CS249698B1

CS249698B1 - Connection of electric backdrop for Kaplan turbine regulator

Info

Publication number: CS249698B1
Application number: CS540885A
Authority: CS
Inventors: Jiri Lamac
Original assignee: Jiri Lamac
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1987-04-16

Abstract

fiešení se týká regulace Kaplanový turbíny a řeší zapojení elektrické kulisy vazby obou regulačních orgánů podle vodního spádu. Analogové signály s informací o poloze jednoho regulačního orgánu a vodním spádu se střídavě vybírají multiplexerem. Převádí se na číslicovou informaci v minipočítači a to komparačním členem a prvním číslicově analogovým převodníkem. Po zpracováni v minipočítači se výstupní informace převádí ve druhém číslicově analogovém převodníku na analogový signál žádaně hodnoty polohy druhého regulačního orgánu turbiny.The solution concerns the regulation of the Kaplan turbine and solves the connection of the electrical coupling of both regulating organs according to the water head. Analog signals with information about the position of one regulating organ and the water head are alternately selected by a multiplexer. It is converted into digital information in a minicomputer by a comparator and the first digital-to-analog converter. After processing in the minicomputer, the output information is converted in the second digital-to-analog converter to an analog signal of the desired position value of the second regulating organ of the turbine.

Description

Vynález se týká regulace velkých Kaplanových turbín a řeší regulaci otevření obou regulačních orgánů Kaplanovy turbíny, vzájemnou jejich vazbu ovlivňující účinnost přeměny vodní energie na energii mechanickou na hřídeli turbíny·The present invention relates to the regulation of large Kaplan turbines and solves the regulation of opening of both Kaplan turbine regulators, their mutual influence affecting the efficiency of the conversion of hydropower to mechanical energy on the turbine shaft.

Je známé zapojení elektrické kulisy v regulátoru Kaplanovy turbíny. Je to elektrická analogová kulisa s číslicovým korektorem· číslicový korektor je vytvořen z mnohabitové programovatelné paměti, ve které je zaznamenána konečná řada křivek, modelujících závislost obou regulačních orgánů turbíny na vodním spádu. Součástí zapojení jsou též dva analogové číslicové převodníky, které převádějí analogové signály otevření jednoho regulačního orgánu a vodního spádu na číslicové signály zpracovatelné v mnohabitové programovatelné paměti. Další součástí je číslicově analogový převodník pro převod Číslicové informace uložené v paměti na analogový signál odpovídající žádanému otevření druhého regulačního orgánu turbíny· Nevýhodou tohoto zapojení je, že v programovatelných pamětech je třeba uchovat řadu křivek modelujících závislost obou regulačních orgánů turbíny na vodním spádu.It is known to connect the electrical backdrop in the Kaplan turbine controller. It is an electrical analog backdrop with digital concealer. · The digital concealer is made up of a multi-bit programmable memory, in which a finite series of curves modeling the dependence of the two turbine control bodies on the water slope is recorded. The connection also includes two analogue digital converters, which convert analogue signals of opening of one regulator and water drop to digital signals processable in multi-bit programmable memory. Another component is a digital-to-analog converter for converting the digital information stored in the memory into an analog signal corresponding to the desired opening of the second turbine regulator. The disadvantage of this circuit is that a number of curves modeling the dependence of the two turbine regulators on the water drop.

Každá křivka je sestavena z mnoha bodů, řádově několik desítek. Každý bod křivky je třeba zaznamenat do paměti. Čím má být zapojení přesnější, tím větší počet křivek je třeba do paměti zaznamenat. Zvolí-li se například 15 křivek pro různé vodní spády a na každé křivce se zapíše jeden bod pro jednoprocentní přírůstek polohy rozváděcího kola, potom na jedné křivce bude pro oblast 30 % až 100 %Each curve is made up of many points, in the order of several tens. Each point of the curve should be recorded in memory. The more accurate the wiring, the greater the number of curves to be recorded in memory. For example, if 15 curves are selected for different water gradients and one point is recorded on each curve for a one percent increment of the guide wheel position, then one curve will be 30% to 100% for the area

- 3 249 898 polohy rozvádecího kola počet bodů. roven 70. Při 15 křivkách je to 1050 bodů, které je potřeba uchovat v paměti. Má-li se každý bod zapsat do paměti s přesností alespoň 0,5 %, pak je třeba každý bod zapsat v osmibitové informaci. Potřebná pameí má potom kapacitu 8400 bitů. Celé zařízení je tím složitější a čas potřebný pro záznam narůstá na desítky hodin. Při změně charakteristických hodnot turbíny, způsobených provozem, kdy se vlivem eroze a kavitace lopatek turbíny mění charakter proudění vody turbínou, je třeba podle výsledků měření, vyřadit stávající paměti a nahradit je novými, ve kterých jsou zaznamenány nové tvary křivek závislosti.- 3,249,898 position of guide wheel number of points. equal to 70. For 15 curves, it is 1050 points that need to be stored in memory. If each point is to be memorized to an accuracy of at least 0.5%, then each point must be written in eight-bit information. The required memory then has a capacity of 8400 bits. The entire device becomes more complex and the recording time increases to tens of hours. When changing the turbine characteristic values caused by the operation, when the turbine blade erosion and cavitation changes the character of the water flow through the turbine, it is necessary to discard the existing memories and replace them with new ones in which new shapes of dependence curves are recorded.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení elektrické kulisy pro regulátor Kaplanovy turbíny podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že první vstup multiplexeru je spojen s polohovým výstupem regulátoru turbíny. Spádový výstup regulátoru turbíny je spojen se druhým vstupem multiplexeru. Výstup multiplexeru je spojen s prvním vstupem komparačního členu. První výstup komparačního členu je spojen s prvním vstupem minipočítače. První výstup minipočítače je spojen s ovládacím vstupem multiplexeru· Druhý výstup minipočítače je spojen se vstupem prvního číslioověanalogového převodníku. Výstup číslicověanalogového převodníku je spojen se druhým vstupem komparačního členu. Druhý výstup komparačního členu je spojen se druhým vstupem minipočítače. Třetí výstup minipočítače je spojen se vstupem druhého číslioověanalogového převodníku. Výstup číslioověanalogového převodníku je spojen se vstupem regulátoru polohy.These drawbacks are overcome by the connection of the electrical backdrop for the Kaplan turbine controller of the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The first multiplexer input is connected to a position output of a turbine controller. The downstream output of the turbine controller is coupled to the second multiplexer input. The multiplexer output is coupled to the first input of the comparator. The first output of the comparator is connected to the first input of the minicomputer. The first output of the minicomputer is connected to the control input of the multiplexer · The second output of the minicomputer is connected to the input of the first digital / analog converter. The output of the DAC is connected to the second input of the comparator. The second output of the comparator is connected to the second input of the minicomputer. The third output of the minicomputer is connected to the input of the second digital / analog converter. The output of the digital-to-analog converter is connected to the input of the positioner.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že se do paměti zapisuje o jeden až dva řády menší počet bodů, takže záznam do paměti je podstatně kratšío Také případná změnaThe advantage of the arrangement according to the invention is that one to two orders of magnitude less points are written to the memory, so that the memory entry is considerably shorter.

249 898249 898

- 4 zápisu do paměti v důsledku změněných charakteristik prouděni vodní turbínou je kratší a levnější· Také kapacita paměti je o jeden řád menší· Zapojení tím menší a levnější· Zapojení neustále převádí měřené vstupní signály, to je signál skutečné polohy rozváděcího kola a signál vodního spádu na číslicové hodnoty a provádí interpolaci jednotlivých bodů i mezi křivkami modelujícími závislost polohy obou regulačních orgánů na vodním spádu· Tim vylučuje nepřesnosti regulace v oblasti mezi křivkami. Pracuje tak, jako kdyby byl v paměti zaznamenán nekonečný počet křivek závislosti. V důsledku toho je činnost zapojení nejméně jeden řád přesnější.- 4 memorization due to changed water turbine flow characteristics is shorter and cheaper · Memory capacity is one order of magnitude less · Wiring less and cheaper · Wiring constantly converts the measured input signals, ie the actual position of the distributor wheel and the water drop signal • Tim eliminates inaccuracies in the regulation between the curves. It works as if an infinite number of dependency curves were recorded in memory. As a result, the engagement activity is at least one order of magnitude more accurate.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn v blokovém schématu na připojeném výkrese.An example of a circuit according to the invention is shown in the block diagram of the attached drawing.

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto. Multiplexer i je vytvořen z přepínače analogových signálů v integrovaném provedení· Slouží k výběru jednoho ze dvou vstupních analogových signálů. Komparační člen 2 je tvořen dvojicí hladinových členů. Slouží k porovnání dvou vstupních analogových signálů. První číslicově analogový převodník χ a druhý číslicově analogový převodník £ jsou stejné. Jsou vytvořeny z polovodičových spínačů, z váhových odporů a ze součtového zesilovače·' Slouží k převodu číslicového signálu na signál analogový Minipočítač χ je osmibitový minipočítač s paralelním výstupem· Převádí analogové signály na číslicovou formu, zpracovává je a na svém výstupu dává číslicový signál žádané polohy oběžného kola turbíny· Regulátor 6 polohy je vytvořen z kaskády hydraulických elektrických zesilovačů· Slouží k ovládání hydraulického servomotoru oběžného kola turbíny· Regulátor χ turbíny je vytvořen z díl· čích regulátorů otáček, výkonu a otevření rozváděcího kola turbíny. Slouží k řízení soustrojí turbíny - generátor ve všech jejich provozních režimech·Individual wiring blocks can be characterized as follows. The multiplexer i is made up of an analogue signal switch in an integrated design · Selects one of two analogue input signals. The comparator member 2 is comprised of a pair of surface members. It is used to compare two analog input signals. The first DAC and the second DAC are the same. They are made of semiconductor switches, weight resistors and a sum amplifier. '' Used to convert a digital signal to an analog signal. Turbine impeller · Position controller 6 is formed from a cascade of hydraulic power amplifiers · Serves to control the turbine impeller hydraulic servomotor · Turbine χ regulator is made up of partial speed, power and opening control of the turbine guide wheel. Used to control the turbine generator set in all their operating modes ·

- 5 249 898- 5 249 898

Výstup 14 multiplexeru i je spojen s prvním vstupem 21 komparačního členu 2. První výstup 23 komparačního clenu 2 je spojen s prvním vstupem 51 minipočítače 2* D^uhý výstup 24 komparačního členu 2 je spojen s druhým vstupem 52 minipočítače 2* Ewní výstup 53 minipočítače £ je spojen s ovládacím vstupem 13 multiplexeru 1, Druhý výstup 54 minipočítače £ je spojen se vstupem 31 prvního Číslicově analogového převodníku jehož výstup 32 je spojen s druhým vstupem 22 komparačního členu 2. Třetí výstup 55 minipočítače £ je spojen se vstupem 41 druhého Číslicově analogového převodníku £, jehož výstup 42 je spojen se vstupem 61 regulátoru 24 polohy lopatek oběžného kola turbíny.The output 14 of the multiplexer 1 is connected to the first input 21 of the comparing member 2. The first output 23 of the comparing member 2 is connected to the first input 51 of the minicomputer 2 * D. The second output 54 of the minicomputer 5 is connected to the input 31 of the first digital-to-analog converter whose output 32 is connected to the second input 22 of the comparator 2. The third output 55 of the minicomputer 5 is connected to the input 41 of the second digital-analogue. the converter 42, whose output 42 is connected to the input 61 of the turbine impeller blade position regulator 24.

Zapojení pracuje takto. Z regulátoru χ turbíny přicházejí na první vstup 11 multiplexeru 1 signály polohy rozváděcího kola, případně žádané polohy rozváděčího kola. Na druhý vstup 22 multiplexeru JL přicházejí signály spádu. Tyto signály se střídavě v komparačním členu 2 porovnávají s hodnotami zapsanými v paměti minipočítače 2 aby okamžité hodnoty obou signálů byly v paměti minipočítače 2 správně zapsány. První číslicově analogový převodník 2 tedy multiplexně zpracovává oba signály. Přepínání komparace obou signálů provádí minipočítač 2 ^a svým prvním výstupem 53 ovládá multiplexer JL. Podle okamžitých hodnot obou vstupních signálů vypočítává minipočítač interpolací z omezeného počtu bodů předem zapsaných do jeho paměti hodnotu žádaného otevření lopatek oběžného kola turbíny. Tuto hodnotu předává ze svého třetího výstupu 55 na první vstup 41 druhého číslicově analogového převodníku £, z jehož výstupu 42 se signál žádané polohy lopatek oběžného kola turbíny přivádí na vstup 6l regulátoru 6 polohy lopatek oběžného kola turbíny.The wiring works as follows. The directional wheel position signals or the desired directional wheel position signals arrive at the first input 11 of the multiplexer 1 from the turbine regulator. The second input 22 of the multiplexer J1 receives the downlink signals. These signals are alternately compared in the comparator 2 with the values recorded in the memory of the minicomputer 2 so that the instantaneous values of both signals are correctly written in the memory of the minicomputer 2. Thus, the first digital-to-analog converter 2 multiplexes both signals. The switching of the comparison of both signals is performed by the minicomputer 2 ^{and by} its first output 53 it controls the multiplexer JL. Based on the instantaneous values of both input signals, the minicomputer calculates, by interpolation, from the limited number of points pre-written in its memory the value of the desired opening of the turbine impeller blades. This value is transmitted from its third output 55 to the first input 41 of the second DAC, from whose output 42 the turbine impeller blade position signal is applied to the turbine impeller blade position controller input 6l.

Vynálezu se využije v enérgetice, při regulaci velkých Kaplanových turbín.The invention is used in power engineering, in the regulation of large Kaplan turbines.

Claims

Connection of an electric gate for a Kaplan turbine controller, characterized in that the first inlet (11) of the multirlexer (1) is connected to the position output (71) of the turbine regulator (7), the downstream output (72) of which is connected to the second inlet (12). a multiplexer (1) whose output (14) is connected to a first input (21) of a comparator (2), whose first output (23) is connected to a first input (51) of a minicomputer (5), whose first output (53) is connected to the control input (13) of the multiplexer (1) and the second output (54) of the minicomputer (5) is connected to the input (31) of the first digital analogue converter 3, the output (32) of which is connected to the second input (22) of the comparator 2), whose second output (24) is connected to the second input (52) of the minicomputer (5), whose third output (55) is connected to the input (41) of the second digital-analog converter (4), whose output (42) is connected input (61) of the positioner (6) ·