Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления гидроагрегата. Создание макета адаптивной системы управления гидроагрегата и проведение испытаний (Технические требования на выполнение работы)

Открытое акционерное общество «РусГидро»

Филиал ОАО «РусГидро» - «Волжская ГЭС»

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

на выполнение работы

«Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления  гидроагрегата. Создание макета адаптивной системы управления гидроагрегата и проведение испытаний»

Лот 17-НИР-ИТ-2010-ВолГЭС

г. Волжский

2010

1.  Введение

Настоящие технические требования разработаны для проведения конкурсных процедур по выбору победителя на право проведения следующих работ:

-  Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления частотой и активной мощностью  гидроагрегата.

-  Создание макета адаптивной системы управления частотой и активной мощностью гидроагрегата и проведение испытаний.

Заказчиком работ является Филиал ОАО «РусГидро» - «Волжская ГЭС», Исполнителем является организация–победитель, выявленная по результатам конкурсных процедур.

2.  Существующее положение

Установленная мощность станции - 2551 МВт. В состав ГЭС входит 19 гидроагрегатов по 115 МВт и 2 (гидроагрегаты № 16 и № 22) по 120 МВт с поворотно-лопастными гидротурбинами типа ПЛ-30/587-В-930 (кроме гидроагрегата №1, на котором установлена пропеллерная гидротурбина) и 1 гидроагрегат (гидроагрегат № 17) 115 МВт с поворотно-лопастной гидротурбиной типа ПЛ-30/877-В-930 производства ОАО «Ленинградский металлический завод» и гидрогенераторами типа СВФ 1500/200-88 производства ОАО «Электросила», а так же 1 гидроагрегат (гидроагрегат № 23) мощностью 11 МВт.

Гидроагрегаты №№ 4, 8, 9, 11, 12, 13, 16, 17, 19, 21, 22 реконструированы с заменой основных элементов гидротурбинного оборудования, системы регулирования и оснащены (кроме гидроагрегата № 16) микропроцессорной системой управления ПТК «Овация» фирмы ООО «Эмерсон», регулятором ЭГР-МП-2 поставки ОАО «Ленинградский металлический завод». Остальные гидроагрегаты оборудованы регуляторами ЭГРК с колонкой типа РКО-250.

Управляют частотой и активной мощностью гидроагрегата за счет изменения степени открытия направляющего аппарата (НА) и угла установки лопастей рабочего колеса (РК) турбины. Степень открытия направляющего аппарата  изменяют по алгоритму ПИД-регулирования. Параметры ПИД-регулятора настраивают в процессе пуско-наладочных работ с использованием модели объекта управления в виде передаточной функции. Параметры передаточной функции объекта управления определяют по экспериментальным  данным, которые получают  в процессе пуско-наладочных работ. Для синхронизации углов установки лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата турбины используют одинаковую для всех гидроагрегатов статическую характеристику (комбинаторную зависимость). Комбинаторную зависимость определяют по результатам экспериментальных исследований макета рабочего колеса гидротурбины на специальном гидродинамическом стенде и корректируют при натурных энергетических испытаниях головного образца гидроагрегата. Реализована комбинаторная зависимость в системе управления с помощью механических, электрогидравлических, и электронных преобразователей. Предполагается, что такая система управления обеспечивает максимальный КПД турбины и минимальную величину статической погрешности регулирования активной мощности в любом режиме из рабочего диапазона нагрузок на генератор. Гидравлические потери и расход воды через турбину не контролируются.

Выполнены натурные энергетические испытания гидроагрегатов №№ 4, 16, 17, 19, 22. Анализ результатов управления частотой и активной мощностью гидроагрегатов показал, что в режимах работы вблизи границ рабочего диапазона нагрузок на генератор статическая погрешность увеличивается, а КПД турбины существенно уменьшается (особенно при снижении нагрузки). При нагрузках меньших 70 МВт реальный КПД турбин уменьшается по сравнению с расчетным на 3,0% и более. За счет коррекции комбинаторных зависимостей турбин гидроагрегатов №№ 4, 16, 19 и 22 при нагрузках на генератор от 70 до 115 МВт можно увеличить КПД турбин на (0,5¸3,0)%. В переходных режимах (при пуске, останове и смене режима работы гидроагрегата) динамическая погрешность достигает 15% и наблюдается пиковое увеличение уровня вибраций.

3.  Цель работы

Цель работы - разработка алгоритма адаптивного управления частотой и активной мощностью  гидроагрегата, внедрение которого должно обеспечить увеличение КПД поворотно-лопастной турбины гидроагрегата и снижение динамических нагрузок на основные узлы турбины во всем рабочем диапазоне нагрузок на генератор гидроагрегата.