Luận Văn luận văn điều_khiển_turbine_thủy_điện đại học thái nguyên

LỜI NÓI ĐẦU
​Turbine thuỷ là thiết bị quan trọng trong nhà máy thuỷ điện, việc điều chỉnh
tốc độ Turbine thuỷ điện quyết định các chỉ tiêu kỹ thuật của nhà máy điện, khả
năng ổn định tần số của máy phát. Thực tế đã có nhiều nghiên cứu về Turbine thuỷ
điện và các phương pháp điều tốc Turbine thuỷ điện. Trong phạm vi luận văn này
tôi tập trung nghiên cứu lý luận tổng quan, phương pháp thiết kế, xây dựng bộ điều
tốc Turbine thuỷ điện, và đưa ra phương án nâng cao chất lượng bằng điều khiển
LQ .
Trong thời gian không dài, luận văn đã được hoàn thành các yêu cầu đặt ra khi
tính toán thiết kế hệ thống điều tốc Turbine thuỷ điện. Xây dựng được hệ thống điều
khiển với đầy đủ các chức năng đồng thời nghiên cứu, phát triển bằng điều khiển
Linear Quadratic. Luận văn gồm 2 phần liên quan chặt chẽ với nhau, phần 1 nghiên
cứu Xây dựng hệ thống điều chỉnh Turbine thuỷ lực và phần 2 nghiên cứu nâng cao
chất lượng bằng điều khiển LQ cho điều tốc Turbine thuỷ điện. Toàn bộ luận văn
được chia thành 4 chương:
- Chương I: Tổng quan
- Chương II: Cấu trúc và hệ điều chỉnh Turbine
- Chương III: Tổng hợp hệ thống điều tốc Turbine
- Chương IV: Nâng cao chất lượng bằng điều khiển LQ cho điều tốc
Turbine thuỷ điện
Được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TSKH. Nguyễn Văn Liễn tôi đã hoàn
thành đồ án đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của đề tài. Do thời gian và kinh nghiệm có
hạn, vấn đề điều tốc Turbine là vấn đề quan trọng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố
nên luận văn còn nhiều điểm cần tiếp tục nghiên cứu phát triển trong tương lai. Tôi
rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng
nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
Sau thời gian thực hiện, đến nay bản luận văn của tôi đã hoàn thành với kết
quả tốt. Trước thành công này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy
PGS.TSKH. Nguyễn Văn Liễn, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn
thành đề tài này, tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các anh các chị trong
Trung tâm Công nghệ cao Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cũng như gia đình,
bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn.
Ngày .tháng . năm 2009
Học viên:
Trần Vinh Phú

MỤC LỤC
Lời cam đoan 1
Lời nói đầu 5
Chương 1: TỔNG QUAN 7
1.1. Máy phát điện 7
1.2. Tổng quan về nhà máy thuỷ điện 10
1.2.1. Tình hình phát triển thuỷ điện 10
1.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của nhà máy thuỷ điện 11
1.2.3. Phân loại nhà máy thuỷ điện 11
1.2.4. Cấu tạo nhà máy thuỷ điện 14
1.2.5. Hệ điều khiển công suất nhà máy thuỷ điện 19
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN CỦA TURBINE 25
2.1. Khái niệm cơ bản 25
2.2. Phân loại các loại Turbine 26
2.2.1 Turbine phản kích 27
2.2.2 Turbine hướng trục 27
2.2.3 Turbine tâm trục 28
2.2.4 Turbine hướng chéo 29
2.2.5 Turbine xung lực 30
2.2.6 Turbine gáo 30
2.2.7 Turbine tia nghiêng 31
2.2.8 Turbine tác dụng kép 31
2.3. Cấu tạo Turbine Kaplan 32
2.3.1 Buồng Turbine 32
2.3.2 Stato 33
2.3.3 Bộ phận hướng nước 33
2.3.4 Bánh xe công tác Turbine 34
2.3.5 Trục và ổ trục 35
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3
2.3.6 Các bộ phận phụ của turbine 35
2.4. Các thong số đặc tính Turbine 36
2.4.1.Cột áp Turbine 36
2.4.2. Lưu lượng Turbine 36
2.4.3. Công suất 37
2.4.4. Hiệu suất 37
2.4.5. Đường kính bánh xe công tác và số vòng quay của Turbine 38
2.5. Hệ thống điều chỉnh Turbine nước 38
2.5.1.Các yêu cầu với hệ điều tốc Turbine 38
2.5.2. Đặc điểm của hệ thống điều chỉnh Turbine 39
2.5.3. Đặc tính của hệ thống điều chỉnh Turbine 41
2.5.4. Phân loại bộ điều tốc 44
2.5.5. Cấu trúc của hệ thống điều chỉnh Turbine nước 50
2.5.6. Tính toán thông số chính của điều tốc Turbine 53
CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC TURBINE 60
3.1. Đặt vấn đề 60
3.2. Mô hình toán học 61
3.2.1. Khâu Turbine 61
3.2.2. Khâu khuếch đại 62
3.2.3. Các khâu đo 63
3.3. Tổng hợp hệ thống 64
3.3.1. Tổng hợp mạch vòng vị trí 64
3.3.2. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ 65
3.3.3.Mô phỏng hệ thống điều chỉnh turbine 67
CHƯƠNG IV: NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU CHỈNH TURBINE 71
4.1. Giới thiệu chung 71
4.2. Cơ sở lý thuyết về điều chỉnh LQ 71
4.2.1. Bộ điều chỉnh LQR 71