Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2022-3-415-425
Ключевые слова: hydraulic turbine, power grid synchronization, mechanical power, Power system parameters, гидротурбина, синхронизация электрической сети, механическая мощность, параметры энергосистемы
Аннотация: Цель - оценка влияния протечек масла в турбине на основные параметры энергосистемы. Объектом исследования послужили реактивные гидравлические турбины с поворотно-лопастными рабочими колесами (турбины Каплана), установленные на гидроэлектростанциях Майнская, Нижне-Бурейская, Вилюйская. Основные теоретические соотношения и выводы полПоказать полностьюучены методами математического моделирования и интегрального исчисления с использованием программного комплекса MATLAB. В данной работе предложен способ контроля над протечками в корпусе поворотно-лопастного рабочего колеса, внедрение которого сглаживает колебания изменений различных параметров (амплитуда, скорость вращения, фазовый угол, активная мощность, ток генератора) энергосистемы в случае протечек масла. Данный контроль предлагается сделать с помощью датчика, установленного в рабочем колесе, оптоволоконного кабеля и оптико-электрического преобразователя, расположенных от лопастей рабочего колеса вверх по валу и выведенных в маслоприемник соответствующего гидроагрегата. Проведенный анализ составленной математической модели (построены амплитудно-частотные и амплитудно-фазовые характеристики) относительно основных параметров вырабатываемой гидроагрегатом электрической энергии показал, что предложенный способ контроля протечек масла способствует повышению устойчивости работы гидроагрегата. При разработке модели были учтены следующие параметры гидроагрегата: угол поворота лопастей рабочего колеса и угол открытия направляющего аппарата гидротурбины. Разработанная блок-схема позволяет провести сравнение изменения параметров без контроля над протечками масла и с учетом автоматизированной системы контроля, предложенной авторами. Показано, что с помощью логарифмической амплитудно-фазовой характеристики, полученной в результате применения математической модели, можно проследить изменение и сглаживание амплитуды в нормальных условиях и с учетом наличия расхода масла в корпусе гидротурбины. The impact of oil leakages in a turbine on the main power system parameters is investigated in reactive hydraulic turbines with adjustable-blade runners (Kaplan turbines) installed at Maynskaya, Nizhne-Bureiskaya and Vilyuyskaya hydroelectric power plants. The main theoretical relations and conclusions were obtained by the methods of mathematical simulation and integral calculations in the MATLAB software environment. A method is proposed for monitoring leakages in the housing of an adjustable-blade runner and smoothing the fluctuations of various parameters (amplitude, rotational velocity, phase angle, active power and generator current) of the power system in the case of oil leak-ages. The control is performed by means of a sensor installed in the runner, a fiber-optic cable and an optical-electrical converter located along the shaft from the runner blades to the oil receiver of the corresponding hydraulic unit. The performed analysis of the obtained mathematical model (frequency response and Nyquist plots were built) relative to the basic parameters of the electrical energy generated by a hydraulic unit showed that the proposed method of monitoring oil leakages contributes to an increase in the operational stability of a hydraulic unit. When constructing the model, the following parameters of the hydraulic unit were taken into account: rotational angle of runner blades and opening angle of hydraulic turbine guide vanes. The developed block diagram can be used to compare variations in the parameters both without oil leakage control and taking into account the automated control system proposed by the authors. It is shown that the obtained logarithmic Nyquist plot can be used to monitor variations in the amplitude, as well as its smoothening, both under normal conditions and taking into account oil leakages in the hydraulic turbine housing.
Журнал: iPolytech Journal
Выпуск журнала: Т. 26, № 3
Номера страниц: 415-425
ISSN журнала: 27824004
Место издания: Иркутск
Издатель: Иркутский национальный исследовательский технический университет