Thuyết minh hệ thống điều tốc

THUYẾT MINH HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT
Hệ thống điều tốc Tuabin là một trong những bộ phận không thể thiếu đối với
một Nhà máy Thủy điện. Thuyết minh này chủ yếu hướng dẫn về bộ điều tốc, hệ
thống dầu, thùng chứa dầu rỉ, hệ thống điều khiển bơm dầu điều tốc …vv.
Bộ điều tốc Microcomputer – Based do nền tảng từ những năm 70 thế kỷ trước
phát triển thành. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ thông tin và hệ thống
điều khiển, hệ thống điều tốc cũng không ngừng phát triển và nâng cao để tạo ra độ
tin cậy về chất lượng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
CHƯƠNG 2: CẦU TẠO
2.1 BẢN VẼ KẾT CẤU

2.2 THUYẾT MINH.
1 Chênh lệch tần số Δf.
a. Khi công tắc dầu đóng hoặc mở nhưng tần số lưới không bình thường hoặc tổ
công tắc dầu theo tín hiệu tần số đưa ra.


a.

b.

c.
d.

e.

f.
g.

Δf = fG – fJ

b. Khi đóng mở dầu với tần số bình thường và theo tần số lưới
Δf = fW – fJ
c. Tần số chết
Điều tiết tần số E=0
Điều tiết tần số E=0.2 Hz
3. chênh lệch giữa đưa ra và thực tế
a. điều tiết tần số: Δ = YG – YPIG
b. điều tiết công suất: Δ = PG – P
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.
Mỗi bộ điều tiết đều dùng nhiều bộ CPU, mỗi bộ thực hiện các nhiệm vụ khác
nhau. Kết cấu trên sử dụng phương pháp phân tích kỹ thuật, có nghĩa đối với mỗi
nhiêm vụ phức tạp thì sẽ chia thành nhiều nhiệm vụ đơn giản và xử lý từng nhiệm vụ
đó.
Module đo lường tần số do CPU cấu hình cao đảm nhận, có nhiệm vụ đo lường tần số
đồng thời thông qua hệ thống thông tin gửi tín hiệu tần số tổ máy và tần số lưới về
PLC.
Tín hiệu độ mở cánh hướng sẽ được thu thập và gửi đến bộ phản hồi cánh hướng, tín
hiệu tốt sẽ được đưa đến A/D module, A/D sẽ chuyển các tín hiệu trên thành tín hiệu
điện.
Do các modun thu thập tín hiệu 2 lần các mệnh lệnh mở, dừng máy, tăng, giảm …vv.
Các tín hiệu trên nhận về sẽ được đưa đến CPU, do CPU căn cứ quy luật điều tiết sẽ
phân tích, tính toán ra tín hiệu điều khiển cánh hướng và trạng thái tín hiệu tượng ứng
( bao gồm cả sự cố) đưa đến module chuyển đổi đầu ra tương ứng.
Nếu bộ chuyển đổi điện là chuyển đổi điện không có dầu thì module chuyển đổi đầu
ra sẽ căn cứ tính toán đưa ra tín hiệu độ lớn đóng, mở tương ứng, điều khiển điện
không dầu chuyển động chính, ngược. Nếu bộ chuyển đổi là bộ sử dụng van tỷ lệ thì
do mô phỏng module chuyển đổi đầu ra căn cứ tính toán điều khiển van tỷ lệ đưa cánh
hướng làm việc theo quy luật điều tiết, và khi xảy ra sự cố sẽ đưa ra tín hiệu cảnh báo.
Đơn vị truyền thông chịu trách nhiệm thông tin đến máy chủ, chuyển đến hoặc tiếp
nhận mệnh lệnh từ máy chủ.

Màn hình LCD cảm ứng có nhiệm vụ giao diện người – máy, hoàn thành mệnh lệnh
thao tác của bộ điều tốc và hiện thị các trạng thái thông số … , cũng có thể thông qua
giao diện truyền thông và thông tin liên lạc từ xa.
CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC


Hệ thống điều tốc bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là phần điện và phần cơ hợp
thành. Cụ thể kết cấu căn cứ yêu cầu có thể chọn dùng kết cấu điện, cơ phân biệt hoặc
điện, cơ kết hợp.
3.1.
Bố trí kết cấu phần điện.
3.1.1.
Phần cứng
• máy tính sử dụng PLC, có thể sử dụng 2 PLC
• Bộ chuyển đổi điện sử dụng van tỷ lệ servo
• Đo tần số dùng loại điện áp dư đo tần số
• Phản hồi điện có thể sử dụng bộ mã hóa tuyệt đối
• Giao diện người – máy sử dụng màn hình LCD cảm ứng.
a. Hệ thống điện.
Nguồn 1: + 24V chuyên cấp cho các rơ le và thiết bị đầu cuối.
Nguồn 2: + 24V chuyên cấp cho các moto driver
Nguồn 3: +12V/+15V cấp cho bộ phản hồi dùng
b. Bộ phận chỉ thị.
Màn hình LCD cảm ứng
c. Bộ phận điều khiển.
Sử dụng loai PLC nhập khẩu, chủ yếu gồm các bộ phận sau:
• Module nguồn
• CPU
• Module đầu vào
• Module đầu ra

• AD
• Module thông tin
• Moto driver hoặc bộ mở rộng van tỷ lệ
• Cơ điện hoặc van tỷ lệ servo
3.1.2. Phần mềm
a. Sử dụng chương trình điều tiết PID
b. Màn hiển thị thời gian thực, phần mềm ghi chép và giám sát.
c. Chương trình chẩn đoán sự cố
d. Chương trình thao tác khởi động/ ngừng tổ máy
CHƯƠNG 4: CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA BỘ ĐIỀU TỐC
4.1. Chức năng.
4.1.1. Chức năng điều khiển và điều tiết.
a. tần số tổ máy, tần số lưới được đo bằng phương pháp kết hợp phần cứng và
phần mềm để đo lường. Tần số tổ máy được đo bằng 2 cách, dùng áp lực dư và kiểu
bánh răng.


b. Khi vận hành không tải, có 2 phương pháp điều khiển tần số, điều khiển theo
tần số đưa ra và điều khiển theo tần số lưới. Với phương pháp điều khiển theo tần số
lưới tần số của tổ máy sẽ tự động theo tần số hệ thống lưới.
c. giúp tổ máy vận hành ổn định với các chế độ sau: Không tải, vận hành độc lập,
hoạt động song song, vận hành theo cách AGC.
CHƯƠNG 5: CÁC THÔNG SỐ CHÍNH
5.1 Thông số kỹ thuật.
1. Đo lường tần số.
Phương pháp: Đo lường tần số bằng điện áp dư ( có thể dùng 2 phương pháp
điện áp dư và bánh răng).
Điện áp vào: điện áp dư: 0.3V-200V; bánh răng: 24V tín hiệu mạch
Thời gian điều chỉnh mạch: 1-20ms
Phạm vi đo lường: 5-100 Hz

Độ đo lường chính xác: <0.0015Hz
2. Phạm vi thông số điều khiển.
Độ mở định mức: 0 – 100%
Tần số: 45-55Hz
Chênh lệch tần số cho phép: ±0.5Hz
Giới hạn độ mở: 0-100% sai số 1%
Công suất cho phép: 0-120% (0 – 90MW)
3. Tốc độ tính toán PLC
Mệnh lệnh cơ bản: 0.034µs/1 lệnh
4.
Động cơ, van tỷ lệ servo
• Động cơ:
Số hiệu: 34S42
• Van tỷ lệ:
Số hiệu: 0811
Điện áp điều khiển: DC24V
Pmax = 315bar
Lưu lượng làm việc: 40l / phút
Rò rỉ khi áp lực 100bar: 1l/ph
CHƯƠNG 6: THUYẾT MINH PHẦN MỀM BỘ ĐIỀU TỐC
6.1 Trình tự làm việc chính.


1.
a.
b.
c.
d.
e.
2.

a.
b.
c.
d.
e.
3.
a.
b.
c.
d.
e.
4.
a.
b.

Chương trình lên điện hoặc khôi phục powerup or reset.
Set the sign cell
Giá trị ban đầu PLC
Cài đặt giá trị ban đầu bộ hẹn giờ
Thu thập phản hồi cánh hướng và chênh lệch tần số
Cài đặt giá trị ban đầu PID
Dừng máy chế độ chờ shutdow waiting
Thu thập A/D
Thông tin từ máy chủ
Chẩn đoán sự cố và hiển thị
Giám sát thao tác
Sửa đổi thông số và tính toán hệ số PID
Quá trình chạy máy
Start
Đọc chênh tần số và kiểm tra lỗi

Thu thập A/D và đưa ra mạch
Chẩn đoán sự cố và xử lý
Xử lý thao tác
Không tải no load
Đọc tần số chênh lệch và kiểm tra lỗi
Chẩn đoán sự cố và xử lý


Thao tác xử lý
Sửa đổi thông số và tính toán hệ số PID
Tính toán PID
Thu thập A/D và xuất mạch
Hiển thị điều khiển
Máy chủ thông tin
Có tải Load
Ngoài các bước như phần không tải thì còn có các bước sau
a. Phán đoán phương thức
b. Điều chỉnh công suất
6.2 Phương thức điều tiết.
W(Z)T có đặt phương thức điều chỉnh tần số, phương thức điều chỉnh độ mở và
phương thức điều chỉnh công suất.
1. Phương thức điều chỉnh tần số/ độ mở.
(1) Điều kiện
a. Khi vận hành không tải, bộ điều tốc ở phương thức điều chỉnh tẩn số
b. Khi vận hành có tải, chỉ định phương thức điều chỉnh độ mở
c. Khi điều chỉnh công suất, sự cố tín hiệu công suất hoặc vượt giới hạn tần số
(2) Vận hành
a. Quy luật điều tiết: PID
b. Thông số đưa ra: tần số và độ mở
c. Đưa ra tăng / giảm độ mở

2. Phương thức điều chỉnh công suất
(1) Điều kiện
Khi vận hành chế độ có tải, có mệnh lệnh điều chỉnh công suất
(2) Vận hành
a. Quy luật điều chỉnh: PI
b. Tham số cài đặt: Công suất
c. Khu vực công suất chết: 0-5%PN
3. Cài đặt tín hiệu công suất.
Khi điều chỉnh công suất, giá trị cài đặt công suất là số cụ thể, do máy tính điều
khiển thông qua hệ thống thông tin đưa đến.
6.3 Quy luật chạy máy, dừng máy
1. Quy luật chạy máy.
a. Đặc tính chạy máy cơ bản: quy luật chạy vòng kín
b. giá trị cài đặt tần số do tham khảo từ mô hình, đó là đường đặc tuyến mong
đợi của chuyển động tổ máy, thực tế của việc tốc độ quay tổ máy cũng là theo đường
đặc tuyến trên mà từng bước nâng cao.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
5.


c. Quy luật chạy máy này không những tốc độ khởi động tăng nhanh mà còn
không bị vượt tốc.
d. Với quy luật chạy máy này, tất cả cột nước trong dải hữu ích đều có thể chạy
máy nhanh, nối lưới và phát điện.
2. Quy luật dừng máy.

a. Sau khi nhận lệnh dừng máy, cánh hướng từ chỗ đang mở sẽ từ từ đóng lại khi
tốc độ dừng máy lần 1.
b. Khi cánh hướng đóng còn 20% ( có thể cài đặt), khi đó đến bước tốc độ dừng
máy lần 2 cánh hướng sẽ đóng đến hoàn toàn.

6.4 Gía trị cột nước.
Giá trị cột nước có thể xác định được thông qua các cách sau:
a. Thông qua hệ thống thông tin đưa đến máy chủ
b. Thông qua A/D module, bộ cảm biến thu thập tín hiệu giá trị cột nước
c. Thông qua đo lường bằng tay
CHƯƠNG 7: THUYẾT MINH HIỂN THỊ BỘ ĐIỀU TỐC
Trên tủ điện điều tốc có hiển thị các bộ phận sau:
1. Đèn hiển thị KHÓA CHỐT LOCK CÁNH HƯỚNG màu đỏ
2. Đèn hiển thị MỞ CHỐT LOCK CÁNH HƯỚNG màu xanh
3. Màn hình LCD tinh thể lỏng
4. Nút chọn lựa chế độ vận hành: bằng tay cơ/ tự động/ bằng tay điện
5. Nút chuyển đổi PLC
6. Nút vận hành ĐÓNG/MỞ cánh hướng
CHƯƠNG 8: THUYẾT MINH THAO TÁC VẬN HÀNH HỆ THỐNG
ĐIỀU TỐC
1. Cấp nguồn hoặc reset


-

-

-

-

-

-

Khi nút AUTO/MANUAL ở vị trí AUTO:
- Sự cố được khóa, rơ le mất điện hoặc van tỉ lệ trở về trung tính
- Phản hồi cánh hướng
- Đọc chênh lệch tần số
Khi tần số tổ máy lớn hơn > 45Hz, PLC sẽ theo dõi độ mở cánh hướng, sự cố được
reset. Khi công tác dầu mở tổ máy sẽ về trạng thái không tải, khi công tắc dầu đóng tổ
máy sẽ về trạng thái phát điện.
Khi tần số nhỏ hơn <45Hz, PLC sẽ không theo dõi độ mở cánh hướng, sự cố được
reset, tổ máy ở trạng thái chuẩn bị dừng.
Khi nút AUTO/MANUAL ở vị trí MANUAL:
- Đèn MANUAL sáng
Chấp hành trình tự vận hành bằng tay, thu thập tín hiệu độ mở cánh hướng và PLC
theo dõi.
2. Thao tác
Note:
- Đảm bảo đường dầu đã được mở, áp lực và mức dầu sử dụng bình thường
- Đảm bảo lệnh dừng máy, lệnh sự cố đã được reset
- Đảm bảo hệ thống điều tốc đang ở trạng thái làm việc tự động
- Điều tốc không có sự cố
- Tại màn hình hiển thị độ mở cánh hướng 0%, tần số tổ máy 0 Hz, trạng thái làm
việc “Nomal”.
- Chốt Lock đã mở
3. Tự động cháy máy hòa lưới.
- Thỏa mãn các điều kiện chạy máy, bộ điều tốc đang ở trạng thái dừng dự phòng
Đưa lệnh dừng máy, trạng thái hiển thị trên màn hình là “ start ”, cánh hường từ từ

mở ra.
Tốc độ tổ máy tăng lên, tần số tổ máy bắt đầu hiển thị, khi tần số tổ máy nhỏ hơn
<45Hz, cánh hướng với độ lệch tương đối nhỏ tiếp tục mở ra nhưng không vượt quá
giá trị không tải.
Khi tần số tổ máy lớn hơn >45Hz, tự động đi vào PID điều tiết. Nếu sử dụng phương
pháp theo dõi tần số lưới, tần số tổ máy sẽ tự động theo tần số lưới. nếu không tần số
tổ máy sẽ theo tần số được cài đặt.
Khi các điều kiện thõa mãn, tần số, điện áp, góc lệch tổ máy sẽ hòa lưới.
Sau khi hòa lưới, màn hình sẽ hiển thị “synchronize”
Tăng giảm công suất
Khi bộ điều tốc ở chế độ điều tiết công suất, thông qua hệ thống thông tin, do hệ
thống giám sát cung cấp giá trị cài đặt để điều chỉnh giá trị công suất.
Điều chỉnh pha


-

-

-

-

Tổ máy đang ở trạng thái hòa lưới, xuất lệnh điều chỉnh pha, khi đó trạng thái chỉ
thị “phase modulation” , cánh hướng tự động đóng hoàn toàn.
Xóa lệnh điều chỉnh pha
Lệnh điều chỉnh pha được xóa, khi đó bộ điều tốc đưa cánh hướng mở đến chế
độ không tải, đơn vị công suất thay đổi theo chương trình điều chỉnh tải.
4. Tự động dừng máy
Note: lệnh dừng máy phải đảm bảo đến khi cánh hướng đóng hoàn toàn và tốc

độ của tổ máy dưới < 10% tốc độ định mức.
- Xuất lệnh dừng máy, trạng thái chỉ thị “ stop” , tổ máy tự động giảm công suất
- Khi công suất giảm đến 0, công tắc dầu điều tốc sẽ đóng
- Cánh hướng tiếp tục đóng về 0 %
Khi tốc độ giảm đến dưới 15Hz, bộ điều tốc delay 5s rồi chuyển đến trạng thái
ngừng dự phòng.
Tổ máy ngừng ổn định, kết thúc quá trình dừng máy.
5. Khởi động tổ máy bằng tay cơ
Chú ý: khi điều chỉnh mở cánh hướng bằng tay, yêu cầu thao tác nút với góc độ
không quá lớn
Khi chọn chế độ khởi động tổ máy bằng cơ, màn hình hiển thị “guide vane is at
mechanically manual condition” , PLC bắt đầu theo dõi độ mở cánh hướng.
Mở cánh hướng: nếu bộ chuyển đổi là bộ chuyển đổi điện không dầu thì cánh chuyển
từ từ nút đóng mở cánh hướng theo hướng mở với một góc nhất định, nếu là van tỷ lệ
thì tại nút tăng giảm độ mở cánh hướng chuyển sang vị trí tăng, cánh hướng được mở
ra.
PLC tự động theo dõi độ mở cánh hướng, đọc tần số.
Điều chỉnh tần số tổ máy đến chế độ không tải, sau đó thõa mãn các yêu cầu thì có thể
hòa lưới phát điện.
6. Chuyển từ bằng tay sang tự động
Khi khởi động bằng tay đến chế độ không tải, sau đó quan sát trạng thái làm việc bình
thường thì chuyển nút từ bằng tay sang tự động, khi đó PLC sẽ tự động làm việc hòa
lưới, tăng giảm công suất theo lệnh từ phòng điều khiển trung tâm hoặc LCU.
7. Dừng máy khẩn cấp
Cánh báo: trong quá trình chạy máy nghiêm cấm nhấn nút ngừng khẩn cấp tại tủ
điều tốc và LCU


CÁC SỰ CỐ CHỦ YẾU CỦA ĐIỀU TỐC