Regulatoare electrohidraulice numerice

Regulatoare electrohidraulice numerice

A.1.       Regulatoare numerice cu echipamente dedicate:

A.1.1. Schema bloc a regulatorului RAV Vatech (Figura 2.17).

Regulatoarele Vatech pot utiliza partea hidromecanica existenta.

Schema implementata de Vatech la CHE Portile de Fier reprezinta o structura paralel indicata in CEI 61362 remarcandu-se prin tratarea individuala a buclelor de reglaj si demarcarea buclei de pozitie. Alegerea regimurilor se realizeaza usor, fiecare regim putand fi corectat sau nu cu eroarea de frecventa, iar acordarea si verificarea elementelor de executie (cele mai supuse defectelor) se poate realiza usor prin intermediul buclei de pozitie. Este o schema complexa, care contine toate tipurile de reglaj realizabile de o turbina Kaplan si contine:

LEC- reglaj de nivel (LEvel Control). Scopul reglajului de nivel consta in mentinerea constanta (intre niste limite) a nivelului amonte. Pentru realizarea acestui scop, masura de nivel amonte (HHw) este comparata cu un consemn de nivel (LSP-Level SetPoint). Eroarea este filtrata (PI modificat) pentru inlaturarea efectului valurilor, iar rezultanta, limitata de pozitia aparatului director (Y_WG) si pozitia palelor rotor (Y_RU) calculata din curba de cama corespunzatoare caderii necesare a fi reglate ca urmare a nivelului amonte dorit (blocurile FSP - setpoint de debit si FCA), reprezinta intrarea intr-un regulator PI cu o constanta mare de integrare (regulator comun cu regulatorul de debit). Iesirea acestuia reprezinta intrare in structura de limitare a deschiderii aparatului director si a palelor rotor, si apoi intrarea in blocul de reglare pozitie;

FLC - regulator de debit (FLow Control). Scopul reglajului de debit consta in mentinerea intre niste limite a debitului turbinat, asigurand astfel un regim economic.

POC - reglaj de putere (POwer Control). Scopul reglajului de putere consta in mentinerea constanta a puterii la bornele generatorului. Masura de putere activa la borne (reactia de putere) achizitionata prin

blocul 6.1 (filtrata si validata) este comparata cu un consemn de putere obtinut fie printr-un bloc de (Prescriere Set Point) referinta PSP 6.0, fie cu un consemn analogic setabil local sau transmis de la un echipament superior (repartitorul local frecventa-putere care preia ordinele transmise de catre DEN). Orice abatere a puterii produse de la puterea de consemn, indiferent de originea sa (deci si cea datorata variatiilor de frecventa) este anulata prin bucla de putere. Din aceasta cauza este necesara refacerea statismului in bucla de putere prin adaugarea unui termen la consemnul de putere (realizat in cazul de fata prin adaugarea in eroarea de putere obtinuta a erorii de frecventa corectata cu statismul in putere dispus) reprezentand contributia in putere necesara a fi adusa de grup la variatia de frecventa. Refacerea statismului in bucla de putere asigura, in functionarea in reglaj secundar, indeplinirea cerintelor privind simultaneitatea reglajului secundar si a reglajului primar. Eroarea de putere corectata cu contributia la variatia de frecventa (FPD- Frequecy Power Deviation) intra in regulatorul PI acordat pentru reglajul de putere iar iesirea acestuia intra in structura comuna de supraveghere pozitie aparat director si pale rotor POS.

OPC - reglaj de deschidere (OPening Control). Scopul reglajului de deschidere consta in mentinerea unei pozitii dorite a aparatului director (a deschiderii setate). Setarea deschiderii dorite se face in blocul OSP (OPening Setpoint). La acest consemn se adauga contributia in deschidere la variatiile de frecventa (POD-Frequency Opening Deviation). Semnalul reprezentand consemnul pentru bucla de pozitie (POS Pozitioner) este preluat de 'legatura combinatorica' - cama spatiala, OCC reprezentata printr-un set de curbe stocate ca baza de date: deschidere aparat director - deschidere pale rotor pentru diferite caderi, orice pozitie intermediara fiind obtinuta prin interpolare. Astfel, pe ramura din dreapta a buclei de pozitie, POS, se obtine consemnul pentru pozitionerul servomotorului palelor rotorice.

POS - reglarea efectiva a pozitiei servomotorului principal, din doua bucle de reglare: una aferenta servomotorului aparatului director si una palelor rotorice. Prin formarea individuala a consemnelor diferitelor bucle de reglare si separarea buclelor de pozitie, schema ofera mentenanta usoara a regulatorului si punerea in functiune. Astfel aceste bucle fac posibila acordarea independenta a elementelor de conversie a semnalului electric rezultat din regulator in semnal hidraulic (cu valvele proportionale si electrodistribuitor).

SPC - regulatorul de viteza propriu zis (SPeed Controler) - are rolul de reglare a turatiei la pornirea, aruncarea de sarcina si functionarea insularizata a grupului. SSP (Speed SetPoint)- reprezinta consemnul de turatie (frecventa la functionarea in sarcina) cu posibilitatea setarii lui prin comenzi creste/scade. Diferenta rezultata din compararea masurii de turatie (frecventa) si consemnului, cu statismul permanent (bp) si tranzitoriu setabile trec printr-un regulator PD, avand componenta derivativa activa in regimurile prezentate anterior.

Un element important il reprezinta alegerea regimurilor asigurate si mai ales criteriile de trecere in regim de reglare de viteza (SPC) la aruncarea de sarcina si la insularizare. Pentru grupul 6 din Portile de Fier au fost executate probe de functionare insularizata.

O alta directie de modernizare a regulatoarelor de viteza in centralele hidroelectrice a constituit-o inlocuirea partii de calcul a regulatorului cu un regulator numeric si realizarea modificarilor si adaptarilor (in cazul trecerii de la un regulator mecanohidraulic la unul numeric) la partea mecanica si hidraulica de catre furnizorul principal UCM Resita. In acest caz s-a realizat inlocuirea partii mecanohidraulice a regulatorului, inlocuind sertarul de distributie si adaugand un convertor electrohidraulic pentru comanda acestuia. Exemplul il constituie regulatoarele grupurilor din CHE Stejaru la care blocurile de calcul (regulatorul numeric) sunt de tip Digipid (Nyrpic - Franta). Functia de transfer cu blocuri functionale este prezentata mai jos:

A.1.2. Schema bloc a regulatorului RAV Digipid 1000 (Figura 2.18)

Se remarca faptul ca acest regulator este de tip clasic, doar cu doua regimuri de functionare: deschidere si viteza. Regulatorul nu are bucla de reglare de putere ceea ce face necesar ca pentru reglajul secundar, respectiv pentru functionarea de viitor in reglaj tertiar cu bucla de putere, aceasta sa fie realizat la un nivel superior (ca bucla suprapusa) in repartitorul local frecventa-putere. Desi realizat cu echipamente moderne, dedicate, din punct de vedere functional regulatorul nu se ridica la pretentiile actuale.

In schema prezentata, Yc reprezinta referinta de deschidere, iar statismul tranzitoriu si cel permanent este realizat pe reactie - deschidere (pozitie servomotor principal). Turbina echipata fiind Francis, avem un singur organ de reglare-aparatul director. Tipul regulatorului este PI cu limitare de viteza (V_d- viteza de deschidere si V_i - viteza de inchidere) si cursa (Y_min si Y_max), k reprezinta constanta de proportionalitate, T₂ constanta de integrare a sertarului de distributie iar T timpul de integrare al servomotorului.

O directie importanta de modernizare a regulatoarelor de viteza in centralele hidro o reprezinta realizarea regulatoarelor proprii ale UCMR Resita la care partea de calcul este realizata cu automate programabile FANUC, dar la care proiectarea, softul si punerea in functiune este realizata de catre UCMR Resita in conceptie proprie. Acestea sunt realizate urmand indicatiile CEI 61362 si sunt dotate atat cu bucla de deschidere cat si de putere cu corectie de frecventa. Inlocuirile realizate la grupurile retehnologizate sunt de anvergura (cu distribuitor proportional, eliminarea limitatorilor mecanici de deschidere, etc). Prezentam mai jos functia de transfer a acestor RAV (pentru turbine cu doua organe de reglare).

A.2.       Regulatoare numerice utilizand automate programabile

A.2.1.     Schema bloc a regulatorului RTD-02 Resita (Fig. 2.19)

Dintre regulatoarele realizate cu automate programabile Siemens prezentam schema bloc a RAV-urilor aferente grupurilor Francis din CHE Vidraru.

Regulatorul este compact nu numai ca realizare soft dar si ca realizare practica, fiind realizat intr-un automat programabil compact cu panou operator, unitate centrala (de calcul) si semnale de intrari-iesiri, fiind cel mai miniaturizat regulator de viteza in functiune la ora actuala.

Schema este foarte compacta si aduce ca noutate selectia regimului de functionare, tratarea adimensionala a marimilor de consemn si reactie obtinandu-se astfel inscrierea aceleiasi valori de statism atat in deschidere cat si in putere dar elementul de noutate il reprezinta tratarea reactiei tranzitorii.

A.2.2.     Schema bloc a regulatorului de viteza RDC F04 (Figura 2.20)

A.2.3.     Schema bloc a regulatorului de viteza CHE Motru (Figura 2.21 a si 2.21 b)

Element de noutate il reprezinta pastrarea ponderarii reactiei (de deschidere Y masurat sau de putere P masurat) cu statismul permanent (b_p) si aplicarea statismului permanent si a consemnului pentru largirea plajei de variatie si a preciziei de reglare. Statismul tranzitoriu nu mai este aplicat pe calea de reactie ci este transferat ca divizor in coeficientul de proportionalitate al regulatorului PID. Spre deosebire de toate regulatoarele existente, regulatorul de la CHE Motru este un regulator PID, partea derivativa fiind activata numai pentru pozitia deschis a intrerupatorului. Aceasta reprezinta reactia tranzitorie la mersul in gol. Aceasta tratare permite o acordare usoara si reprezinta o inovatie in realizarea regulatoarelor de viteza care echipeaza turbine hidro.

Furnizorul a prezentat functia de transfer completa adaugand la schema bloc de calcul a regulatorului turbinei si schema bloc a partii mecanohidraulice prezentata in figura 2.21 b. In mod normal DEN cere ca la punerea in functiune a fiecarui regulator de viteza sa fie prezentata functia de transfer completa, cerinta indeplinita numai de furnizorul regulatoarelor de la Portile de Fier, Motru si cele furnizate de UCM Resita.