شما اینجا هستید:

معرفی سیستم های کنترل

معرفی سیستم کنترل توربین گازی

ساختار یک توربین گازی

توربین گازی، یک موتور درون‌سوز از نوع ماشین‌های دوار است که با استفاده از انرژی گازهای ناشی از احتراق کار می‌کند.

هر توربین گازی دارای یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق‌کردن آن و یک توربین برای تبدیل انرژی احتراق گازها به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است مولد الکتریکی را بچرخاند (توربوژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن).

 

الگوریتم کنترل

برای كاركرد صحيح و نرمال، در توربين هاي گاز از سيستم هاي كنترل و حفاظتي مختلفي استفاده می شود.
بدون حضور يك سيستم كنترل مناسب در توربين هاي گاز، خطرات زیادی عملکرد مطمئن و امن سیستم را تهدید می کند و ممكن است در يك زمان كوتاه درقسمت كمپرسور واماندگي يا استال به وجود آيد و يا دماي قسمتهایی از توربين از حد مجاز بيشتر شده و يا سرعت محور توربين از سرعت مجاز عبور کند كه همه اين ها به معناي وقوع يك حادثه خطرناك محسوب مي گردد.
از اين رو يك سيستم كنترل بايد از طراحي مطمئن برخوردار بوده و قابليت دسترسي و اطمينان بالايي نيز داشته باشد. ممكن است توربين هاي گازي در كاربردهاي گوناگوني مانند توربوژنراتور، توربوپمپ، توربوكمپرسور و غيره به كار برده شوند. از اين رو بسته به نوع كاربرد توربين گاز، سيستم هاي كنترل بايستي پارامترهاي مختلف و گوناگوني را بررسي كرده و دستورات كنترلي خود را صادر نمايند. سيستم كنترل با تغيير دادن پارامترهايي نظير ميزان سوخت، سرعت دوراني شفت، درجه حرارت هواي ورودي ياخروجي توربين و درجه حرارت هواي ورودي كمپرسور، ميزان توان توربين را كنترل مي كند و سعی در نگه داشتن توربین در محدوده ی ایمن و پر بازده میکند.
علاوه بر بخش های کنترلی، بخش های حفاظتی نیز به صورت موازی و ناظر بر بخش های کنترلی عملیات مربوط به خود را انجام می دهند.
معمولا الگوریتم كنترل سه وظيفه عمده بر عهده دارد:

  • كنترل راه اندازي و توقف 
  • كنترل هاي متداول در حين كار
  • حفاظت پارامترهای حیاتی

سیستم کنترل کننده

توربین های گاز غالباً دارای 4 کنترلر ذیل می باشند:

  • کنترلر شروع کار
  • کنترلر سرعت
  • کنترلر بار
  • کنترلر بار توربین

سیستم های کنترل کننده، جریان سوخت ورودی به اتاق احتراق را جهت حصول موارد زیر، کنترل می کند:
1. حفظ سرعت ثابت شفت در همه بارها
2. کنترل شتابگیری شفت در حدود مجاز (در حین راه اندازی)
3. کنترل دمای پره ها و پوسته داخلی توربین
4. کنترل میزان بارگیری در حد نیاز واحدهای تولیدی

برای کنترل پارامترهای فوق توربین های گاز غالباً دارای 5 کنترل کننده ذیل می باشند:
کنترل کننده راه اندازی، کنترل کننده سرعت، کنترل کننده شتابگیری، کنترل کننده بار، کنترل کننده دمای توربین
این 5 کنترلر همیشه به صورت موازی محاسبات مربوط به بخش خود را انجام می دهند، ولی همواره خروجی کنترل کننده ای که امن ترین مقدار سوخت را پیشنهاد می دهد به عنوان رفرنس کنترل سوخت اعمال می گردد. به همین دلیل به نوعی در سیستم کنترل نیز بحث های حفاظتی توربین لحاظ می گردد تا در صورت عملکرد نادرست یک کنترلر، بقیه کنترلر ها به صورت پشتیبان مقدار سوخت را در حد مجاز قرار دهند.

سیستم حفاظت

در کنار کنترل کننده و ناظر بر آنها، واحد های حفاظتی قرار دارند که به طور معمول شامل:
حفاظت دما، حفاظت لرزش، حفاظت Overspeed ، سیستم اعلام حریق
همانطور که قبلاً گفته شد، بخش های حفاظتی همواره در حال رصد پارامتر مورد حفاظت خود به صورت کاملاً مستقل از بخش کنترل می باشند و در صورت تجاوز از حد مجاز، ابتدا هشدار(آلارم) صادر کرده و اپراتور را از عملکرد نادرست سیستم آگاه می کند و در صورتی که نقص برطرف نگردد یا احتمال آسیب دیدن توربین و متعلقات آن وجود داشته باشد، امکان توقف اضطراری توربین توسط حفاظت مربوطه وجود دارد.