Bulanık mantık ile hidrolik türbin nozul açıklığı tahmini ve kontrolu
Hydraulic turbine nozzle opening prediction and control with fuzzy logic
Yazar: ELİF ERİN
Danışman: PROF. DR. ÖMER FARUK BAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik hız kontrol sistemi = Electronic speed control system ; Enerji santralleri = Power plants ; Hidroelektrik santralleri = Hydroelectric power plants ; Sezgisel bulanık mantık = Intuitive fuzzy logic

Özet:
Bu çalışmada, TEMSAN A.Ş. Ar-Ge ve İnovasyon Daire Başkanlığı tarafından tasarlanan ve IEC 60193 standardına göre TEMSAN A.Ş. Hidrotürbin Test Merkezi'nde model testi gerçekleştirilen Pelton tipi türbinin verileri kullanılıp önce düşü ve güç değerlerine göre türbin nozul açıklığını tahmin eden bir bulanık mantık kestirimci tasarlanmaktadır. Sonrasında bulanık mantık kestirimciden elde edilen nozul açıklığı, set değeri olarak alınmakta ve sahadan PLC sistemine bağlı sensörden alınan nozul açıklığı anlık değeri ile karşılaştırılmaktadır. Buradan elde edilen hata ve hatanın değişimini giriş olarak kullanan bir bulanık mantık denetleyici ile nozul açıklığı piston kontrolü gerçekleştirilmektedir. Çalışmada model testi gerçekleştirmek için NI modülleriyle Labview yazılımı, bulanık mantık algoritmalarının gerçekleştirilmesi için Python programlama dili, nozul açıklığının hidrolik ünite ile kontrolü için Siemens Tia Portal V16 yazılımıyla Siemens SIMATIC PLC modülleri ve sistemlerin OPC-UA protokolü aracılığı ile birbirleri ile veri transferi ve haberleşmesi için OPC Server uygulamaları kullanılmaktadır. Bu çalışma hidrotürbin test merkezinde gerçekleştirilen testlerde ara nozul açıklığı değerlerinin bulunmasına fayda sağlayacak ve türbin tepe grafiğinin oluşturulmasını kolaylaştıracaktır. Ayrıca bu sistem ile türbinin en yüksek verim değerinde çalışması ve hidroelektrik santrallerdeki su kaynaklarının kontrollü bir şekilde kullanılmasıyla birlikte su rezerv kontrolü sağlanacaktır. Bu şekilde hidroelektrik santralleri governor kontrolüne farklı bir bakış açısı kazandırılmaktadır.

Abstract:
In this study, a fuzzy logic estimator is designed that estimates the turbine nozzle opening according to the head and power values by using the data of the Pelton type turbine designed by TEMSAN A.Ş. R&D and Innovation Department and model tested at TEMSAN A.Ş. Hydroturbine Test Center according to the IEC 60193 standard. Then the nozzle opening obtained from the fuzzy logic estimator is taken as set value and compared with the instantaneous nozzle opening value obtained from the sensor connected to PLC system from the field. Nozzle opening piston control is performed with a fuzzy logic controller that uses the error and the change of error obtained here as input. In the study, Labview software with NI modules is used to perform model testing, Python programming language is used to implement fuzzy logic algorithms, Siemens Tia Portal V16 software is used to control nozzle opening with hydraulic unit and Siemens SIMATIC PLC modules and OPC Server applications are used for data transfer and communication between systems via OPC-UA protocol. This study will be useful in finding intermediate nozzle opening values in the tests carried out in the hydroturbine test center and will facilitate the creation of the turbine top chart. In addition, with this system, the operation of the turbine at the highest efficiency value and the controlled use of water resources in hydroelectric power plants will be provided with water reserve control. In this way, a different perspective is gained for the governor control of hydroelectric power plants.