Nước từ hồ chứa thượng lưu được dẫn vào hệ thống đường ống ỏp lực
và buồng xoắn, tại đõy nước được gia tốc tới vận tốc rất lớn. Qua hệ thống
cỏnh hướng, nước được dẫn vào tuabin thuỷ lực làm quay tuabin đồng thời
làm quay mỏy phỏt điện (thụng thường trục của tuabin được nối thẳng với trục mỏy phỏt). Từ đầu cực mỏy phỏt, dũng điện được tăng ỏp qua mỏy biến ỏp và dẫn lờn trạm phõn phối hoà vào lưới điện quốc gia.
Tuabin thuỷ lực là một bộ phận quan trọng nhất trong nhà mỏy thuỷ điện, bằng sự thay đổi tốc độ nú quyết định cụng suất phỏt của tổ mỏy. Là một thiết bị cú cơ cấu phức tạp, trọng lượng và kớch cỡ lớn, tuabin đũi hỏi phải cú độ bền cao, vận hành ổn định trong thời gian dài (tuổi thọ vận hành 40 năm, thời gian đại tu 6 năm, trung bỡnh vận hành 3000 giờ/năm ).
Tuỳ theo mực nước thượng lưu và khi tải trờn lưới điện thay đổi đũi hỏi lượng điện phỏt ra của nhà mỏy phải thay đổi phự hợp. Vấn đề đặt ra là phải
điều chỉnh đồng bộ độ mở hệ thống cỏnh hướng nước nhằm điều chỉnh lưu
lượng nước vào tuabin, tạo cho tuabin tốc độ ổn định.
Để điều chỉnh độ mở cỏnh hướng người ta sử dụng cỏc secvomotor (ở đõy là 4 servomotor theo hỡnh 1.14) và hệ thống thuỷ lực. Truyền động của secvomotor sẽ qua hệ thống thanh truyền gắn với vành điều chỉnh, giữa cỏnh hướng và vành điều chỉnh cú cỏc khớp truyền động.
Ngày nay, với sự phỏt triển vượt bậc của kỹ thuật số, bộ điều tốc tuabin được tự động hoỏ hoàn toàn cú khả năng thu thập cỏc thụng số quỏ trỡnh một cỏch liờn tục, tự động điều chỉnh ổn định trong quỏ trỡnh vận hành.
Bộ điều tốc tuabin gồm bộ điều tốc kỹ thuật số và bộ điều tốc thuỷ lực. Phần điều tốc kỹ thuật số:
Mỗi tuabin được cung cấp một hệ thống điều tốc tự động riờng biệt cú
khả năng điều khiển tốc độ, cụng suất phỏt, lưu lượng nước vào tuabin cho
phộp tổ mỏy vận hành ổn định, hoàn hảo ở chế độ vận hành song song với
Đề tài:“Nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dựng trong cỏc nhà mỏy thủy điện cụng suất lớn
Hỡnh 1.14. Sơđồ vị trớ của hệ thống secvomotor điều chỉnh cỏnh hướng nước tua bin trong nhà mỏy thuỷđiện hoà bỡnh
Bộ điều tốc kỹ thuật số được lắp trong cỏc tủ điều khiển tại tổ mỏy
(theo sơ đồ nguyờn lý hỡnh 1.15), cỏc thụng số được giỏm sỏt qua hệ thống
SCADA ở phũng điều khiển trung tõm. Bộ điều tốc cú cấu hỡnh dự phũng kộp cả về phần cứng và phần mềm, một hệ giao tiếp tốc độ cao được thiết lập giữa hai card xử lý đảm bảo quỏ trỡnh chuyển mạch khụng trễ trong mọi chế độ vận hành. Nguyờn lý điều chỉnh là thuật toỏn PID cú nhỏnh hồi tiếp.
Điều khiển vị trớ: sử dụng thuật toỏn điều chỉnh PD, tớn hiệu vào là vị trớ thực của cỏnh hướng và vũng trượt của cỏc servomotor. Khi vận hành ở chế độ quỏ tải, sự giới hạn tốc độ của cỏnh hướng và bỏnh cụng tỏc được đặt
lờn hàng đầu nhằm trỏnh tuabin lệch khỏi vị trớ tối ưu. Điểm đặt vị trớ của
bỏnh cụng tỏc được tớnh toỏn dựa theo điểm đặt vị trớ cỏnh hướng và giỏ trị cột nước.
Điều khiển giới hạn độ mở: độ mở giới hạn cú thể được điều chỉnh trong khoảng -5 đến 105%.
Điều khiển vận tốc: sử dụng thuật toỏn điều chỉnh PID cú phản hồi, giỏ trị đặt của bộ điều khiển vận tốc cú thể được điều chỉnh trong khoảng 90 đến 110%. Dải tần số chết cú tỏc dụng trong suốt quỏ trỡnh vận hành song song và cú thể điều chỉnh được. Bộ điều chỉnh PID sẽ xỏc định điểm đặt cho servomotor điều khiển cỏnh hướng bằng cỏch tớnh toỏn sự sai lệch giữa giỏ trị
Đề tài:“Nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dựng trong cỏc nhà mỏy thủy điện cụng suất lớn
Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý Bộ điều chỉnh tốc độ tua bin
đặt và tốc độ thực tế. Hàm truyền của bộ điều khiển khi bỏ qua hiện
tượng trễ vi sai:
Kp: Hệ số tỷ lệ
Tn : Thời gian tớch phõn. Td : Thời gian vi phõn.
Đề tài:“Nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dựng trong cỏc nhà mỏy thủy điện cụng suất lớn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi bp > 0:
Điều khiển độ mở cỏnh hướng: giỏ trị đặt cú thể được điều chỉnh trong khoảng -5 đến 105%, chế độ vận hành của bộ điều khiển này chỉ cú thể được lựa chọn khi tổ mỏy vận hành ở chế độ song song, trong cỏc chế độ khỏc điểm đặt của độ mở sẽ là độ mở thực của cỏnh hướng.
Điều khiển lưu lượng: giỏ trị đặt cú thể được điều chỉnh trong khoảng - 5 đến 105%. Lưu lượng thực tế được tớnh toỏn từ cột nước, vận tốc tuabin, vị trớ của cỏnh hướng và bỏnh cụng tỏc. Bộ điều khiển sử dụng thuật toỏn PI, xỏc
định giỏ trị đặt cho vị trớ của servomotor cỏnh hướng bằng cỏch tớnh toỏn sự
khỏc nhau giữa giỏ trị đặt và lưu lượng thực tế. Hàm truyền của bộ điều khiển cú dạng:
Điều khiển mực nước: giỏ trị điểm đặt đó được xỏc định trước, nú chỉ
cú thể được xỏc định lại thụng qua cỏc thiết bị đầu cuối, bảng vận hành hay
giao diện thụng tin. Bộ điều khiển sử dụng thuật toỏn PI.
Một số thụng số của bộđiều tốc: - Chuẩn giao diện: RS232, RS485, Ethernet. - Dải tốc độ chết: Ê 0.02%
- Dải tần số đo được ứng với tốc độ : 1.2 , 10000Hz. - Thời gian chết : Ê 0.2s - Độ ổn định tốc độ : Ê 0.3% - Độ ổn định cụng suất : Ê 0.4% - Hệ số tỷ lệ Kp: 0 á 500. -Thời gian tớch phõn Tn : 0.05 á 5000s. - Thời gian vi phõn Td: 0 á 10s. - Độ dốc của đặc tớnh tốc độ bp: 0 á 10%.
- Thời gian mở cỏnh hướng cú thể điều chỉnh : 10 á 1000s.
Cỏc tớnh năng tựđộng hoỏ của bộđiều tốc:
- Điều chỉnh vị trớ cỏc cỏnh hướng đồng bộ với bỏnh cụng tỏc. - Giỏm sỏt và kiểm tra tốc độ, lưu lượng.
- Điều chỉnh việc chọn nhanh mức tải. - Vận hành đa nhiệm theo thời gian thực.
Đề tài:“Nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dựng trong cỏc nhà mỏy thủy điện cụng suất lớn
- Giao diện Ethernet chuẩn với hệ thống SCADA.
- Giao diện HMI tại phũng điều khiển và tủ điều khiển tại chỗ. - Ghi và thụng bỏo cỏc sự kiện trong quỏ trỡnh vận hành.
- Bảo vệ điện một chiều cỏc Module I/O, kiểm tra cao tần hệ thống.
Phần điều tốc thuỷ lực:
Bộ điều tốc thuỷ lực gồm bể chứa dầu, van trượt điều khiển chớnh, mỏy bơm trục vớt, bộ lọc, cỏc sensor đo mức dầu và nhiệt độ.
Bộ tỏc động điện thuỷ lực biến đổi cỏc tớn hiệu từ bộ điều khiển kỹ
thuật số thành cỏc đại lượng cơ tương ứng. Bộ khuếch đại thuỷ lực gồm cú
van động và van phõn phối chớnh nối hệ thống ống dầu ỏp lực với secvomotor của cỏnh hướng và hệ thống cấp dầu ỏp lực. Hệ thống dầu cú ỏp lực 4.0á6.3MPa.
Hệ thống khớ nộn cung cấp cho bỡnh tớch ỏp, cõn bằng ỏp lực hệ thống.
Với hệ thống van, thời gian tỏc động được giới hạn tương ứng với đũi
hỏi của sự thay đổi tốc độ. Ngoài ra cũn cú một van trượt điện từ độc lập để
dừng khẩn cấp tuabin bằng cỏch tỏc động để servomotor đúng khẩn cấp cỏc cỏnh hướng mà bỏ qua cỏc tớn hiệu từ bộ điều khiển.
Cỏc thiết bịđo:
- Đầu đo lưu lượng theo phương phỏp Witer-Kennedy. - Đo ỏp suất vi sai tại buồng xoắn
- Cụng tắc giới hạn và cảnh bỏo sự đồng bộ giữa cỏc cỏnh hướng. - Đo vị trớ vành điều chỉnh hay độ mở cỏnh hướng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đo ỏp suất xilanh và nhiệt độ dầu ỏp lực. - Đo độ lệch trục của Tuabin.
Ngoài ra cũn cú cỏc hệ thống đo khỏc đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn, ổn định.
* Đặc tớnh kỹ thuật của hệ thống secvomotor dựng trong nhà mỏy thuỷ điện Hoà Bỡnh:
+) Đường kớnh làm việc danh nghĩa của xi lanh:Φ500mm +) Hành trỡnh của Pitton: S = 730 mm.
+)Áp suất dầu làm việc P = 40kG/cm2.
+)Lực tỏc dụng định mức : Khi đúng = 37,8x103kG Khi mở = 78,5x103kG +) Thể tớch dầu trong secvomotor: 0,144m3.
Đề tài:“Nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống secvomotor dựng trong cỏc nhà mỏy thủy điện cụng suất lớn