- Xđb – Điện kháng đồng bộ của máy phát điện.
2.3.1 Phương án 1: Thay đổi tồn bộ phần mạch động lực và các thiết bị điều
khiển.
Cải tiến hệ thống điều khiển cho máy phát theo phương án thay đổi tồn bộ
phần mạch động lực và các thiết bị điều khiển. Cĩ thể thực hiện phương án
48
thay bằng mâm chỉnh lưu diode quay và máy phát kích từ (Hình 2.1), thiết bị
điều chỉnh điện áp là bộ AVR (Auto Voltage Regulator).
- Nguyên lý làm việc của sơ đồ này như sau: Tồn bộ cụm chỉnh lưu diode và
rotor máy phát kích từ được gắn trên cùng trục với rotor chính và quay cùng
rotor chính. Rotor máy phát kích từ là cuộn dây 3 pha. Stator máy phát kích từ là cuộn dây 1 chiều, điện áp một chiều của stator máy phát kích từ được cung
cấp và điều chỉnh bởi thiết bị AVR. Thiết bị điều chỉnh điện áp AVR cĩ đặc
tính làm việc là khi điện áp xoay chiều đầu vào tăng thì nĩ tự động giảm điện áp một chiều ở đầu ra dẫn tới điện áp xoay chiều 3 pha trong rotor kích từ phụ bị giảm xuống, điện áp một chiều sau chỉnh lưu vào rotor chính giảm, điện áp
đầu ra của máy phát giảm theo về giá trị ổn định đặt trước. Khi điện áp đầu
vào giảm thì thiết bị điều chỉnh điện áp AVR làm việc theo chiều ngược lại.
- Nếu theo phương án này thì cĩ ưu điểm là: Loại bỏ được cơ cấu chổi than
vành gĩp và biến áp hỗn hợp TFK (Hình 1.4), cầu chỉnh lưu diode cĩ đặc tính
điều khiển điện áp đơn giản, chất lượng điện áp đầu ra của máy phát rất tốt,
thiết bị tự động điều chỉnh điện áp AVR hiện nay rất sẵn trên thị trường. Đây là sơ đồ điều chỉnh điện áp cho phần lớn các máy phát điện do các nước tư bản sản xuất hiện nay.
49
- Nhược điểm của phương án này là: Thay đổi lớn tại mạch động lực, phải tính tốn, chế tạo, lắp thêm máy phát kích từ và cầu chỉnh lưu diode. Để thay đổi
kết cấu của máy phát là phương án khơng đơn giản, rất tốn kém, khĩ thực
hiện, đặc biệt là ứng dụng cho tồn bộ các máy phát điện đang làm việc hiện nay trên các giàn khoan của LD Vietsovpetro là khơng khả thi.
2.3.2 Phương án 2: Cải tiến hoặc giữ nguyên mạch động lực, thay mới các
thiết bị điều khiển.
Cải tiến hệ thống điều khiển cho máy phát theo phương án chỉ cải tiến một phần mạch động lực (hoặc giữ nguyên) và thay mới các thiết bị điều khiển.
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp máy phát bằng
50
- Nguyên lý làm việc của phương án này là: Giữ nguyên hoặc cải tiến một ít cụm chỉnh lưu cĩ điều khiển BCV (Hình 1.4), đồng thời thay thế thiết bị điều chỉnh điện áp BKH-7 (Hình 1.7) bằng thiết bị điều khiển khả trình.
- Nếu theo phương án này thì cĩ ưu điểm là: Ta cĩ thể thu được dạng sĩng
của điện áp ra sau chỉnh lưu BCV phẳng, chất lượng điện của máy phát rất tốt do giảm bớt được sĩng hài bậc cao của điện áp kích từ. Đồng thời thiết bị điều khiển mới (thay thế BKH-7) là thiết bị điều khiển lập trình được nên cĩ các ưu
điểm của các thiết bị vi xử lý như làm việc cĩ độ tin cậy cao, ổn định, gọn
nhẹ, dễ sử dụng, dễ thay đổi,.... - Nhược điểm của phương án này là:
+ Nếu cĩ thay đổi tại mạch chỉnh lưu cĩ điều khiển BCV (chẳng hạn thay thế thyristor T7) thì sẽ phải thay đổi kết cấu mạch động lực, đây là vấn đề rất phức tạp, phải tính tốn, thay đổi lại phần mạch động lực, về mặt lý thuyết cĩ thể thực hiện được nhưng khả năng ứng dụng cho tồn bộ các máy phát điện của LD Vietsovpetro là khĩ khăn, phải thay đổi cái mà đang cịn sử dụng tốt, gây lãng phí về mặt kinh tế, phức tạp về kỹ thuật.
+ Tuy theo phương án này thì dạng sĩng điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu BCV cĩ thể phẳng hơn, dẫn tới chất lượng điện áp đầu ra của máy phát điện tốt hơn.
Nhưng thực tế điều này cũng khơng cần thiết, hiện nay các tổ hợp máy phát
điện ГМС 14 – 41 – 120 OM4 đang làm việc với hệ thống kích từ gồm bộ
chỉnh lưu cĩ điều khiển BCV cùng thiết bị điều chỉnh điện áp BKH-7 mà máy phát điện vẫn phát ra điện áp 3 pha cĩ dạng sĩng rất tốt, chất lượng điện vẫn
đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Do vậy việc cải tiến hệ thống kích từ để được điện áp một chiều Ukt sau bộ chỉnh lưu cĩ điều khiển BCV cĩ dạng sĩng
51
2.3.3 Phương án 3: Giữ nguyên tồn bộ phần mạch động lực và cải tiến các
thiết bị điều khiển
Cải tiến hệ thống điều khiển cho máy phát theo phương án giữ nguyên tồn
bộ phần mạch động lực và chỉ cải tiến mạch và các thiết bị điều khiển.
- Nguyên lý làm việc của phương án này là: Giữ nguyên cụm chỉnh lưu cĩ
điều khiển BCV (Hình 1.4), đồng thời cải tiến thiết bị điều chỉnh điện áp
BKH-7 (Hình 1.7) để cho hệ thống cĩ đặc tính làm việc đúng như mong
muốn.
- Ưu điểm của phương án này là:
+ Giữ nguyên được tồn bộ mạch động lực của máy phát điện, chỉ cải tiến
phần mạch điều khiển mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật mong muốn.
Đây là một ưu điểm rất quan trọng vì nĩ giảm thiểu tối đa chi phí, đơn giản
hố quá trình cải tiến, hạn chế thấp nhất các rủi ro do qúa trình cải tiến mang lại.
+ Chỉ cần cải tiến thiết bị điều chỉnh điện áp BKH-7 mà vẫn đạt được các yêu cầu mong muốn. Khi cần thiết muốn sử dụng lại hệ thống điều khiển cũ (dùng lại thiết bị điều chỉnh điện áp BKH-7) cũng rất dễ dàng. Đặc điểm này rất tiện
lợi khi cĩ sự cố hoặc thay thế, sữa chữa thiết bị điều khiển mới thì máy phát
vẫn cĩ thể tiếp tục làm việc được như trước khi cải tiến.
- Nhược điểm của phương án này là: Điện áp kích từ một chiều Ukt sau bộ
chỉnh lưu cĩ điều khiển BCV cĩ dạng sĩng khơng được phẳng bằng điện áp
kích từ một chiều của hai phương án trên. Tuy nhiên do rotor chính cĩ thành
phần cảm kháng tương đối lớn, nên khả năng lọc điện áp một chiều rất tốt.
52
khiển BCV mà máy phát điện vẫn phát ra nguồn điện áp xoay chiều 3 pha rất tốt.
Qua phân tích 3 phương án cải tiến hệ thống điều khiển cho máy phát điện
ГМС 14 – 41 – 120 OM4 ở trên, ta thấy rằng chỉ cĩ phương án thứ 3 là phù
hợp nhất. Phương án này vừa đảm bảo được yêu cầu là điều khiển được máy phát để cĩ được các đại lượng đầu ra thỏa mãn yêu cầu mong muốn đồng thời thỏa mãn được yêu cầu khơng thay đổi về kết cấu của máy phát. Đồng thời khi cĩ sự cố hoặc cần sửa chữa, thay thế ở hệ thống điều khiển mới ta vẫn cĩ thể
chuyển về hệ thống điều khiển cũ để dùng tạm (dùng lại thiết bị điều chỉnh
điện áp BKH-7).
Như vậy, so với hai phương án đầu thì phương án thứ 3 vừa đáp ứng được
yêu cầu về kỹ thuật, vừa đảm bảo đơn giản trong giải pháp cơng nghệ, vừa
giảm thiểu chi phí, khả năng ứng dụng thực tế cao hơn. Do vậy trong luận văn này sẽ tập trung giải quyết theo phương án 3.