سیستم گاورنر دیجیتال توربینهای هیدرولیکی EHTG

 

    HOORPENDAR, Electronic Hydro Turbine Governor

هورپندار یکی از شرکتهای پیشرو در زمینه طراحی و تولید انواع کنترل‌کننده‌ها، سیستمهای مونیتورینگ و بردهای الکترونیکی بکاررفته در نیروگاههای برق-آبی می‌باشد. برای حدود بیش‌از پانزده سال نام این شرکت همراه با کیفیت و نوآوری در صنعت نیروگاهی بوده‌ است فعالیتهای شرکت در زمینه نیروگاهی را می‌توان به چند دسته کلی تقسیم‌بندی کرد

 

Ø   انواع سیستمهای کنترل یکپارچه و نامتمرکز

Ø   سیستم گاورنر توربین

Ø   سیستم تحریک ژنراتور

Ø   انواع سیستمهای هشدار و حفاظت

Ø   انواع سیستمهای اندازه‌گیری و مونیتورینگ

 

گاورنر مهمترین بخش سیستم کنترل توربین می‌باشد
که از مکانیزم فیدبک جهت کنترل سرعت در تمام شرایط کاری توربین بهره می‌برد.

گاورنر
با تنظیم جریان آب عبوری از توربین هیدرولیکی توان خروجی ارسالی به شبکه را کنترل می‌کند. این فرآیند با باز و بسته کردن ویکت گیتها در توربین فرانسیس و توربین‌های پمپی، و ترکیب ویکت گیت و پره‌ها در توربین کاپلان و توربینهای پروانه‌ای صورت می‌گیرد. گاورنرها به دو دسته عمده تقسیم‌بندی می‌شوند: گاورنرهای قدیمی مکانیکی-هیدرولیکی و گاورنرهای جدید  الکتریکی-هیدرولیکی.

جایگزینی گاورنرهای هیدرومکانیکی قدیمی با گاورنر هیدروالکترونیکی مدرن

تعدادی از نیروگاه­های کشور دارای تجهیزات از رده خارج، با هزینه تعمیراتی بالا و عدم امکان تهیه قطعه یدکی هستند. گاورنر دیجیتال  با طراحی انعطاف پذیر امکان بروزآوری سیستمهای قدیمی نیروگاه­های کشور را با توجیه اقتصادی براحتی فراهم آورده است و می­توان برای اغلب نیروگاه­های کوچک و بزرگ کشور مورد استفاده قرار گیرد.

دلایل معمولی که تعویض سیستم­های گاورنر قدیمی را توجیه می­کنند

ساختار مکانیکی پیچیده و در نتیجه مشکل انجام تعمیرات و تامین قطعات یدکی

وقوع عیبهای فراوان در حین کار همانند مشکلات مربوط به روغن‌کاری اهرمها، استهلاک قطعات مکانیکی و …

سرعت پایین عملکرد سیستمهای کنترل مکانیکی نسبت به دیجیتالی

عدم امکان مونیتورینگ بخشهای مختلف ساختار گاورنر.

قابلیت اطمینان پایین کنترل‌کننده‌های مکانیکی نسبت به دیجیتالی

امکان دست‌یابی به عملکرد بهینه توربین هیدرولیکی با استفاده از ساختار گاورنر دیجیتال.

ویژگیهای سیستم گاورنر دیجیتال

• عملیات ترتیبی
• مراحل راه اندازی و از کار انداختن واحد
• شرایط اضطراری  و خروج اضطراری
• رگولاسیون سرعت و توان در شرایط مختلف
• حالت سکون
• حالت بي باري
• سنكرون كردن
• عملكرد در شبكه ایزوله شده و متصل
• کاهش و افزایش تنظیم نقطه کار
• تقسيم بار
• عملکرد اتوماتيك و دستي
• بهينه سازي
• کنترل ناپایداری دریچه های ویکت‌گیت
• تنظيمات پارامتر های مختلف گاورنر
• کارائی
• پايداري
• انعطاف پذیری
• حساسيت
• بازدهی
• ايمني
• محدودکننده ها
• حفاظتها
• نظارت
• پایش و نمایش پارامترها به صورت لحظه ای
• ثبت کلیه رویدادها و حوادث در زمان واقعه
• ثبت داده ها
• ایجاد دیتا بیس وگزارش گیری به صورت نمودار 
• قابليت سرويس
• عيب يابي سيستم
• جایگزینی ساده سخت افزار سیستم
• ماژولار بودن سیستم
• دسترسي به سیستم از خارج سايت
•  

مدهای مختلف کار سامانه گاورنر

مد کنترل سرعت

 میزان بازشدگی دریچه‌های تنظیمی بوسیله کنترل‌کننده محاسبه می‌شود. در اینحالت، کنترل‌کننده اختلاف میان سرعت واقعی و مقدار سرعت تنظیم شده را محاسبه کرده و میزان گشودگی را تعیین می‌نماید. مد کنترل سرعت در دو حالت مختلف، یکی کنترل سرعت بدون بازشدگی دریچه‌های تنظیمی و دیگری حالت کنترل سرعت با محدودیت بازشدگی توسط حلقه کنترل بازشدگی عادی، تمیز داده می‌شود. حالت کنترل سرعت در زمان راه‌اندازی و توقف واحد، هنگامی‌که کلید ژنراتور باز است نیز به‌صورت اتوماتیک از طریق گاورنر اعمال می‌شود.

مد کنترل بازشدگی

 بازشدگی دریچه‌های تنظیمی بوسیله حلقه کنترل بین میزان بازشدگی تنظیم‌شده و بازشدگی واقعی محاسبه می‌شود. مد کنترل بازشدگی فقط در زمانهای راه‌اندازی و پروسه توقف، تا زمانی که کلید ژنراتور باز است، فعال می‌باشد. هنگامی‌که کلید قدرت ژنراتور بسته است حلقه کنترل بازشدگی دریچه‌ها بصورت دستی و ازطریق تابلوی الکترونیک، فعال می‌شود. حلقه کنترل بازشدگی در شرایط زیر غیرفعال است:

• مد کنترل سرعت و شبکه بینهایت
• مد کنترل سرعت و شبکه محلی
• مد کنترل توان

مد کنترل توان

در اینحالت میزان بازشدگی دریچه‌های تنظیمی بوسیله کنترل‌کننده محاسبه می‌شود. در این محاسبه، کنترل‌کننده اختلاف بین مقدار تنظیم‌شده توان مورد نیاز و مقدار واقعی توان تولیدی را ملاک محاسبه قرار می‌دهد. اینحالت وقتی کلید ژنراتور بسته است و سرعت واحد در محدوده سنکرون است فعال می‌شود.

 

 

حالتهای مختلف بهره‌برداری گاورنر دیجیتال

حالت عملکرد اتوماتیک و از راه دور گاورنر

ü    در اینحالت گاورنر بصورت از راه دور و از طریق تابلوی
کنترل واحد(UCB) بهره‌برداری می‌شود و هرگونه فرمان اعمال‌شده
از طریق تابلوی محلی گاورنر بی‌اثر می‌ماند.

حالت عملکرد اتوماتیک و محلی گاورنر

ü    در اینحالت گاورنر بوسیله تابلوی محلی گاورنر و بصورت
اتوماتیک کنترل می‌شود. هرگونه فرمانی ازطرف تابلوی کنترل واحد، به استثنا فرمان توقف گاورنر نادیده گرفته می‌شود.

حالت دستی

ü    دراینحالت گاورنر بوسیله تابلوی
محلی گاورنر کنترل می‌شود و تمام فرمانهای صادر شده از طرف تابلوی کنترل واحد نادیده گرفته می‌شود.

 

مشخصات فني گاورنر

بطور
کلی همانند هر سیستم کنترل دیگر، سامانه گاورنر دیجیتال از سه قسمت اصلی به‌شرح
زیر تشکیل می‌شود:

 

Ø قسمت حسگرها

ü   حسگر اندازه‌گیری سطح سرآب و پای آب

ü   حسگر تعیین فرکانس مکانیکی

ü   حسگر موقعیت شیر توزیع‌گر

ü   حسگر موقعیت سروموتور می‌باشد

ü   حسگر اندازه‌گيري ولتاژ و جریان ژنراتور جهت تعیین توان
اکتیو جاری در شبکه و فرکانس الکتریکی نيروگاه

ü   حسگر فشار جهت اندازه‌گیری فشار سیستم هیدرولیکی

ü   حسگر فشار جهت اندازه‌گیری فشار لوله پنستاک

 

Ø قسمت کنترل‌کننده

سیستم کنترل گاورنر دیجیتال از دو بخش تشکیل می‌شود
: کنترل‌کننده دیجیتال مبتنی‌بر PLC و کنترل کننده آنالوگ.

کنترل کننده دیجیتال مبتنی‌بر PLC، ضمن نظارت بر
عملکرد کلی سیستم، به‌عنوان قلب سیستم کنترلی وظیفه کنترل سیستم و تنظیم مشخصه
دراپ را برعهده دارد. لازم ‌به ذکر است که الگوریتم کنترلی بکاررفته بصورت تطبیقی
بوده و ضرایب کنترل‌کننده جهت دست‌یابی به عملکرد بهینه ضمن حفظ پایداری سیستم، با
تغییر پارامترهای موثر سیستم تنظیم می‌شود.

 

کنترل‌کننده آنالوگ وظیفه کنترل
عملکرد سیستم هیدرولیکی درکنار کاهش اثر باند مرده را برعهده دارد.

ü   مقادیر مرجع مربوط به کنترل‌کننده
آنالوگ از طریق PLC تعیین می‌شود.

ü   دلیل استفاده از کنترل کننده
آنالوگ، کاهش بار محاسباتی PLC و افزایش سرعت عملکرد سیستم هیدرولیکی است.