BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- NguyÔn ®øc quang ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỀU TỐC TURBINE THỦY ĐIỆN HÀ NỘI - 2008 17057205049171000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- NguyÔn ®øc quang ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỀU TỐC TURBINE THỦY ĐIỆN Chuyªn ngµnh : tù ®éng ho¸ Ngêi híng dÉn khoa häc : Pgs.nguyÔn v¨n liÔn HÀ NỘI - 2008 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan b¶n luËn v¨n nµy ®îc thùc hiÖn bëi chÝnh b¶n th©n m×nh díi sù híng dÉn cña PGS. NguyÔn V¨n LiÔn cïng víi c¸c tµi liÖu ®· ®îc trÝch dÉn trong phÇn tµi liÖu tham kh¶o ë phÇn cuèi b¶n luËn v¨n. Hµ Néi, ngµy 31 th¸ng 10 n¨m 2008 Häc viªn: NguyÔn §øc Quang NguyÔn §øc Quang Tù ®éng ho¸ 06-08 môc lôc Lêi cam ®oan. 4 ch¬ng 1 tæng quan .Tæng quan vÒ nhµ m¸y thuû ®iÖn .T×nh h×nh ph¸t triÓn thuû ®iÖn.
Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña nhµ m¸y thuû ®iÖn. Ph©n lo¹i nhµ m¸y thuû ®iÖn. CÊu t¹o nhµ m¸y thuû ®iÖn .HÖ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt nhµ m¸y thuû ®iÖn. 18 Ch¬ng II CÊu tróc vµ HÖ ®iÒu chØnh tuabin .1 Kh¸i niªm chung .Ph©n lo¹i c¸c tuabin.
Tuabin ph¶n kÝch .Tuabin híng trôc. Tuabin híng chÐo .Tuabin xung lùc.Tuabin tia nghiªng. CÊu t¹o tuabin KapLan .Buång tuabin. Bé phËn híng níc.
B¸nh xe c«ng t¸c tuabin. C¸c bé phËn phô cña tuabin. C¸c th«ng sè ®Æc tÝnh tÝnh tuabin. §êng kÝnh b¸nh xe c«ng t¸c vµ sè vßng quay cña tuabin.
HÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin níc. C¸c yªu cÇu víi hÖ ®iÒu tèc tuabin. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin. §Æc tÝnh cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin.
Ph©n lo¹i bé ®iÒu tèc. 44 NguyÔn §øc Quang 2 Tù ®éng ho¸ 06-08 2. CÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin níc. TÝnh to¸n th«ng sè chÝnh cña ®iÒu tèc Turbine.
53 Ch¬ng III Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu tèc tuabin .Kh©u khuyÕch ®¹i.Tæng hîp hÖ thèng. Tæng hîp m¹ch vßng vÞ trÝ .Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é .M« pháng hÖ thèng ®iÒu chØnh Turbine. 69 ch¬ng 4 x©y dùng bé ®iÒu khiÓn m¸y ®iÒu tèc sö dông vi ®iÒu khiÓn atmega32 cña atmel.Ph¬ng ph¸p ®iÖn tö sè vµ kü thuËt vi xö lý. vi ®iÒu khiÓn atmel atmega32 .x©y dùng phÇn cøng.
S¬ ®å nguyªn lý Khèi MCU, n¹p ISP vµ truyÒn th«ng RS232.S¬ ®å nguyªn lý khèi hiÓn thÞ LED.S¬ ®å nguyªn lý khèi biÕn ®æi D /A :.Ch¬ng tr×nh trªn Atmega32 .PhÇn mÒm giao tiÕp m¸y tÝnh b»ng Visual Basic 6. 92 Tµi liÖu tham kh¶o. 94 TiÕng ViÖt. 94 TiÕng Anh .95 Ch¬ng tr×nh viÕt trªn Atmega32 b»ng CodeVisionAVR .106 Ch¬ng tr×nh giao tiÕp m¸y tÝnh b»ng Visual Basic 6.
106 NguyÔn §øc Quang 3 Tù ®éng ho¸ 06-08 Tãm t¾t néi dung luËn v¨n Tªn ®Ò tµi : §iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña m¸y ®iÒu tèc turbine thuû ®iÖn LuËn v¨n nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n nh sau : Nghiªn cøu tæng quan vÒ m¸y ph¸t ®iÖn, nhµ m¸y thuû ®iÖn, tuabin thuû, c¸c thiÕt bÞ thuû lùc, c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu tèc tuabin thuû. C¸c lo¹i tuabin thuû : Tuabin ph¶n kÝch, tuabin híng trôc, tuabin t©m trôc, tuabin híng chÐo, tuabin xung lùc, tuabin g¸o, tuabin tia nghiªng, tuabin t¸c dông kÐp, tuabin Kaplan. C¸c th«ng sè vµ ®Æc tÝnh cña tuabin, cét ¸p tuabin, lu lîng tuabin, c«ng suÊt, hiÖu suÊt, ®êng kÝnh b¸nh xe c«ng t¸c, sè vßng quay cña tuabin. HÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin níc : C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin níc, ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin, ®Æc tÝnh cña hÖ ®iÒu chØnh tuabin, c¸c bé ®iÒu tèc gi¸n tiÕp, trùc tiÕp.
Nghiªn cøu nguyªn lý, tÝnh to¸n c¸c th«ng sè chÝnh cña bé ®iÒu tèc tuabin, c¸c th«ng sè ®Æc trng, c¸nh híng, ®éng c¬ secvo vµ côm b¬m, ®éng c¬ tiÕp lùc, thiÕt bÞ dÇu ¸p lùc. Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin: M« h×nh to¸n häc cña hÖ thèng, c¸c kh©u trong hÖ thèng ®iÒu tèc tuabin , kh©u ®o tÝn hiÖu, kh©u khuyÕch ®¹i, ®o vÞ trÝ, kh©u ®o tèc ®é, tÇn sè. Tæng hîp c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh, m¹ch vßng ®iÒu chØnh vÞ trÝ, m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é, x©y dùng s¬ ®å cÊu tróc vµ m« pháng hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin b»ng phÇn mÒm Matlab Simulink. HiÖu chØnh c¸c th«ng sè cña bé ®iÒu tèc ®Ó ®¹t ®îc c¸c chØ tiªu nh mong muèn.
Sau khi nghiªn cøu lý thuyÕt tæng quan, tæng hîp hÖ thèng vµ x©y dùng ®îc c¸c bé ®iÒu khiÓn ®¹t ®îc c¸c chØ tiªu ®Ò ra, luËn v¨n nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng ®iÒu tèc tuabin dïng vi ®iÒu khiÓn Atmega32 cña Atmel víi c¸c néi dung chÝnh nh sau : - X©y dùng phÇn cøng cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn. - X©y dùng phÇn mÒm trªn Atmega32 - X©y dùng phÇn mÒm giao tiÕp m¸y tÝnh b»ng Visual Basic. LuËn v¨n ®· hoµn thµnh viÖc nghiªn cøu lý thuyÕt tæng quan, m« pháng hÖ thèng ®¹t ®ù¬c c¸c chØ tiªu ®ång thêi më ra mét híng nghiªn cøu ph¸t triÓn nh»m môc ®Ých x©y dùng c¸c bé ®iÒu tèc tuabin øng dông vµo thùc tÕ. sum up of the composition contents by English Title of Compostion : Control machine hydro turbine speed Composition research for machine of generator electrical, hydro power station, hydro turbine, equipment hydro machine, methods control speed of hydro turbine.
The kinds of hydro turbine : axial hydro turbine, centripetal hydro turbine, conter attack hydro turbine, diper hydro turbine, turn sideways hydro turbine, Kaplan hydro turbine, acror hydro turbine. The parameter and property of hydro turbine, pressure of column water, discharge of turbine, power, performance of turbine. Controller hydro turbine system, requirements in control hydro turbine speed, property, direct hydro turbine speed control, indirect hydro turbine speed control. Rerearch for principle, calculator main parameters of department hydro turbine control speed, special parameters, blade water, secvor motor and pump department, equipments pressure, strength motor, petroleum pressure.
Synthetization hydro turbine control speed system, model math parameter of system. The componentor of measure sign, amplifier componentor, position componentor, speed componentor, frequence componentor. Synthetization circle control, circle position control, circle speed control, build struction and reproduce system control by Matlab Simulink software, adjustment the parameters to reach standard system. Designed components position and speed control with Atmega32 micro controller of Atmel Corpozation : - Designed hardware for Aplication - Designed software for Aplication - Interface with Computer by RS232 USART.
Composition had finished research theoretics and reproduce. This system had reached standard controls and open ways to research for application in the future of hydro turbine speed controller. Lêi nãi ®Çu Tuabine thñy lµ thiÕt bÞ quan träng trong nhµ m¸y thñy ®iÖn, viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é tuabine thñy ®iÖn quyÕt ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt cña nhµ m¸y ®iÖn, kh¶ n¨ng æn ®Þnh tÇn sè, cña m¸y ph¸t. Thùc tÕ ®· cã nhiÒu nghiªn cøu vÒ tuabine thñy vµ c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu tèc tuabine thñy.
Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy, t«i tËp trung nghiªn cøu lý luËn tæng quan, ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ , x©y dùng bé ®iÒu tèc tuabine thñy ®iÖn,. vµ ®a ra ph¬ng ¸n thiÕt kÕ bé ®iÒu tèc sö dông vi ®iÒu khiÓn Atmega32 cña h·ng Atmel. Trong thêi gian kh«ng dµi, ®å ¸n ®· ®îc hoµn thµnh c¸c yªu cÇu ®Æt ra khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu tèc tuabine thñy ®iÖn. X©y dùng ®îc hÖ thèng ®iÒu khiÓn sö dông vi ®iÒu khiÓn Atmega32 víi ®Çy ®ñ c¸c chøc n¨ng, ®ång thêi nghiªn cøu, ph¸t triÓn kh¶ n¨ng qu¶n lý, thu thËp d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh.
LuËn v¨n gåm 2 phÇn liªn quan chÆt chÏ víi nhau, phÇn 1 nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng ®iÒu chØnh tuabin thuû lùc vµ phÇn 2 nghiªn cøu øng dông Vi ®iÒu khiÓn Atmega32 cña h·ng Atmel ®Ó thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Toµn bé luËn v¨n ®îc chia thµnh 4 ch¬ng: - Ch¬ng 1 : Tæng quan - Ch¬ng 2 : CÊu tróc vµ hÖ ®iÒu chØnh Turbine - Ch¬ng 3 : Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu tèc Turbine - Ch¬ng 4 : X©y dùng bé ®iÒu khiÓn m¸y ®iÒu tèc sö dông Vi ®iÒu khiÓn Atmega32 cña Atmel §îc sù híng dÉn tËn t×nh cña PGS. NguyÔn V¨n LiÔn, t«i ®· hoµn thµnh ®å ¸n ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu cña ®Ò tµi. Do thêi gian vµ kinh nghiÖm cã h¹n, vÊn ®Ò ®iÒu tèc tuabin lµ vÊn ®Ò quan träng vµ phô thuéc nhiÒu yÕu tè nªn luËn v¨n cßn nhiÒu ®iÓm cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu ph¸t triÓn NguyÔn §øc Quang 4 Tù ®éng ho¸ 06-08 trong t¬ng lai.
T«i rÊt mong nhËn ®îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thµy c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®Ó luËn v¨n ®îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thµy c« gi¸o trong bé m«n Tù ®éng ho¸, ®Æc biÖt lµ PGS. NguyÔn V¨n LiÔn ®· tËn t×nh gióp ®ì em trong suèt qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ thùc hiÖn luËn v¨n nµy. Häc viªn : NguyÔn §øc Quang NguyÔn §øc Quang 5 Tù ®éng ho¸ 06-08 Ch¬ng 1 – Tæng quan ch¬ng 1 tæng quan 1.M¸y ph¸t ®iÖn Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện, điện năng ba pha được sủ dụng chủ yếu trong nền kinh tế quốc dân, và trong đời sống được sản xuất từ các máy phát điện quay bằng tua bin hơi , tuabin khí hoặc tuabin nước. Máy điện đồng bộ còn được dùng làm động cơ, đặc biệt trong các thiết bị lớn vì khác với các động cơ không đồng bộ, chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng. Thông thường các máy điện đồng bộ được tính toán sao cho chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng gần bằng công suất tác dụng. Máy phát điện đồng bộ : Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi các tuabin hơi hoặc tuabin nước và được gọi là máy phát tuabin hơi hoặc máy phát tuabin nước.
Máy phát tuabin hơi có tốc độ quay cao hơn do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn. Và có trục máy nằm ngang, máy phát tuabin nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi và nói chung trục máy được đặt thẳng đứng. Trong trường hợp máy phát điện có công suât nhỏ và cần di động thì thường dùng điêzen, máy phát điện điêzen thường có cấu tạo cực lồi. Kết cấu : Để thấy rõ đặc điểm về kết cấu của máy điện đồng bộ , ta xét riêng rẽ kết cấu của máy cực ẩn và của máy cực lồi a.
Kết cấu của máy đồng bộ cực ẩn. Rôto của máy đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia NguyÔn §øc Quang 6 Tù ®éng ho¸ 06-08 Ch¬ng 1 – Tæng quan công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ. Phần không phay rãnh của rôto hình thành mặt cực từ. Mặt cắt ngang trục lõi thép rôto như trên hình vẽ.