[go: up one dir, main page]

RU2292483C1 - Speed checking device for hydraulic turbine speed governor - Google Patents

Speed checking device for hydraulic turbine speed governor Download PDF

Info

Publication number
RU2292483C1
RU2292483C1 RU2005117902/06A RU2005117902A RU2292483C1 RU 2292483 C1 RU2292483 C1 RU 2292483C1 RU 2005117902/06 A RU2005117902/06 A RU 2005117902/06A RU 2005117902 A RU2005117902 A RU 2005117902A RU 2292483 C1 RU2292483 C1 RU 2292483C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
output
input
turbine
signal
Prior art date
Application number
RU2005117902/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дамир Раильевич Волков (RU)
Дамир Раильевич Волков
Владимир Кузьмич Козицин (RU)
Владимир Кузьмич Козицин
вцев Леонид Семенович Кудр (RU)
Леонид Семенович Кудрявцев
Николай Николаевич Макаров (RU)
Николай Николаевич Макаров
Original Assignee
ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП") filed Critical ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП")
Priority to RU2005117902/06A priority Critical patent/RU2292483C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292483C1 publication Critical patent/RU2292483C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: devices for check of speed.
SUBSTANCE: proposed device has rotational speed setter, current frequency sensor of hydraulic-turbine generator, proportional-integral-differential governor, sensor showing opening of hydraulic turbine guide apparatus and module for calculation of amount of limitation of opening of guide apparatus, electrohydraulic converter, pressure head sensor, manual pressure head setter, pressure head signal commutation module, module for limitation of rate of change of pressure head signal and module for calculation of amount of opening of guide apparatus at idling of hydraulic turbine, two sensors showing rotational speed of hydraulic-turbine generator shaft and hydraulic turbine starting and stopping module.
EFFECT: enhanced reliability.
2 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к гидромашиностроению, конкретно к устройствам контроля скорости для регуляторов скорости гидротурбины.The claimed invention relates to hydraulic engineering, specifically to speed control devices for speed controllers of a turbine.

Известно устройство контроля скорости для регулятора скорости в водных турбогенераторах, являющееся ближайшим аналогом заявляемого изобретения (JP 6317244 A1, (TOSHIBA ENGINEERING CO), 15.11.1994).A known speed control device for a speed controller in water turbine generators, which is the closest analogue of the claimed invention (JP 6317244 A1, (TOSHIBA ENGINEERING CO), 11/15/1994).

Данное устройство содержит задатчик частоты вращения, датчик частоты генератора гидроагрегата, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, в дальнейшем ПИД-регулятор, датчик открытия и ограничитель открытия направляющего аппарата, электрогидравлический преобразователь и формирователь компенсационного сигнала в цепь задания частоты в момент включения возбудителя генератора. В данном устройстве усовершенствован процесс запуска генератора путем сокращения времени выхода гидротурбины на номинальную скорость вращения.This device contains a speed controller, a generator frequency sensor, a proportional-integral-differential controller, hereinafter a PID controller, an opening sensor and a limiter for opening the guide apparatus, an electro-hydraulic converter and a compensation signal driver in the frequency setting circuit at the moment the generator exciter is turned on. In this device, the start-up process of the generator is improved by reducing the time the hydroturbine reaches its nominal rotation speed.

Однако данное устройство обладает рядом недостатков, которые вызывают увеличение времени пуска гидротурбины, т.е. времени от момента подачи команды на запуск гидроагрегата до завершения процесса синхронизации с энергосетью:However, this device has several disadvantages that cause an increase in the start-up time of a hydraulic turbine, i.e. time from the moment the command was issued to start the hydraulic unit to complete the synchronization process with the power grid:

- величина начального (пускового) открытия направляющего аппарата гидротурбины постоянна и несколько больше величины открытия холостого хода, необходимого для разгона гидротурбины до номинальной частоты вращения. Это приводит в момент подключения регулятора частоты к некоторому закрытию направляющего аппарата и соответственно увеличению времени регулирования на холостом ходу, а в некоторых случаях, например, при увеличении действующего напора, к перерегулированию;- the magnitude of the initial (starting) opening of the guiding apparatus of the turbine is constant and slightly larger than the magnitude of the open idle speed necessary to accelerate the turbine to the rated speed. This leads at the time of connecting the frequency controller to some closure of the guide apparatus and, accordingly, an increase in the regulation time at idle, and in some cases, for example, with an increase in the effective pressure, to overshoot;

- включение в работу ПИД-регулятора происходит с момента запуска гидроагрегата, что приводит к увеличению времени работы на холостом ходу из-за возмущения, поступающего по цепи компенсации задания по частоте в момент подключения возбудителя генератора.- inclusion in the operation of the PID controller occurs from the moment the hydraulic unit is started, which leads to an increase in idling time due to disturbances coming in the frequency compensation compensation circuit at the time the generator exciter is connected.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, обеспечивающего оптимальное управление гидротурбиной на этапах пуска и остановки и обладающего повышенной надежностью.The problem to which the invention is directed is the creation of a device that provides optimal control of the turbine at the start and stop stages and has increased reliability.

Технический результат выражается в улучшении динамических характеристик регулятора и повышении надежности аппаратной части.The technical result is expressed in improving the dynamic characteristics of the controller and increasing the reliability of the hardware.

Поставленная задача достигается тем, что в известное устройство контроля скорости для регулятора скорости гидротурбины, содержащее пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор), задатчик частоты вращения гидротурбины, соединенный через сумматор главной обратной связи с модулем усиления пропорциональной составляющей ПИД-регулятора, модуль ограничения текущего задания ПИД-регулятора, первый вход которого соединен с выходом модуля вычисления величины ограничения открытия направляющего аппарата, а выход с первым входом модуля сумматора местной обратной связи, второй вход которого соединен с датчиком открытия направляющего аппарата гидротурбины, а выход с электрогидравлическим преобразователем, выход последнего с гидротурбиной, датчик частоты тока гидрогенератора, при этом оно дополнительно содержит датчик напора, ручной задатчик напора, соединенные с модулем коммутации сигнала по напору, выход которого соединен с модулем ограничения скорости изменения сигнала по напору, модуль расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины, первый и второй датчики частоты вращения вала гидрогенератора, модуль пуска и остановки гидротурбины, причем выходы датчика тока гидрогенератора и первого, и второго датчиков частоты вращения вала гидрогенератора соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами модуля выбора каналов измерения частоты вращения гидрогенератора, выход которого соединен с первым входом модуля пуска и остановки гидротурбины, модулем дифференцирующего звена ПИД-регулятора и сумматором главной обратной связи, выход которого соединен с первым входом первого модуля коммутации сигнала, на второй вход которого подается сигнал с выхода модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход соединен с модулем интегрирующего звена ПИД-регулятора, причем выходы модулей усиления пропорциональной составляющей, интегрирующего и дифференцирующего звеньев соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора ПИД-регулятора, выход которого соединен с первым входом второго модуля коммутации сигнала, на второй вход которого подается сигнал с модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход соединен со вторым входом модуля ограничения текущего значения ПИД-регулятора, выход которого соединен со вторым входом модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход модуля ограничения скорости изменения сигнала по напору соединен с входом модуля вычисления величины ограничения открытия направляющего аппарата и модулем расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины, выход которого соединен с третьим входом модуля пуска и остановки гидротурбины, причем выход последнего соединен с третьим входом сумматора местной обратной связи.The task is achieved by the fact that in the known device for controlling the speed of a turbine turbine speed controller containing a proportional-integral-differential controller (PID controller), a turbine speed controller connected via a main feedback combiner to a gain module of the proportional component of the PID controller, a module the limits of the current PID controller job, the first input of which is connected to the output of the module for calculating the opening restriction value of the guide apparatus, and the output from the input input of the local feedback adder module, the second input of which is connected to the sensor for opening the guiding apparatus of the hydraulic turbine, and the output is with an electro-hydraulic converter, the output of the latter is equipped with a hydraulic turbine, the generator’s current frequency sensor, and it additionally contains a pressure sensor, a manual pressure regulator connected to the module switching the signal by pressure, the output of which is connected to the module for limiting the rate of change of the signal by pressure, the module for calculating the opening value of the guiding apparatus in cold weather during the course of the turbine, the first and second sensors of the rotational speed of the hydrogenerator shaft, a module for starting and stopping the turbine, the outputs of the current generator of the hydrogenerator and the first and second sensors of the rotational speed of the hydrogenerator are connected respectively to the first, second and third inputs of the module for selecting the channels for measuring the frequency of rotation of the hydrogenerator the output of which is connected to the first input of the start and stop module of the hydraulic turbine, the differentiating module of the PID controller and the main feedback adder, the output of which о is connected to the first input of the first signal switching module, to the second input of which a signal is supplied from the output of the start and stop turbine turbine module, and the output is connected to the integrating module of the PID controller, and the outputs of the proportional amplification modules, integrating and differentiating components are connected respectively to the first , the second and third inputs of the adder PID controller, the output of which is connected to the first input of the second signal switching module, the second input of which receives a signal from the start module and of the turbine turbine, and the output is connected to the second input of the PID controller current value limiting module, the output of which is connected to the second input of the hydroturbine start and stop module, and the output of the signal change rate limiting module is connected to the input of the guide limitation opening limit calculation module and the module calculating the opening value of the guide vane during idle flow of the turbine, the output of which is connected to the third input of the start and stop module of the turbine, and the output of the latter oedinen to the third input of the adder local feedback.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства контроля скорости для регулятора скорости гидротурбины (ГТ) (двойной линией обведены элементы, общие для прототипа и заявляемого устройства).Figure 1 presents the structural diagram of the speed control device for the speed controller of a turbine (GT) (double line circled the elements common to the prototype and the claimed device).

На фиг.2 представлены графики переходных процессов параметров гидротурбины при пуске, работе под нагрузкой и ее остановке.Figure 2 presents graphs of transient parameters of a turbine during start-up, operation under load and its stop.

На фиг.1 показано:Figure 1 shows:

1 - Задатчик частоты вращения гидротурбины,1 - Speed dial turbine,

2 - Датчик частоты тока гидрогенератора (ГТ),2 - Current generator frequency sensor (GT),

3 - Гидрогенератор,3 - hydrogenerator

4 - Сумматор главной обратной связи,4 - Adder main feedback,

5 - Первый датчик частоты вращения вала гидрогенератора,5 - The first sensor of the rotational speed of the shaft of the hydrogenerator,

6 - Модуль ограничения текущего задания ПИД-регулятора,6 - Module limits the current job of the PID controller,

7 - Модуль вычисления величины ограничения открытия направляющего аппарата (НА),7 - the module for calculating the magnitude of the opening restriction of the guide apparatus (ON),

8 - Гидротурбина,8 - Hydroturbine,

9 - Сумматор местной обратной связи,9 - Local feedback adder,

10 - Датчик открытия направляющего аппарата гидротурбины,10 - Sensor opening guide vanes of a turbine,

11 - Электрогидравлический преобразователь,11 - Electro-hydraulic Converter,

12 - Второй датчик частоты вращения вала гидрогенератора,12 - The second sensor of the rotational speed of the shaft of the hydrogenerator,

13 - Модуль выбора каналов измерения частоты вращения гидрогенератора,13 - Module for selecting channels for measuring the frequency of rotation of the hydrogenerator,

14 - Датчик напора,14 - Pressure sensor,

15 - Ручной задатчик напора,15 - Manual pressure regulator,

16 - Модуль коммутации сигнала по напору,16 - Module switching signal pressure,

17 - Модуль ограничения скорости изменения сигнала по напору,17 - Module for restricting the rate of change of the signal by pressure,

18 - Модуль расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины,18 - a module for calculating the magnitude of the opening of the guide vane when the turbine is idle,

19 - Модуль пуска и остановки гидротурбины,19 - Module start and stop the turbine,

20 - Первый модуль коммутации сигнала,20 - The first signal switching module,

21 - Модуль усиления пропорциональной составляющей ПИД-регулятора,21 - The gain module of the proportional component of the PID controller,

22 - Модуль интегрирующего звена ПИД-регулятора,22 - Module integrating link PID controller

23 - Модуль дифференцирующего звена ПИД-регулятора,23 - PID controller differentiator module,

24 - Сумматор ПИД-регулятора,24 - Adder PID controller

25 - Второй модуль коммутации сигнала.25 - The second module switching signal.

Задатчик частоты вращения гидротурбины 1 формирует текущее задание частоты для регулятора гидротурбины по каналу стабилизации частоты вращения. Возможно автоматическое и ручное изменения задания.The speed controller of the turbine 1 generates the current frequency reference for the turbine controller through the channel for stabilizing the speed. Automatic and manual task changes are possible.

Датчик частоты 2 тока гидрогенератора измеряет текущую частоту электрического тока гидрогенератора и имеет узкий диапазон измерения в пределах номинальной частоты и высокую точность. Данные с датчика частоты 2 используются в процессе регулирования при работе гидрогенератора в установившемся режиме.The frequency generator 2 of the current of the hydrogenerator measures the current frequency of the electric current of the hydrogenerator and has a narrow measurement range within the rated frequency and high accuracy. Data from the frequency sensor 2 is used in the regulation process during operation of the hydrogenerator in steady state.

Гидрогенератор 3 жестко соединен с валом гидротурбины и обеспечивает генерацию электрической энергии.The hydrogenerator 3 is rigidly connected to the turbine shaft and provides the generation of electrical energy.

Сумматор главной обратной связи регулятора 4 обеспечивает формирование сигнала отклонения текущей частоты вращения гидрогенератора от заданной частоты, формируемой задатчиком частоты 1.The adder of the main feedback of the controller 4 provides a signal for the deviation of the current frequency of rotation of the hydrogenerator from a given frequency generated by the frequency setter 1.

Первый датчик частоты вращения вала гидрогенератора 5 измеряет текущую частоту вращения вала гидрогенератора во всем диапазоне его работы. Информация с датчика 5 используется при запуске, остановке гидротурбины, в переходных режимах работы, а также при выходе частоты ГГ за пределы диапазона измерения датчика частоты 2 или при отказе датчика 2.The first sensor of the rotational speed of the hydrogenerator shaft 5 measures the current rotational speed of the hydrogenerator shaft in the entire range of its operation. Information from the sensor 5 is used when starting up, stopping the hydraulic turbine, in transient modes of operation, as well as when the frequency of the GH exceeds the measurement range of the frequency sensor 2 or in case of failure of the sensor 2.

Модуль ограничения текущего задания ПИД-регулятора 6 обеспечивает ограничение открытия НА в зависимости от действующего напора.The limiting module of the current task of the PID controller 6 provides a limitation of the opening of ON depending on the pressure head.

Модуль вычисления величины ограничения открытия НА 7 вычисляет и формирует в зависимости от действующего напора значения ограничительных сигналов, определяющих максимальное открытие НА.The module for calculating the opening restriction value of ON 7 calculates and generates, depending on the effective pressure, the values of the limiting signals determining the maximum opening of the ON.

Гидротурбина 8 обеспечивает преобразование энергии воды, падающей на лопатки рабочего колеса, во вращательное движение и передачу крутящего момента на гидрогенератор.Hydroturbine 8 converts the energy of water falling on the blades of the impeller into rotational motion and transmission of torque to the hydrogenerator.

Сумматор местной обратной связи 9 формирует сигнал отклонения текущего положения НА гидротурбины от заданного.The local feedback adder 9 generates a signal for deviation of the current position of the hydraulic turbine from the predetermined one.

Датчик открытия НА гидротурбины 10 обеспечивает измерение текущего положения направляющего аппарата гидротурбины.The opening sensor ON the turbine 10 provides a measure of the current position of the guide apparatus of the turbine.

Электрогидравлический преобразователь 11 обеспечивает управление исполнительным гидравлическим механизмом (сервомотором) гидротурбины путем перераспределения потока рабочей жидкости, поступающей под давлением от маслонапорной установки (не показаны).The electro-hydraulic converter 11 provides control of the hydraulic actuator (servo motor) of the turbine by redistributing the flow of working fluid supplied under pressure from an oil-pressure unit (not shown).

Второй датчик частоты вращения вала гидрогенератора 12 измеряет текущую частоту вращения вала гидрогенератора во всем диапазоне его работы и используется модулем выбора каналов 13 в качестве резервного датчика для оценки работоспособности двух других датчиков частоты 2 и 5.The second shaft generator rotational speed sensor 12 measures the current rotational shaft speed of the hydro generator in the entire range of its operation and is used by the channel selection module 13 as a backup sensor to evaluate the operability of two other frequency sensors 2 and 5.

Модуль выбора каналов измерения частоты вращения ГГ 13 обеспечивает проверку работоспособности каналов и определение отказавшего датчика частоты и переключение каналов на различных режимах работы ГГ. Выявление отказавшего датчика происходит методом попарного сравнения показаний всех трех датчиков частоты. При отклонении показаний какого-либо датчика от установленных значений он считается неработоспособным. Значение частоты с выбранного канала поступает в сумматор 4 в качестве сигнала главной обратной связи.The module for selecting channels for measuring the frequency of rotation of the GG 13 provides a check of the operability of the channels and the determination of a failed frequency sensor and switching channels in various modes of operation of the GG. Identification of a failed sensor occurs by pairwise comparison of the readings of all three frequency sensors. If the readings of any sensor deviate from the set values, it is considered inoperative. The frequency value from the selected channel enters adder 4 as the main feedback signal.

Датчик напора 14 обеспечивает измерение действующего напора путем вычисления разницы уровней верхнего и нижнего бьефа гидроэлектростанции.The pressure sensor 14 provides a measurement of the effective pressure by calculating the difference in levels of the upper and lower downstream of the hydroelectric power station.

Ручной задатчик напора 15 обеспечивает ручной ввод и формирование сигнала текущего напора. Используется при отсутствии датчика напора или его отказе. В данном случае текущий напор воды определяется оператором визуально по отметкам в водохранилище.A manual pressure head 15 provides manual input and generation of a current pressure signal. It is used in the absence of a pressure sensor or its failure. In this case, the current water pressure is determined by the operator visually from the marks in the reservoir.

Модуль коммутации сигнала по напору 16 обеспечивает оператору возможность выбора способа задания текущего напора: от датчика напора 14 в автоматическом режиме или вручную от ручного задатчика напора 15.The pressure switching signal module 16 provides the operator with the opportunity to choose the method of setting the current pressure: from the pressure sensor 14 in automatic mode or manually from the manual pressure control unit 15.

Модуль ограничения скорости изменения сигнала по напору 17 обеспечивает плавное (безударное) изменение сигнала по текущему напору при переходе с одного режима измерения напора на другой (с автоматического на ручной и обратно).The module for restricting the rate of change of the signal by pressure 17 provides a smooth (shockless) change of the signal by the current pressure when switching from one pressure measurement mode to another (from automatic to manual and vice versa).

Модуль расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины 18 обеспечивает вычисление величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе ГТ при различных напорах, что обеспечивает более быстрый разгон гидротурбины до частоты холостого хода.The module for calculating the opening value of the guide vane when the turbine 18 is idling provides the calculation of the opening value of the vane when the engine is idle at different pressures, which allows faster acceleration of the turbine to the idle frequency.

Модуль пуска и остановки ГТ 19 обеспечивает управление НА гидротурбины 8 в остановленном состоянии, ускоренный разгон гидротурбины и минимальное время работы на холостом ходу, а также управление гидротурбиной при ее остановке по команде оператора. Модуль 19 также обеспечивает обработку внешних команд на запуск и остановку ГТ, а также формирует команды на включение возбудителя генератора при пуске и отключение генераторного выключателя при остановке ГТ.The GT 19 start-up and shutdown module provides control of the hydraulic turbine 8 in a stopped state, accelerated acceleration of the hydraulic turbine and minimum idling time, as well as control of the hydraulic turbine when it is stopped by an operator's command. Module 19 also provides the processing of external commands to start and stop the GT, and also generates commands to turn on the exciter of the generator at start-up and turn off the generator switch when the GT is stopped.

Первый модуль коммутации сигнала 20 обеспечивает обнуление сигнала модуля интегрирующего звена ПИД-регулятора, подключение интегрирующего звена 22 после разгона гидротурбины до нормированных оборотов 95-105% от номинальных, что позволяет сократить время разгона и синхронизации ГТ с энергосетью и уменьшить перерегулирование. Управление модулем 20 осуществляет модуль пуска и остановки ГТ 19.The first signal switching module 20 provides zeroing of the signal of the PID controller integrating module module, connecting the integrating module 22 after the turbine is accelerated to normalized speeds of 95-105% of the nominal speed, which allows to reduce the acceleration and synchronization time of the turbine with the power grid and reduce overshoot. The module 20 is controlled by the GT 19 start and stop module.

Блок ПИД-регулятор состоит из:The PID controller block consists of:

- модуля усиления пропорциональной составляющей 21,- gain module of the proportional component 21,

- модуля интегрирующего звена 22,- module integrating link 22,

- модуля дифференцирующего звена 23,- module differentiating element 23,

- сумматора 24.- adder 24.

ПИД-регулятор обеспечивает стабилизацию заданной установки частоты вращения, формируемой задатчиком частоты вращения ГТ 1.The PID controller provides stabilization of the set speed setting generated by the speed controller GT 1.

На вход модулей 21 и 22 поступает сигнал рассогласования частоты с сумматора главной обратной связи 4. На вход модуля 23 поступает сигнал главной обратной связи по частоте, что обеспечивает реализацию функции дифференциатора и не пропускает возмущающие воздействия при изменении оператором текущего задания задатчиком частоты 1 и сокращает время отработки задания.At the input of modules 21 and 22, a frequency mismatch signal is received from the main feedback adder 4. The main frequency feedback signal is received at the input of module 23, which ensures the implementation of the differentiator function and does not allow disturbing effects when the operator changes the current job by frequency setpoint 1 and reduces time working out tasks.

Сумматор 24 составляющих сигналов ПИД-регулятора формирует результирующий сигнал из сигналов, поступающих с модулей 21, 22, 23 (пропорционального, интегрального и дифференциального).The adder 24 of the component signals of the PID controller generates the resulting signal from the signals coming from the modules 21, 22, 23 (proportional, integral and differential).

Второй модуль коммутации сигнала ПИД-регулятора 25 обеспечивает подключение сигнала ПИД-регулятора после разгона гидротурбины и достижения ею нормированной скорости, а также отключение сигнала ПИД-регулятора при ее остановке. Управление модулем осуществляется по сигналу от модуля пуска и остановки ГТ 19. За счет этого сокращается время запуска ГТ и синхронизации ГТ с энергосетью, а также обеспечивается заданный режим и остановка ГТ.The second PID controller 25 signal switching module provides the connection of the PID controller signal after the turbine has accelerated and reaches its normalized speed, as well as the PID controller signal shutdown when it stops. The module is controlled by a signal from the start-up and stop modules of the gas turbine 19. This reduces the time it takes to start the gas turbine and synchronize the gas turbine with the power grid, as well as provide the specified mode and stop the gas turbine.

Заявляемое устройство функционирует следующим образом. Перед запуском ГТ в автоматическом режиме модуль 19 определяет готовность ее к пуску, ПИД-регулятор в этот период отключен через второй модуль коммутации сигнала 25, выходной сигнал с модуля интегрирующего звена 22 обнулен и на его вход также подается нулевой сигнал с первого модуля коммутации сигналов 20.The inventive device operates as follows. Before starting a GT in automatic mode, module 19 determines its readiness for start-up, the PID controller during this period is disconnected through the second signal switching module 25, the output signal from the integrating link module 22 is reset, and a zero signal from the first signal switching module 20 is also fed to its input .

При поступлении команды "Пуск ГТ" модуль пуска и остановки ГТ 19 формирует линейно-нарастающий сигнал до величины пускового открытия НА (фиг.2, кривая открытия НА ГТ) и передает его на модуль сумматора местной обратной связи 9. Скорость формирования управляющего сигнала максимально допустимая и ограничена только гарантиями регулирования. Далее после открытия НА и разгона гидротурбины до нормированной величины (80-90% от номинальной частоты (см. фиг.2, кривая частоты вращения ГТ), модулем 19 формируется команда на включение возбудителя ГГ и формируется линейно-убывающий сигнал до величины открытия НА при холостом ходе ГТ. Скорость формирования управляющего сигнала определяется из условия достижения исполнительным механизмом гидротурбины положения холостого хода и разгона гидротурбины до частоты 100% от номинального значения. Затем в работу включается ПИД-регулятор путем включения первого и второго модулей коммутации 20 и 25 и обеспечивает стабилизацию частоты вращения на холостом ходу. Далее при выполнении условий стабилизации частоты вращения гидрогенератор подключается на нагрузку.Upon receipt of the “Start GT” command, the GT 19 start and stop module generates a linearly increasing signal to the value of the start-up of the ON (Fig. 2, the opening curve of the GT) and transfers it to the local feedback adder module 9. The maximum speed of the control signal is and limited only by regulatory guarantees. Then, after the HA is opened and the hydraulic turbine accelerates to a normalized value (80-90% of the nominal frequency (see Fig. 2, the GT rotation frequency curve), module 19 generates a command to turn on the GG exciter and generates a linearly decreasing signal to the HA opening value at Idling of the turbine engine. The speed of generating the control signal is determined from the condition that the actuator of the hydroturbine reaches the idle position and accelerates the turbine to a frequency of 100% of the nominal value. Then the PID controller is turned on by eniya first and second switching units 20 and 25 and provides stabilization of the rotational speed at idle. Then when the rotation frequency stabilization conditions hydrogenerator connected to a load.

При поступлении команды "Стоп ГТ" устройство пуска и остановки ГТ 19 обеспечивает запоминание управляющего сигнала ПИД-регулятора, поступающего с модуля ограничения 6, отключение ПИД-регулятора с помощью модуля коммутации 25 и компенсацию управляющего сигнала, поступающего на вход сумматора местной обратной связи 9 (см. фиг.2, кривые открытия НА и выхода ПИД-регулятора), обеспечивая тем самым безударный переход с режима регулирования по частоте на режим остановки ГТ. Затем модуль 19 формирует со скоростью, ограниченной гарантиями регулирования, линейно-убывающий сигнал до положения открытия холостого хода и далее после отключения генераторного выключателя дальнейшее закрытие НА гидротурбины вплоть до его полного закрытия.Upon receipt of the “Stop GT” command, the GT 19 start and stop device memorizes the control signal of the PID controller coming from the restriction module 6, disables the PID controller using switching module 25, and compensates the control signal received at the input of the local feedback adder 9 ( see figure 2, the opening curves of the ON and the output of the PID controller), thereby ensuring an unshocked transition from the frequency control mode to the stop mode of the GT. Then, the module 19 generates a linearly decreasing signal with a speed limited by the guarantees of regulation to the idle open position and then after the generator switch is turned off, the hydropower turbines are further closed until it is completely closed.

Схема устройства зарезервирована по каналам измерения частоты вращения и включает в себя два канала измерения частоты вращения с собственными независимыми первым и вторым датчиками частоты 5 и 12, формирующими измерительные импульсы с частотой следования, пропорциональной частоте вращения вала ГГ, а также канал с датчиком 2, измеряющим частоту электрического тока генератора, которая также пропорциональна частоте вращения гидрогенератора. Все сигналы поступают в модуль выбора каналов измерения частоты 13, который обеспечивает выбор и подключение нужного датчика в соответствии с текущим режимом работы ГТ, проверку работоспособности каналов частоты и определение отказавшего датчика. Проверка работоспособности частотных каналов и выбор рабочего канала осуществляются путем попарного сравнения их частот. Текущее значение частоты с датчика выбранного канала используется в качестве главной обратной связи устройства.The device circuit is reserved for speed measurement channels and includes two speed measurement channels with their own independent first and second frequency sensors 5 and 12, generating measuring pulses with a repetition rate proportional to the rotational speed of the GG shaft, as well as a channel with a sensor 2 measuring frequency of the electric current of the generator, which is also proportional to the frequency of rotation of the hydrogenerator. All signals are fed to the module for selecting frequency measurement channels 13, which provides the selection and connection of the desired sensor in accordance with the current GT operating mode, checking the operability of the frequency channels and determining the failed sensor. The operability of the frequency channels and the selection of the working channel are checked by pairwise comparison of their frequencies. The current value of the frequency from the sensor of the selected channel is used as the main feedback of the device.

Для обеспечения оптимальной работы и сокращения времени пуска ГТ используется информация о текущем напоре, поступающая от датчика напора 14 или задается оператором вручную от задатчика напора 15. Для обеспечения безударного перехода с режима ручного задания напора на автоматический и обратно служит модуль ограничения скорости изменения сигнала по напору 17. Сигнал с модуля 17 поступает в модуль вычисления величины ограничения открытия НА 7, который ограничивает величину сигнала открытия НА гидротурбины, поступающего от ПИД-регулятора, что позволяет ограничить мощность ГТ в соответствии с эксплуатационной характеристикой. Сигнал по напору также используется при пуске гидротурбины для определения величины открытия холостого хода, которая вычисляется модулем расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины 18.To ensure optimal operation and shorten the start-up time of the turbine, information about the current head is used, which comes from the pressure gauge 14 or is manually set by the operator from the head gauge 15. To ensure an unshocked transition from the manual setting of the head to automatic and vice versa, the module for restricting the rate of change of the signal by pressure 17. The signal from the module 17 enters the module for calculating the opening restriction value of the ON 7, which limits the value of the opening signal of the hydraulic turbine ON coming from the PID controller, which allows you to limit the power of the GT in accordance with the operational characteristics. The pressure signal is also used when starting a hydraulic turbine to determine the amount of idle opening, which is calculated by the module for calculating the opening magnitude of the guiding apparatus when the turbine 18 is idling.

Управляющая вычислительная часть регулятора создана на базе контроллеров, например контроллеров фирмы "Siemens" серии S7-300.The control computing part of the controller is based on controllers, for example, Siemens controllers of the S7-300 series.

Датчики частоты вращения вала гидрогенератора 5 и 12 могут быть выполнены на базе известных схем бесконтактных индуктивных, емкостных или оптических преобразователей. В качестве датчика частоты 2 электрического тока ГГ используется известный серийный преобразователь частоты типа Е-858.The speed sensors of the shaft of the hydrogenerator 5 and 12 can be made on the basis of well-known schemes of contactless inductive, capacitive or optical converters. As a frequency sensor 2 of the electric current of the GG, a well-known serial frequency converter of the E-858 type is used.

В качестве электрогидравлического преобразователя 11 может быть применен преобразователь струйного или золотникового типа.As an electro-hydraulic transducer 11, an inkjet or spool type transducer can be used.

В качестве датчика открытия НА гидротурбины 10 могут быть использованы преобразователи положения, например индуктивные, оптические или потенциометрические.Position sensors, for example, inductive, optical or potentiometric, can be used as a sensor for opening ON hydraulic turbines 10.

Датчик напора 14 может быть выполнен на базе датчиков уровня поплавкового, ультразвукового или емкостного типа.The pressure sensor 14 can be made on the basis of level sensors float, ultrasonic or capacitive type.

Claims (1)

Устройство контроля скорости для регулятора скорости гидротурбины, содержащее пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор), задатчик частоты вращения гидротурбины, соединенный через сумматор главной обратной связи с модулем усиления пропорциональной составляющей ПИД-регулятора, модуль ограничения текущего задания ПИД-регулятора, первый вход которого соединен с выходом модуля вычисления величины ограничения открытия направляющего аппарата, а выход с первым входом модуля сумматора местной обратной связи, второй вход которого соединен с датчиком открытия направляющего аппарата гидротурбины, а выход с электрогидравлическим преобразователем, выход последнего с гидротурбиной, датчик частоты тока гидрогенератора, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик напора, ручной задатчик напора, соединенные с модулем коммутации сигнала по напору, выход которого соединен с модулем ограничения скорости изменения сигнала по напору, модуль расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины, первый и второй датчики частоты вращения вала гидрогенератора, модуль пуска и остановки гидротурбины, причем выходы датчика тока гидрогенератора и первого, и второго датчиков частоты вращения вала гидрогенератора соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами модуля выбора каналов измерения частоты вращения гидрогенератора, выход которого соединен с первым входом модуля пуска и остановки гидротурбины, модулем дифференцирующего звена ПИД-регулятора и сумматором главной обратной связи, выход которого соединен с первым входом первого модуля коммутации сигнала, на второй вход которого подается сигнал с выхода модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход соединен с модулем интегрирующего звена ПИД-регулятора, причем выходы модулей усиления пропорциональной составляющей, интегрирующего и дифференцирующего звеньев соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора ПИД-регулятора, выход которого соединен с первым входом второго модуля коммутации сигнала, на второй вход которого подается сигнал с модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход соединен со вторым входом модуля ограничения текущего значения ПИД-регулятора, выход которого соединен со вторым входом модуля пуска и остановки гидротурбины, а выход модуля ограничения скорости изменения сигнала по напору соединен с входом модуля вычисления величины ограничения открытия направляющего аппарата и модулем расчета величины открытия направляющего аппарата при холостом ходе гидротурбины, выход которого соединен с третьим входом модуля пуска и остановки гидротурбины, причем выход последнего соединен с третьим входом сумматора местной обратной связи.A speed control device for a hydraulic turbine speed controller, comprising a proportional-integral-differential controller (PID controller), a hydraulic turbine speed controller connected via a main feedback combiner to a proportional component amplification module of the PID controller, a limiting module for the current PID controller job, first the input of which is connected to the output of the module for calculating the opening restriction of the guide vane, and the output with the first input of the local feedback adder module, the second input of which is connected to the opening sensor of the guiding apparatus of the hydraulic turbine, and the output is equipped with an electro-hydraulic converter, the output of the latter is equipped with a hydraulic turbine, and a current generator frequency sensor for the hydraulic generator, characterized in that it further comprises a pressure sensor, a manual pressure regulator connected to the pressure signal switching module, output which is connected to the module for limiting the rate of change of the signal by pressure, the module for calculating the opening value of the guiding apparatus at idle speed of the turbine, the first and second yes sensors of the rotational speed of the hydrogenerator shaft, a module for starting and stopping the turbine turbine, the outputs of the hydrogenerator current sensor and the first and second sensors of the rotational speed of the hydrogenerator shaft connected respectively to the first, second and third inputs of the module for selecting channels for measuring the rotational speed of the hydrogenerator, the output of which is connected to the first input start and stop hydroturbine module, differentiating module of the PID controller and the adder main feedback, the output of which is connected to the first input of the first module I switch the signal to the second input of which the signal from the output of the start and stop module of the hydraulic turbine is supplied, and the output is connected to the integrating module of the PID controller, and the outputs of the proportional amplification modules, integrating and differentiating components are connected respectively to the first, second and third inputs of the adder A PID controller, the output of which is connected to the first input of the second signal switching module, to the second input of which a signal is supplied from the start and stop unit of the hydraulic turbine, and the output is connected to the second input of the module for limiting the current value of the PID controller, the output of which is connected to the second input of the module for starting and stopping the hydraulic turbine, and the output of the module for limiting the rate of change of the signal by pressure is connected to the input of the module for calculating the magnitude of the limitation of opening the guide vane and the module for calculating the opening magnitude of the guide vane the course of the hydraulic turbine, the output of which is connected to the third input of the start and stop module of the hydraulic turbine, the output of the latter being connected to the third input of the adder No feedback.
RU2005117902/06A 2005-06-09 2005-06-09 Speed checking device for hydraulic turbine speed governor RU2292483C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117902/06A RU2292483C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Speed checking device for hydraulic turbine speed governor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117902/06A RU2292483C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Speed checking device for hydraulic turbine speed governor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2292483C1 true RU2292483C1 (en) 2007-01-27

Family

ID=37773484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117902/06A RU2292483C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Speed checking device for hydraulic turbine speed governor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292483C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2830453C1 (en) * 2024-04-18 2024-11-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) System for automatic control of power of hydraulic unit of hydroelectric power plant
CN119084216A (en) * 2024-07-26 2024-12-06 中国长江电力股份有限公司 Test turbine speed governor with wide speed range regulation function and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3556668A (en) * 1968-07-11 1971-01-19 Le Metallichesky Z Im Xxii Sie Electrohydraulic speed controller employed in hydroturbines
RU2012826C1 (en) * 1991-05-05 1994-05-15 Баршай Илья Владимирович Automatic speed governor for hydraulic turbine
RU2100644C1 (en) * 1995-12-27 1997-12-27 Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" Hydraulic-turbine governing element control device
RU2106522C1 (en) * 1996-04-19 1998-03-10 Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" Control device for hydraulic turbine runner blades

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3556668A (en) * 1968-07-11 1971-01-19 Le Metallichesky Z Im Xxii Sie Electrohydraulic speed controller employed in hydroturbines
RU2012826C1 (en) * 1991-05-05 1994-05-15 Баршай Илья Владимирович Automatic speed governor for hydraulic turbine
RU2100644C1 (en) * 1995-12-27 1997-12-27 Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" Hydraulic-turbine governing element control device
RU2106522C1 (en) * 1996-04-19 1998-03-10 Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" Control device for hydraulic turbine runner blades

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2830453C1 (en) * 2024-04-18 2024-11-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) System for automatic control of power of hydraulic unit of hydroelectric power plant
CN119084216A (en) * 2024-07-26 2024-12-06 中国长江电力股份有限公司 Test turbine speed governor with wide speed range regulation function and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109638879B (en) Primary frequency modulation dynamic compensation adjustment system and method based on performance index evaluation
US8478448B2 (en) Control device for wind power systems having power failure detection
Brezovec et al. Nonlinear digital simulation model of hydroelectric power unit with Kaplan turbine
CN102434373A (en) A method for intelligent start-up control of governor based on pumped storage unit
CN108457709B (en) Control method and system for steam feed pump generator set
RU2292483C1 (en) Speed checking device for hydraulic turbine speed governor
US4274260A (en) Method and apparatus for regulating a steam turbine
CA2331748C (en) A device for the supply of a liquid fuel to a burner member
JP4685715B2 (en) Power system stabilization method and power system stabilization system using the method
RU138951U1 (en) HYDROTURBINE DIGITAL FREQUENCY REGULATOR
RU2614232C2 (en) Control method of adjustable-blade turbine impeller by servomotor
JP2894978B2 (en) Tank level control device for hydroelectric power plant
JPS5946373A (en) Controller for speed of water wheel
JPH02201613A (en) Water turbine guide vane control device
EP2192292A1 (en) Speed control governor
RU51680U1 (en) HYDROTURBINE ROTATION REGULATOR
CN118653953B (en) A method and system for rapid power regulation of impulse turbine generator set
Nawaz et al. Performance evaluation of digital governor for improving operational efficiency and reliability of power plant
JPH01240775A (en) Speed control device for hydraulic turbine generator
JPS6153559B2 (en)
JPS5985404A (en) Fuel flow control device for combined power generation equipment
JP2004279221A (en) Reactor power controller
RU2674375C2 (en) Method of controlling blades of impeller of adjustable blade turbine
JPS5941003B2 (en) Turbine control device for driving water pump
JPS6149514B2 (en)