Способ стабилизации скорости вращения гидравлической машины с s-характеристиками и установка для преобразования гидравлической энергии в электрическую энергию - RU2017117029A
Код документа: RU2017117029A
Формула
1. Способ стабилизации скорости (N) вращения гидравлической машины (20) с S-характеристиками, отличающийся тем, что его реализуют посредством системы (1) управления с петлей обратной связи, имеющей регулятор (C(s)) для вычисления ориентации (Y), придаваемой направляющим лопаткам (206) машины, при этом способ включает этапы, которые на каждой итерации содержат:
а) вычисление набора внутренних состояний (N11, Q11, С11, Н, Q), связанного с рабочей точкой машины,
б) в соответствии с набором внутренних состояний, вычисленным на этапе а), установление линеаризованной передаточной функции (Σlin(s)), представляющей собой скорость вращения машины в зависимости от ориентации направляющих лопаток,
в) вычисление характеристических параметров (Кр, Ti, Td) регулятора в зависимости от характеристических параметров (А0, A1, В0, B1, В2) линеаризованной передаточной функции, установленной на этапе б), при которых система (1) управления с петлей обратной связи является устойчивой,
г) измерение скорости (N) вращения гидравлической машины,
д) сравнение измеренной скорости (N) вращения с заданной скоростью (NC) вращения, и
е) регулирование с помощью регулятора (C(s)) ориентации (Y), придаваемой направляющим лопаткам, для уменьшения разности (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения и заданной скоростью (NC) вращения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что набор внутренних состояний, связанный с рабочей точкой, включает координаты (N11, Q11, С11) рабочей точки, полный напор (Н), действию которого подвергается гидравлическая машина (20), расход (Q) воды, проходящей через машину (20), и некоторую частную производную, связанную с координатами рабочей точки машины.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на этапе в) характеристические параметры (Кр, Ti, Td) регулятора вычисляют в соответствии с методом компенсации полюсов и/или методом размещения полюсов.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что регулятор (C(s)) является пропорциональным интегративным дифференцирующим регулятором.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что гидравлическая машина (20) представляет собой турбину с двойным регулированием, содержащую ступицу, оснащенную подвижными лопатками, при этом на этапе г) также регулируют ориентацию, придаваемую подвижным лопаткам, для уменьшения разности (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения машины и заданной скоростью (NC) вращения.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что линеаризованную передаточную функцию (Σlin(s)) и регулятор (C(s)) моделируют в представлении Лапласа.
7. Установка (2) для преобразования гидравлической энергии в электрическую энергию, содержащая гидравлическую машину (20) с регулируемыми направляющими лопатками (206), отличающаяся тем, что она также содержит
систему (1) управления с петлей обратной связи, содержащую регулятор (C(s)) для вычисления ориентации (Y), придаваемой направляющим лопаткам (206),
средство (102) вычисления набора (N11, Q11, С11, Н, Q) внутренних состояний, связанных с рабочей точкой машины,
средство (103) установления, в соответствии с набором расчетных внутренних состояний, линеаризованной передаточной функции (Σlin(s)), представляющей собой скорость вращения машины в зависимости от ориентации направляющих лопаток,
средство (100) вычисления характеристических параметров (Кр, Ti, Td) регулятора в зависимости от характеристических параметров (А0, А1, В0, В1, В2) установленной линеаризованной передаточной функции, чтобы система (1) управления с петлей обратной связи была устойчивой,
средство измерения скорости (N) вращения гидравлической машины,
средство сравнения измеренной скорости (N) вращения с заданной скоростью (Nc) вращения, и
регулятор (C(s)) для регулирования ориентации, придаваемой направляющим лопаткам, чтобы уменьшить разность (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения и заданной скоростью (NC) вращения.
8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что гидравлическая машина (20) представляет собой турбонасос с S-характеристиками, работающий в режиме турбины.
9. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что гидравлическая машина (20) представляет собой радиально-осевую турбину (турбину Френсиса), предназначенную для условий высокого полного напора.
10. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что гидравлическая машина (20) представляет собой турбину с двойным регулированием, содержащую ступицу, оснащенную подвижными лопатками, при этом установка дополнительно содержит средство регулирования ориентации, придаваемой подвижным лопаткам, для уменьшения разности (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения машины и заданной скоростью (NC) вращения.
