Салхин турбины хяналтын самбар ба түүний ажиллах зарчим
Салхин турбин нь гаднаасаа энгийн мэт харагддаг цахилгаан үүсгэдэг систем юм - сэнс эргэлдэж, цахилгаан үүсдэг. Гэсэн хэдий ч энэ үйл явцын цаана бүх зүйл аюулгүй, тогтвортой, үр ашигтай ажиллахыг хангадаг "тархи" байдаг: удирдлагын самбар. Салхин турбины удирдлагын самбар нь турбины нөхцөл байдлыг хянаж, ажиллагааг нь зохицуулж, эд ангиудыг эвдрэлээс хамгаалж, алсын хяналтын системүүдтэй холбогддог. Энэ нийтлэлд салхин турбины удирдлагын самбар гэж юу болох, түүний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, янз бүрийн салхины нөхцөлд хэрхэн ажилладаг талаар авч үзэх болно.
1. Салхин турбины удирдлагын самбар гэж юу вэ?
Салхин турбины удирдлагын самбар нь турбины бүх үйл явцыг хянадаг цахилгаан болон электрон төхөөрөмжүүдийн цуврал бөгөөд ихэвчлэн цамхагийн орой дээрх хөдөлгүүрийн гэр) дотор болон/эсвэл цамхагийн сууринд суурилуулдаг. Энэхүү самбар нь асаах/зогсоох, турбины чиглэлийг салхинд тохируулах, роторын эргэлтийн хурдыг хянах, үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний чанар нь сүлжээний стандартад нийцэж байгаа эсэхийг баталгаажуулах зэрэг автоматжуулсан функцуудыг гүйцэтгэдэг.
Орчин үеийн удирдлагын самбарууд нь бараг үргэлж PLC (Програмчлагдах логик хянагч) эсвэл үйлдвэрлэлийн компьютерт суурилсан удирдлагын системтэй нэгтгэгдсэн байдаг бөгөөд мэдрэгч, идэвхжүүлэгч, цахилгаан хамгаалалт, өгөгдлийн холбооны шугамтай. Удирдлагын самбаргүй бол турбин хэт хурдлах, тогтворгүй хүчдэл/давтамж, тэр ч байтугай хурдны хайрцаг болон генераторын механик гэмтэлд өртөмтгий байх болно.
2. Хяналтын самбарын үндсэн функцууд
Ерөнхийдөө салхин турбины хяналтын самбар нь хэд хэдэн чухал үүргийг гүйцэтгэдэг.
1. Хяналт
Мэдрэгчээс мэдээлэл цуглуулдаг: салхины хурд, салхины чиглэл, температур, чичиргээ, роторын хурд, хүчдэл, гүйдэл болон эд ангийн төлөв байдал.
2. Хяналт
Автомат үйлдлүүдийг тодорхойлох: турбин хэзээ эргэлдэж, цахилгаан үйлдвэрлэж эхлэх, хэзээ зогсох, роторын эргэлтийг аюулгүй хүрээнд хэрхэн байлгах.
3. Хамгаалалт
Хэт гүйдэл, хэт хүчдэл, өндөр температур, хэвийн бус чичиргээ, хэт хурд, эсвэл давирхай/хазайлтын системийн эвдрэл зэрэг аюултай нөхцөл байдал үүссэн тохиолдолд ажиллагааг зогсооно.
4. Сүлжээний холболт (сүлжээний нийцэл)
Сүлжээний шаардлагыг (давтамж, хүчдэл, чадлын хүчин зүйл, тасалдлын үед дамжин өнгөрөх чадвар) хангахын тулд синхрончлол болон эрчим хүчний чанарыг удирдах.
5. Харилцаа холбоо болон өгөгдлийн бүртгэл
Хяналтын төв (SCADA) руу өгөгдөл илгээж, дохиоллын түүх, үйл явдал, гүйцэтгэлийг засвар үйлчилгээний шинжилгээнд зориулж хадгална.
3. Хяналтын самбарын бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Үйлдвэрлэгч бүрийн загвар өөр өөр байдаг ч салхин турбины хяналтын самбарууд нь ихэвчлэн дараахь зүйлийг агуулдаг.
a) PLC эсвэл гол хянагч
PLC нь мэдрэгчийн өгөгдлийг хүлээн авч, идэвхжүүлэгчийг хөдөлгөдөг логик төв юм. PLC нь аюулгүй байдлын логик зэрэг програмчлагдсан параметрүүд дээр үндэслэн хяналтын алгоритмуудыг гүйцэтгэдэг.
б) HMI (Хүний машины интерфэйс)
HMI нь техникчдэд турбины төлөв байдал, дохиоллыг харах, тохиргоо болон оношилгоо хийх боломжийг олгодог дэлгэц/терминал юм. Том хэмжээний турбинууд дээр HMI нь ихэвчлэн SCADA системд холбогдсон байдаг.
в) Цахилгаан инвертер/хөрвүүлэгч
Орчин үеийн олон турбинууд нь генератороос гарч буй цахилгааныг сүлжээнд нийцтэй цахилгаан болгон хувиргахын тулд чадлын хөрвүүлэгч (Шулуутгагч-DC холбоос-инвертер) ашигладаг. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь давтамж, хүчдэл болон чадлын коэффициентийн хяналттай нягт холбоотой.
d) Чухал мэдрэгчүүд
Зарим нийтлэг мэдрэгчүүд:
– Анемометр (салхины хурд) болон салхины чиглэл (салхины сэнс)
– Роторын хурд мэдрэгч (RPM)
– Хурдны хайрцаг, холхивч, генератор, хөрвүүлэгч температурын мэдрэгч
– Гэмтлийг эрт илрүүлэх чичиргээ мэдрэгч
– Цахилгаан хяналтын хүчдэл ба гүйдлийн мэдрэгч
– Алхам болон хазайлтын байрлалд зориулсан хязгаарлах унтраалга болон кодлогч
e) Өнгөний хяналтын систем
Өнцгийн хяналт нь салхитай харьцуулахад ирний өнцгийг зохицуулдаг. Энэ нь ихэвчлэн цахилгаан мотор эсвэл гидравлик системийг ашигладаг. Өнцгийн хяналт нь хүчтэй салхинд цахилгаан гаралтыг хадгалах, хурд хэтрүүлэхээс урьдчилан сэргийлэхэд чухал үүрэгтэй.
f) Хазайлтын хяналтын систем
Хазайлтын удирдлага нь гондолыг эргүүлж, роторыг салхи руу харуулдаг. Хяналтын самбар нь салхины сэнсний өгөгдөл дээр үндэслэн хазайлтын моторыг тохируулдаг бөгөөд элэгдлийг хурдасгаж болзошгүй хэт их хазайлтаас сэргийлдэг.
g) Цахилгааны хамгаалалт ба аюулгүй байдал
Үүнд MCB/MCCB, хамгаалалтын реле, контактор, SPD (хэт хүчдэлээс хамгаалах), газардуулга, ослын үед зогсоох системүүд орно. Олон турбинууд нь чухал функцүүдийн хувьд нэмэлт аюулгүй байдлын логиктой байдаг.
h) Тосолгоо болон хөргөлтийн систем
Хяналтын самбар нь хурдны хайрцгийн тосолгооны насос, хөргөлтийн сэнс, халаагч системийг хянаж, эд ангиудыг, ялангуяа хүйтэн/чийглэг газар хамгийн тохиромжтой ажиллах температурт байлгадаг.
4. Турбины ажиллагааны мөчлөгт хяналтын самбар хэрхэн ажилладаг вэ
a) Хүлээлгийн нөхцөл ба анхны үзлэг
Турбин ажиллахгүй үед удирдлагын самбар нь зогсолтын горимд байна. Энэ нь дараах зүйлсийг тасралтгүй хянадаг:
– салхины хурд (хязгаарын хурдад хүрсэн үү),
- цахилгаан системийн төлөв байдал,
- тослох материалын температур ба даралт,
– харилцаа холбоо болон мэдрэгчийн нөхцөл байдал.
Эхлэхийн өмнө удирдлагын самбар өөрийгөө шалгадаг. Хэрэв бүх параметрүүд аюулгүй бол турбиныг ажиллуулахыг зөвшөөрнө.
б) Эхлэл: салхинаас роторын эргэлт хүртэл
Салхины хурд хязгаарлагдсан хурдаас (жишээлбэл, загвараас хамааран 3-4 м/с) давсан үед удирдлагын самбар эхлүүлэх процессыг эхлүүлнэ:
1. Хазайлтын систем нь гондолагийн чиглэлийг салхи руу чиглүүлэн тохируулдаг.
2. Ирний өнцөг нь анхны эргүүлэх хүчийг үүсгэх байрлалд тохируулагдсан.
3. Ротор эргэлдэж эхэлнэ; RPM мэдрэгч нь хурдатгалыг баталгаажуулна.
4. Генератор болон хөрвүүлэгч нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг зохицуулж эхэлдэг.
Хөрвүүлэгчтэй турбинууд дээр удирдлагын самбар нь тогтмол гүйдлийн холболтын хүчдэл тогтвортой байх, инвертер нь сүлжээнд цахилгаан нийлүүлэхэд бэлэн байх нөхцлийг хангадаг.
в) Хэвийн ажиллагаа: эрчим хүчний оновчлол ба тогтвортой байдал
Дунд зэргийн салхитай үед хяналтын зорилго нь механик ачааллыг хадгалахын зэрэгцээ эрчим хүчийг хамгийн их байлгах явдал юм. Хяналтын самбар нь:
– роторын эргэлтийг оновчтой байлгахын тулд алхамыг тохируулах,
– гаралт нь сүлжээний стандартад нийцэж байхаар хөрвүүлэгчийг хянах,
- чичиргээ болон температурыг хянах,
– Салхины чиглэл өөрчлөгдөхөд хазайлтыг үе үе тохируулна.
Энэ үе шатанд систем нь салхинаас эрчим хүчний шингээлтийг оновчтой болгохын тулд ихэвчлэн Хамгийн их чадлын цэгийн хяналт (MPPT) (ялангуяа хувьсах хурдтай турбинууд дээр) зэрэг стратегиудыг ашигладаг.
d) Хүчтэй салхи: цахилгаан хязгаарлаж байна
Салхи нэрлэсэн салхины хурдад ойртоход турбин нэрлэсэн хүчин чадалдаа хүрсэн байна. Цахилгаан нь генератор болон механик бүтцийн хүчин чадлаас хэтрэхээс сэргийлэхийн тулд удирдлагын самбар нь салхинаас ирийг бага зэрэг "холдуулан" эргүүлж, эргүүлэх хүчийг бууруулдаг. Ингэснээр:
- чадал нь зөвшөөрөгдсөн утгатай ойролцоо хэвээр байна;
– роторын хурд үсрэхгүй,
- эд ангиуд аюулгүй хэвээр байна.
e) Унтраалт: аюултай нөхцөл байдал эсвэл хэт хүчтэй салхи
Хэрэв салхи хязгаарлагдсан хурдаас давсан (жишээлбэл, ойролцоогоор 25 м/с) эсвэл гажиг илэрсэн (хэт температур, хэт хурд, өндөр чичиргээ) бол удирдлагын самбар автоматаар унтардаг:
1. Ирний алхамыг "өд" байрлалд чиглүүлнэ (салхины хүчийг хамгийн бага байлгадаг өнцөг).
2. Механик тоормосыг журмын дагуу идэвхжүүлж болно.
3. Хөрвүүлэгч нь тэжээлийг сүлжээнээс аюулгүй салгадаг.
4. Дохиоллыг бичиж аваад SCADA руу илгээнэ.
5. Турбин хэвийн байдалдаа орох эсвэл техникч дахин тохируулах хүртэл аюулгүй горимд орно.
Энэхүү унтраах процесс нь хурдны хайрцаг болон цамхагийн бүтцийг гэмтээх цочрол үүсгэхгүйн тулд аажмаар явагдахаар зохион бүтээгдсэн.
5. Хяналтын самбарыг SCADA болон засвар үйлчилгээтэй нэгтгэх
Салхин турбины удирдлагын самбарууд нь ихэвчлэн SCADA (Хяналтын хяналт ба өгөгдөл цуглуулах)-тай холбогддог. SCADA-аар дамжуулан операторууд дараахь зүйлийг хийх боломжтой.
- цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг бодит цаг хугацаанд харах,
– салхин цахилгаан станцын турбин бүрийн төлөв байдлыг хянах,
- автомат дохиолол хүлээн авах,
– нөхцөл байдлын мэдээлэлд үндэслэн засвар үйлчилгээний хуваарь гаргах (нөхцөл байдлын хяналт).
Хяналтын самбараас цуглуулсан өгөгдөл нь урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ хийхэд маш их хэрэгтэй байдаг, жишээлбэл, чичиргээний хэв маягаас үүдэлтэй холхивчийн элэгдлийн шинж тэмдэг, эсвэл температурын өсөлтийн чиг хандлагаас үүдэлтэй хөргөлтийн асуудлыг илрүүлэх.
6. Сорилтууд болон аюулгүй байдлын талууд
Хяналтын самбарууд нь чичиргээ, температурын өөрчлөлт, чийгшил, аянга цахилгаан зэрэг эрс тэс орчинд ажиллах ёстой. Тиймээс тэдгээрийн дизайн нь дараахь зүйлийг онцолдог.
- сайн хүчдэлийн хамгаалалт болон газардуулгын систем,
– чухал мэдрэгч/идэвхжүүлэгчийн нөөцлөлт,
– алдаагүй логик (хэрэв удирдлага ажиллахаа больвол турбин аюулгүй горимд орно),
– үйлдвэрлэлийн аюулгүй байдлын стандарт болон сүлжээний нийцэл.
Өнгөний тохируулга эсвэл хэт хурдны хамгаалалтын бага зэргийн алдаа нь томоохон нөлөө үзүүлж болох тул удирдлагын самбарууд нь үргэлж олон аюулгүй байдлын механизмаар тоноглогдсон байдаг.
7. Кесимпулан
Хяналтын самбар нь салхин турбины автомат, үр ашигтай, аюулгүй ажиллагааг хангах чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Мэдрэгчийн өгөгдөл, PLC, давирхай болон хазайлтын систем, цахилгаан хувиргагч, цахилгаан хамгаалалтыг нэгтгэснээр хяналтын самбар нь турбины бүхэл бүтэн амьдралын мөчлөгийг удирддаг: нөөц горим, асаалт, хэвийн ажиллагаа, хүчтэй салхины үед цахилгааныг хязгаарлах, аюултай нөхцөлд унтраах. SCADA-тай нэгтгэснээр алсын зайнаас хянах, урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд салхин турбиныг цагийн турш найдвартай цэвэр эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
Хэрэв та хүсвэл би хяналтын самбар хэрхэн ажилладаг талаарх блок диаграмм нэмж болно, эсвэл тогтмол хурдтай болон хувьсах хурдтай турбинуудын хяналтын самбаруудын ялгааг нарийвчлан тайлбарлаж болно.
