichen Drehzahlschwankung der Einheit: ≤±0,15%.

• Ab dem Zeitpunkt, an dem die Einheit die Last ablehnt, bis die relative Geschwindigkeitsabweichung weniger als ± 1% beträgt,Das Verhältnis zwischen der Regelzeit und der Zeit von der Abstoßung der Last bis zur höchsten Drehzahl sollte bei Reaktionsturbinen mit mittlerem/niedrigem Aufsatz und Impulsturbinen ≤15 betragen.Für Einheiten, die das Kraftwerk nach dem Abschalten vom Netz mit Strom versorgen, sollte die relative Mindestgeschwindigkeit der Einheit nach Abstoßung der Last ≥ 0 betragen.9.

2.4.4 Zuverlässigkeit des Governorsystems

• Verfügbarkeit im automatischen Modus: > 99,99%

• Verfügbarkeit im automatischen + manuellen Modus:

• Durchschnittszeit zwischen ersten Ausfällen (ab Abnahme vor Ort): ≥ 35.000 Stunden

• Überholungszeit: 10 Jahre

• Lebensdauer vor Stilllegung: > 20 Jahre