RU138951U1 - HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR - Google Patents
HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU138951U1 RU138951U1 RU2013151415/06U RU2013151415U RU138951U1 RU 138951 U1 RU138951 U1 RU 138951U1 RU 2013151415/06 U RU2013151415/06 U RU 2013151415/06U RU 2013151415 U RU2013151415 U RU 2013151415U RU 138951 U1 RU138951 U1 RU 138951U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- controller
- hydraulic turbine
- hydraulic
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Цифровой регулятор частоты вращения гидротурбины, характеризующийся тем, что включает задатчик частоты вращения гидротурбины, контроллер регулятора гидротурбины, контроллер следящей системы, выходы которых последовательно соединены через электрогидравлический преобразователь с гидротурбиной, датчик обратной связи положения направляющего аппарата, датчики частоты вращения гидротурбины, модули быстрого счета и модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, причем выходы датчиков частоты вращения гидротурбины соединены с входами модулей быстрого счета, а выходы последних, через модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, соединены со вторым входом контроллера регулятора гидротурбины, при этом выходы электрогидравлического преобразователя и датчика обратной связи положения направляющего аппарата соединены соответственно со вторым и третьим входами контроллера следящей системы.A digital regulator of the hydraulic turbine speed, characterized by the fact that it includes a hydraulic turbine speed generator, a hydraulic turbine regulator controller, a tracking system controller, the outputs of which are connected in series through an electro-hydraulic converter with a hydraulic turbine, a guide vane position feedback sensor, hydraulic turbine speed sensors, fast counting modules, and a module for selecting a channel for measuring the frequency of rotation of a hydraulic turbine, and the outputs of the speed sensors of the hydraulic turbine are connected to the inputs of the fast counting modules, and the outputs of the latter, through the module for selecting the channel for measuring the speed of the hydraulic turbine, are connected to the second input of the controller of the hydraulic turbine regulator, while the outputs of the electrohydraulic converter and the return sensor the connections of the position of the guide vane are connected, respectively, with the second and third inputs of the controller of the tracking system.
Description
Заявляемая полезная модель относится к гидромашиностроению и предназначена для выполнения функций автоматического регулирования частоты и активной мощности гидротурбины, а также для управления открытием регулирующих органов гидротурбины в переходных режимах работы гидроагрегата при пуске, остановке и сбросе нагрузки.The inventive utility model relates to hydraulic engineering and is designed to perform the functions of automatic regulation of the frequency and active power of the turbine, as well as to control the opening of the regulating organs of the turbine in transient operation of the hydraulic unit when starting, stopping and dumping the load.
Из уровня техники известны регуляторы частоты вращения частоты и активной мощности гидротурбины, содержащие задатчик частоты вращения гидротурбины, электрогидравлический преобразователь, датчик обратной связи положения направляющего аппарата (НА), датчики частоты вращения гидротурбины, модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины и гидротурбину, в которой находятся исполнительные механизмы (см., например, В.А. Пивоваров «Проектирование и расчет систем регулирования гидротурбин», Ленинград, «Машиностроение», 1973; патент РФ на полезную модель №68604, МПК F03B 15/00, опубл. 27.11.2007; патент РФ №2292483, МПК F03B 15/12, опубл. 27.01.2007).The prior art regulators of the frequency of rotation of the frequency and active power of a hydraulic turbine, comprising a speed controller of a hydraulic turbine, an electro-hydraulic converter, a feedback sensor of the position of the guide apparatus (HA), a speed sensor of a hydraulic turbine, a module for selecting a channel for measuring the frequency of rotation of a hydraulic turbine and a hydraulic turbine in which executive mechanisms (see, for example, V. A. Pivovarov “Design and calculation of hydraulic turbine control systems”, Leningrad, “Mechanical Engineering”, 1973; ie the Russian Federation for useful model №68604, IPC F03B 15/00, published on 27.11.2007;. RF patent №2292483, IPC F03B 15/12, published on 27.01.2007)..
Однако известные построения регуляторов частоты вращения выполнены на другой технической базе и имеют некоторые недостатки, которые вызывают периодическое изменение измеряемых показаний частоты вращения и, следовательно, долгое время выхода на холостой ход гидротурбины с готовностью к включению в сеть:However, the known constructions of the speed controllers are made on a different technical basis and have some drawbacks that cause a periodic change in the measured readings of the speed of rotation and, consequently, a long time to go idle of the turbine with the readiness to turn on the network:
- измерение частоты вращения гидротурбины при использовании аналоговых датчиков происходит с недостаточной точностью, что приводит к изменению 1-го и(или) 2-го знака после запятой в измеренных показаниях, что в свою очередь предполагает большее пропорциональное воздействие при корректировке этого изменения. Возможно возникновение нескольких волн перерегулирования, достаточных для отказа от включения генератора турбины в сеть;- the measurement of the speed of the hydraulic turbine when using analog sensors occurs with insufficient accuracy, which leads to a change in the 1st and (or) 2nd decimal place in the measured readings, which in turn implies a greater proportional effect when correcting this change. Several overshoot waves may occur that are sufficient to refuse to turn on the turbine generator in the network;
- в результате долгой подстройки частоты вращения гидротурбины к 100% увеличивается время выхода на режим холостого хода (ХХ) с готовностью включения в сеть.- as a result of a long adjustment of the frequency of rotation of the hydraulic turbine to 100%, the time to reach idle (XX) time increases with the readiness to turn on the network.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины, обеспечивающего оптимальное управление гидротурбиной на этапах пуска и остановки и обладающего повышенной точностью измерения частоты вращения гидротурбины с уменьшением времени выхода на XX и последующим включением в сеть.The task to which the claimed utility model is directed is to create a digital turbine speed controller that provides optimal control of the turbine at the start and stop stages and has increased accuracy of measuring the speed of the turbine with a decrease in exit time by XX and subsequent connection to the network.
Технический результат выражается в улучшении условий вывода гидротурбины на XX и повышении качества регулирования частоты вращения гидротурбины и надежности работы системы в целом.The technical result is expressed in improving the conditions for the output of the turbine at XX and improving the quality of regulation of the frequency of rotation of the turbine and the reliability of the system as a whole.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что цифровой регулятор частоты вращения гидротурбины включает задатчик частоты вращения гидротурбины, контроллер регулятора гидротурбины, контроллер следящей системы, выходы которых последовательно соединены через электрогидравлический преобразователь с гидротурбиной, датчик обратной связи положения направляющего аппарата, датчики частоты вращения гидротурбины, модули быстрого счета и модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, причем выходы датчиков частоты вращения гидротурбины соединены с входами модулей быстрого счета, а выходы последних, через модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, соединены со вторым входом контроллера регулятора гидротурбины, при этом выходы электрогидравлического преобразователя и датчика обратной связи положения направляющего аппарата соединены соответственно со вторым и третьим входами контроллера следящей системы.The task underlying the present utility model, with the achievement of the claimed technical result, is achieved by the fact that the digital turbine speed controller includes a turbine speed controller, a turbine controller, a servo controller, the outputs of which are connected in series through an electro-hydraulic converter with a turbine, and a return sensor connection of the position of the guide apparatus, turbine speed sensors, quick counting modules and a channel selection module the frequency of rotation of the turbine, and the outputs of the sensors of the frequency of rotation of the turbine are connected to the inputs of the quick counting modules, and the outputs of the latter, through the module for selecting the channel for measuring the frequency of rotation of the turbine, are connected to the second input of the controller of the regulator of the turbine, while the outputs of the electrohydraulic converter and the feedback sensor of the position of the guide apparatus connected respectively with the second and third inputs of the controller of the tracking system.
Включение в схему заявляемого регулятора двух независимых контроллеров: контроллера регулятора гидротурбины и контроллера следящей системы, позволило разделить функции выполнения алгоритмов и слежения за обратной связью с воздействием на исполнительные механизмы, что в свою очередь повышает надежность работы системы в целом, при этом контроллер следящей системы позволяет чаще отслеживать положение главного золотника, что в свою очередь повышает качество регулирования открытия направляющего аппарата.The inclusion in the circuit of the claimed controller of two independent controllers: the controller of the turbine controller and the controller of the servo system, made it possible to separate the functions of performing algorithms and tracking feedback with the effect on the actuators, which in turn increases the reliability of the system as a whole, while the servo system controller allows more often monitor the position of the main spool, which in turn improves the quality of regulation of the opening of the guide vane.
Введение в дублированные каналы датчиков частоты вращения гидротурбины модулей быстрого счета позволяет определять частоту вращения гидротурбины во всем диапазоне (от 1% до 200%) с точностью до 6-го знака после запятой не зависимо от времени цикла основного контроллера регулятора гидротурбины, что в свою очередь повышает качество регулирования частоты вращения гидротурбины.The introduction of quick counting modules into the duplicated channels of the turbine’s rotational speed sensors allows the turbine’s rotational speed to be determined over the entire range (from 1% to 200%) with an accuracy of 6 decimal places, regardless of the cycle time of the main turbine regulator controller, which in turn improves the quality of regulation of the speed of the turbine.
Из уровня техники не выявлены решения, которые имели бы признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины, поэтому последний отвечает условию патентоспособности ”новизна”, а возможность использования в промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии условию ”промышленная применимость”.No solutions have been identified from the prior art that would have features that match the distinguishing features of the inventive digital turbine speed controller, therefore the latter meets the patentability condition of “novelty”, and the possibility of using it in industry allows us to conclude that it meets the condition of “industrial applicability”.
Предпочтительный вариант исполнения предлагаемого технического решения описывается далее на основе представленного чертежа, где представлена функциональная схема цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины.A preferred embodiment of the proposed technical solution is described further on the basis of the presented drawing, which shows a functional diagram of a digital turbine speed controller.
На чертеже соответствующие конструктивные элементы цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины обозначены следующими позициями:In the drawing, the corresponding structural elements of a digital turbine speed controller are indicated by the following positions:
1. - задатчик частоты вращения гидротурбины;1. - adjuster of the frequency of rotation of the turbine;
2. - контроллер регулятора гидротурбины;2. - controller of the turbine regulator;
3. - датчик частоты вращения гидротурбины;3. - the turbine speed sensor;
4. - датчик частоты вращения гидротурбины;4. - the turbine speed sensor;
5. - гидротурбина;5. - hydroturbine;
6. - модуль быстрого счета;6. - quick account module;
7. - модуль быстрого счета;7. - quick account module;
8. - модуль выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины;8. - module for selecting a channel for measuring the frequency of rotation of a turbine;
9. - контроллер следящей системы;9. - controller of the tracking system;
10. - датчик обратной связи положения НА;10. - ON position feedback sensor;
11. - электрогидравлический преобразователь.11. - electro-hydraulic converter.
Цифровой регулятор частоты вращения гидротурбины включает: задатчик 1 частоты вращения гидротурбины, контроллер 2 регулятора гидротурбины, контроллер 9 следящей системы, выходы которых последовательно соединены через электрогидравлический преобразователь 11 с гидротурбиной 5, датчик 10 обратной связи положения НА, датчики 3 и 4 частоты вращения гидротурбины, модули 6 и 7 быстрого счета и модуль 8 выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, причем выходы датчиков 3 и 4 частоты вращения гидротурбины соединены с входами модулей 6 и 7 быстрого счета, а выходы последних, через модуль 8 выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, соединены со вторым входом контроллера 2 регулятора гидротурбины, при этом выходы электрогидравлического преобразователя 11 и датчика 10 обратной связи положения направляющего аппарата соединены соответственно со вторым и третьим входами контроллера 9 следящей системы.The digital regulator of the turbine’s rotational speed includes: the turbine’s
Управляющая вычислительная часть регулятора 2 частоты вращения гидротурбины и контроллера 9 следящей системы созданы на базе контроллеров, например контроллеров фирмы ”Siemens” серии S7-300, что позволяет снизить стоимость регулятора.The control computing part of the
Датчики 3 и 4 частоты вращения гидротурбины выполнены в виде датчиков вихретокового типа, например Ni5-M12-Y1X-H1141 фирмы TURCK.
Модули 6 и 7 быстрого счета, расположенные в схеме цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины между дублированными датчиками 3 и 4 частоты вращения гидротурбины и модулем 10 выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины, позволяют на несколько порядков уменьшить погрешность измерения скорости вращения гидротурбины и выбраны из серии контроллеров ”Siemens” S7-300, например 6ES7335-7HG01-0AB0.
Модуль 8 выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины является логическим и входит в ПО контроллера 2 регулятора гидротурбины.The
Датчик 10 положения направляющего аппарата выполнен в виде позиционного сенсора линейчатого типа, например RP-S-900mm-D60-1-A01 фирмы Temposonics.The
В электрогидравлическом преобразователе 11 в качестве предварительных клапанов используются клапаны на 24B, например 4 WRPEH 10 C3 B100L-2X/G24K0/F1M фирмы BOSCH REXROTH, а в качестве датчиков 10 обратной связи направляющего аппарата (главных золотников), например SW50 фирмы IPM.In the electro-
В самой гидротурбине 5, на валу, установлен предварительно рассчитанный зубчатый диск, с которого бесконтактным датчиком снимается 100 импульсов в секунду.In the
Цифровой регулятор частоты вращения гидротурбины работает следующим образом.Digital speed controller of a turbine works as follows.
Задатчик 1 частоты вращения гидротурбины выдает уставку частоты контроллеру 2 регулятора гидротурбины. Дублированные датчики 3 и 4 частоты вращения гидротурбины выдают дискретный сигнал от зубчатого колеса на валу гидротурбины 5 к дублированным модулям 6 и 7 быстрого счета, которые производят независимый подсчет и выдают значение частоты вращения по каждому каналу в модуль 8 выбора канала измерения частоты вращения гидротурбины. Полученное значение частоты вращения гидротурбины поступает в контроллер 2 регулятора гидротурбины, который на основе текущего алгоритма (пуск, стоп, регулировка по открытию, регулировка по скорости, регулировка по мощности, режим синхронного компенсатора) производит вычисление уставки для НА и передает ее в контроллер 9 следящей системы, который, на основе полученной уставки и измеренного фактического положения НА через датчик 10 обратной связи формирует управляющее воздействие для клапана предварительного регулирования в электрогидравлическом преобразователе 11. Контроллер 9 следящей системы, независимо от контроллера 2 регулятора гидротурбины, постоянно отслеживает текущее положение НА, положение главного золотника в электрогидравлическом преобразователе 2 по обратной связи и исполнение выданной уставки. Таким образом, цифровой регулятор частоты вращения гидротурбины формирует регулирующие воздействия через усилители на электрогидравлические преобразователи направляющего аппарата и рабочего колеса, размещенные в гидромеханической колонке управления гидротурбиной. Воздействия формируются на основе информации, поступающей от первичных датчиков и органов управления в соответствии с программой функционирования цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины в составе с модернизированной гидромеханической колонкой управления, и обеспечивают выполнение следующих функций:The turbine
- автоматический пуск гидроагрегата и вывод его на номинальную частоту вращения или на частоту энергосистемы в соответствии с заданным скольжением в режиме подгонки частоты;- automatic start-up of the hydraulic unit and its output to the nominal rotation frequency or to the frequency of the power system in accordance with the specified slip in the frequency adjustment mode;
- стабилизацию частоты вращения при работе на холостом ходу и на изолированную нагрузку, в том числе параллельно с другими агрегатами;- stabilization of the rotational speed when idling and on an isolated load, including in parallel with other units;
- поддержание заданного значения активной мощности;- maintaining a given value of active power;
- поддержание заданного значения активной мощности от центрального задатчика в групповом режиме;- maintaining the set value of active power from the central master in group mode;
- соблюдение комбинаторной зависимости между положением лопаток направляющего аппарата (НА) и лопастей рабочего колеса (РК);- compliance with the combinatorial relationship between the position of the blades of the guide apparatus (ON) and the blades of the impeller (RK);
- работу гидроагрегата в режиме синхронного компенсатора;- operation of the hydraulic unit in synchronous compensator mode;
- ограничение активной мощности генератора;- limitation of the active power of the generator;
- ограничение открытия направляющего аппарата (НА) в зависимости от напора;- restriction of the opening of the guide vane (ON) depending on the pressure;
- ограничение открытия направляющего аппарата (НА) по кавитационному пределу;- restriction of the opening of the guide vane (ON) by the cavitation limit;
- нормальную остановку гидроагрегата;- normal shutdown of the hydraulic unit;
- аварийную остановку гидроагрегата;- emergency shutdown of the hydraulic unit;
- формирование информационных и предупредительных сигналов о действиях регулятора на верхний уровень управления;- the formation of information and warning signals about the actions of the regulator to the upper level of control;
- дистанционное управление из центрального пульта станции (ЦПУ);- remote control from the central station control (CPU);
- работа в режиме ГРАМ (группового регулирования активной мощности;- work in the GRAM mode (group regulation of active power;
- местное и ручное управление от электронной панели.- local and manual control from the electronic panel.
Проектирование цифрового регулятора частоты вращения гидротурбины было выполнено с целью замены устаревшего оборудования (регуляторов первого и второго поколения) в рамках модернизации системы управления гидроагрегатом.The design of the digital turbine speed controller was carried out in order to replace obsolete equipment (first and second generation controllers) as part of the modernization of the hydraulic unit control system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151415/06U RU138951U1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151415/06U RU138951U1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU138951U1 true RU138951U1 (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=50343285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151415/06U RU138951U1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU138951U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176944U1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-внедренческая фирма "Сенсоры, модули, системы" | Electro-hydraulic column of a turbine speed controller |
RU185322U1 (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | Акционерное общество "Тяжмаш" | HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR |
-
2013
- 2013-11-19 RU RU2013151415/06U patent/RU138951U1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176944U1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-внедренческая фирма "Сенсоры, модули, системы" | Electro-hydraulic column of a turbine speed controller |
RU185322U1 (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | Акционерное общество "Тяжмаш" | HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8332076B2 (en) | Wind farm with plural wind turbines, and method for regulating the energy feed from a wind farm | |
US9366229B2 (en) | Wind power plant having an adjustable power reserve | |
CA2842914C (en) | Method and device for controlling and/or regulating a fluid conveyor for conveying a fluid within a fluid line | |
RU138951U1 (en) | HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR | |
CN205101049U (en) | Accurate electric liquid servo control device of TRT system | |
CN103115041A (en) | Hydraulic pressure automatic control device | |
KR20130028213A (en) | Automatic reactor regulating system for controlling reactor coolant temperature and axial power distribution | |
CN102274863A (en) | Automatic plate thickness control method of single-stand rolling mill with PI parameter limitation | |
CN102541098B (en) | Electric liquid linear displacement servo system | |
CN103640250B (en) | The orthopedic lathe of blade and control system thereof and method | |
CN212901461U (en) | Steam drum water level three-impulse control system | |
CN101794634B (en) | Digital computing method for pressure set value of deaerator of pressurized water reactor nuclear power station | |
CN104317322B (en) | A kind of automatic pressure-regulating type high-pressure helium control system | |
CN109958664B (en) | Electro-hydraulic control system, method and device | |
RU51680U1 (en) | HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR | |
CN104132015A (en) | Null shift compensation method and device for hydraulic servo valve of rolling mill | |
EP1312765B1 (en) | Method and apparatus for steam turbine speed control | |
CN105117598B (en) | Forecast control method, the apparatus and system of liquid precision hydrostatic slideway | |
CN104018894A (en) | Checking processing method of steam turbine electric hydraulic control system pulse impact | |
CN203408989U (en) | Rapid chain displacement speed measuring and positioning device | |
CN102192217A (en) | Full digital electro-hydraulic position control system based on multiple control policies | |
CN102331716B (en) | Method for regulating control parameters of electrohydraulic linear velocity servo system | |
CN102360177A (en) | Electro-hydraulic linear speed servo system | |
CN102563182B (en) | Method for adjusting control parameters of servo controller for electro-hydraulic linear displacement servo system | |
RU129162U1 (en) | HYDRO TURBINE SPEED CONTROLLER WITH Idle Issue |