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歐姆龍plc做pid控製在通風機監控係統的應用

作者:plc小王 來源:西門子plc 發布日期:2019-06-17 12:00 閱讀: 二維碼分享

  
       在風力發電係統中,歐姆龍PLC PID控製槳距技術涉及風力渦輪機的安全可靠運行,影響風力渦輪機的使用壽命,歐姆龍plc通風機監視梯形圖平滑輸出功率,減小扭矩振蕩並減少機艙控製俯仰角。振蕩不僅可以優化輸出功率,還可以有效降低噪聲,穩定發電機的輸出功率,並改善葉片和整個機器的應力條件。可變槳距風力渦輪機具有比固定槳距風力渦輪機更好的風能捕獲特性,並且現代大型風力渦輪機大多使用槳距控製。
      本文針對國外知名風電公司的液壓變槳距風力發電機組,采用可編程控製器(PLC)作為風力發電機的變槳控製器。變槳控製器具有控製方式靈活,編程簡單,抗幹擾能力強的特點。介紹了液壓變槳係統的工作原理,設計了變槳控製器的軟件係統。***後,對著名的國外風力發電公司的風力渦輪機進行了實驗,驗證了槳距控製器可以在變槳距風力渦輪機上安全穩定地運行。

  1、引言

  隨著風電技術的不斷成熟和發展,變槳距風力發電機的優越性更加突出:它可以提高風電機組運行的可靠性,並可以保證較高的風能利用係數和不斷優化的輸出功率曲線。具有可變槳距機構的風力渦輪機可以減輕葉輪的重量並大大改善整個機器的應力狀況,使風力渦輪機在不同風速下保持***佳轉換效率,***大化輸出功率並提高係統性能。
      隨著風力發電機功率等級的增加,變槳技術的使用是時代的潮流。目前,有兩種主要類型的變槳執行器:液壓變槳距和電動變槳距。根據它們的控製方法,它們可以分為兩種類型:均勻間距和獨立間距。獨立變槳技術是在統一俯仰的基礎上發展起來的,每個葉片根據自身的控製規律獨立改變俯仰角,可以有效解決葉片和塔架負荷不均勻的問題,結構緊湊簡單。它易於應用各種控製和高可靠性,並越來越受到國際風電市場的歡迎。 兆瓦變速恒頻變槳距風力渦輪機是世界上***先進的風力渦輪機類型。
       從未來的發展趨勢來看,它將不可避免地取代固定間距風力發電機並成為風力發電機的主要模型。其中,變槳技術在變速恒頻風力發電機的研究中發揮著重要作用,是實現變速恒頻技術的前提。研究這項技術,提高風力發電機的靈活性,延長機組壽命是國外研究的熱門話題。但是,這個國家的研究很少。
      該項目由這個具有前瞻性的項目資助,擁有獨立的知識產權。控製技術對於打破發達國家對先進風電技術的壟斷,推動中國風電產業的進一步發展具有重要意義。 為了在變槳係統中獲得足夠高可靠性的控製器,歐姆龍的CJ1M係列可編程控製器用作變槳係統的控製器,並設計了歐姆龍PLC軟件程序。在一家著名的國外風力發電公司的風力渦輪機上進行了實驗。

  2、變槳距風力機及其控製方式

  變槳距調速是現代風力渦輪機的主要速度控製方法之一。圖1示出了可變槳距風力渦輪機的簡化圖。調速器通過增加槳距角來減小由於風速的增加而使葉輪加速的趨勢。當風速增加時,俯仰液壓缸移動,推動葉片沿增加俯仰角的方向旋轉,以減小葉片吸收的風能,並保持風力渦輪機在額定速度範圍內運行。當風速降低時,執行相反的操作,並且風輪吸收的功率保持基本恒定。液壓控製係統具有傳動扭矩大,重量輕,剛性高,定位準確,液壓執行機構動態響應快的優點,可以保證葉片更快更準確地調節到預定的螺距[4] [ 5]。目前,我國生產和經營的大型風力發電機的大多數變距裝置都使用液壓係統作為動力係統。

歐姆龍plc,監控係統

  圖2顯示了槳距控製器的框圖。在發動機集成到電網中之前,速度控製器根據發動機速度反饋信號進行變槳控製,並根據速度和風速信號確定葉片處於待機或羽狀位置;在發動機集成到電網中之後,功率控製器起作用,功率調節器通常由PI(或PID)控製,並且功率誤差信號經受PI操作以獲得槳距角位置。

歐姆龍plc,監控係統

  當風力渦輪機處於停止狀態時,俯仰角為90°,此時氣流不會對葉片產生扭矩;當風力渦輪機從停止狀態變為運行狀態時,俯仰角為90度,一定速度(約1/s)減小到待機角度(本係統為15);如果風速達到網格風速,則俯仰角繼續減小到3(當俯仰角大約為3時獲得***佳風能吸收)係數);發電機接入電網後,當風速低於額定風速時,俯仰角保持在3;當風速高於額定風速時,根據功率反饋信號,控製器向比例閥輸出-10V。 10V電壓,控製比例閥輸出流量的方向和大小。變槳液壓缸通過比例閥輸出的流量和方向操縱葉片的槳距角,以保持輸出功率接近額定功率。如果發生故障或停止命令,控製器將輸出快速羽化命令,允許風力渦輪機快速關閉,羽化速度高達20/s。

  3、變槳控製器的設計

  3.1係統的硬件構成

  在該實驗中,使用外國風力公司的眾所周知的風力發電機作為實驗對象。額定功率550KW,采用液壓變槳係統。液壓變槳係統的示意圖如圖3所示。從圖3中可以看出,液壓比例閥的螺距可以通過改變液壓比例閥的電壓來改變。當風力發電機出現故障或緊急停止時,電磁閥JB可以關閉,JA和JC可以打開,蓄壓器可以打開。 1中的液壓油快速進入變槳缸並將葉片推到順槳位置(90)。

歐姆龍plc,監控係統

  該係統使用歐姆龍的CJ1M係列PLC。發電機的功率信號由高速功率變送器以模擬量(0~10V對應功率0~800KW)的形式輸入PLC,槳距角反饋信號(0~10V對應槳距角) 0~90)模擬量輸入到PLC的模擬輸入單元;液壓傳感器1,2也以模擬量的形式輸入。這裏,選擇四個模擬輸入單元CJ1W-AD041;模擬輸出單元為CJ1W-DA021,輸出信號為-10V至10V,信號輸出到比例閥,控製音高或彈出速度;機器的速度由高速計數單元CJW-CT021選擇。通過連接到發生器的光電編碼盤檢測發生器的速度,並且每轉10個脈衝輸入到計數單元CJW-CT021。 

  3.2 係統的軟件設計 係統的主要功能由歐姆龍PLC PID實現。當滿足風力渦輪機啟動條件時,歐姆龍PLC PID發出命令以將葉片槳距角從90°恒定速度減小;當發電機連接到電網時,歐姆龍plc根據反饋功率進行功率調節。保持低於額定風速的高風能吸收係數。在額定風速以上,通過調節俯仰角將輸出功率維持在額定功率。當出現故障停止或緊急停止信號時,PLC控製電磁閥J-A和J-C打開,J-B關閉,使葉片快速切換到俯仰角為90°的位置。 二手pac根據音調控製程序流程如圖學生溪所示。
       當風速高於起始風速時,歐姆龍PLC PID指令通過模擬輸出單元向比例閥輸出1.8V電壓,使葉片以0.9/s的速度變為15。此時,如果發電機的速度大於800r/min或速度持續超過700r/min持續一分鍾,則刀片繼續進入槳葉至3位置。當PLC檢測到高速計數單元的速度信號大於1000r/min時,它發出並網命令。如果在達到第3檔後2分鍾沒有將俯仰角連接到電網,則模擬輸出單元將向比例閥輸出-4.1V的電壓,並且俯仰角將縮回到15位置。

歐姆龍plc,監控係統

  在發電機連接到電網後,通過調節俯仰角來調節發電機的輸出功率。功率調整程序的流程圖如圖5所示。當實際功率大於額定功率時,PLC的模擬輸出單元CJ1W-DA021輸出與功率偏差成比例的電壓信號,並使用LMT命令將輸出電壓限製在-4.1V(對應於4.6/s的俯仰速度)。當功率偏差小於零時,必須進入槳葉以增加功率。當槳葉進給時,輸出到比例閥的***大電壓為1.8V(對應於0.9/s的槳距速度)。為了防止頻繁的往複俯仰,當功率偏差為10kW時不進行俯仰。

歐姆龍plc,監控係統

  在槳距plc控製係統中,高風速部分的可變槳距調節功率是非常重要的部分。如果卸載速度太慢,會發生過功率或過流,甚至發電機也會燒毀;如果調整速度太快,不僅會出現調整現象,輸出功率也會大幅波動,節距和變槳軸承的使用壽命會縮短。它會影響發電機的輸出功率並減少發電量。在該係統中,不同的槳距速度用於過功率卸載和欠功率饋送。卸載速度高於進給速度,這防止發電機功率在大陣風的情況下過高。 圖6是俯仰功率調節部分的梯形圖。 100.08是啟動功率調整命令。
     當滿足功率調整條件時,繼電器100.08從0變為1; D2100存儲發動機功率與實際功率之間的偏差。當偏差ΔP滿足-10kW <1。 δp< 10kw,0分配給D2100;當功率偏差為負時,60.07為1,d2100中的功率偏差按一定比例縮放,並通過lmt命令限製輸出到比例閥。輸出的***小值對應-4.1v電壓;如果繼電器60.07為0,即功率偏差為正,則通過scl3命令對d2100的值進行定標,並通過lmt命令輸出到比例閥,***大輸出電壓為1.8v。
      總結:以上就是小編對歐姆龍plc pid控製在通風機監控係統的應用個人見解,如果這方麵的問題和需要,可以聯係丝瓜视频app污的在線客服或者熱線電話谘詢!


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