Способ стабилизации скорости вращения гидравлической машины с S-характеристиками и установка для преобразования гидравлической энергии в электрическую энергию

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,
0
1
0
1
2
в) вычисление характеристических параметров (Кр, Ti, Td) регулятора в зависимости от характеристических параметров (А, A, В, B, В) 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,
C
д) сравнение измеренной скорости (N) вращения с заданной скоростью (N) вращения, и
C
е) регулирование с помощью регулятора (C(s)) ориентации (Y), придаваемой направляющим лопаткам, для уменьшения разности (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения и заданной скоростью (N) 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.
C
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 (N) 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,
0
1
0
1
2
средство (100) вычисления характеристических параметров (Кр, Ti, Td) регулятора в зависимости от характеристических параметров (А, А, В, В, В) 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
C
регулятор (C(s)) для регулирования ориентации, придаваемой направляющим лопаткам, чтобы уменьшить разность (ΔN) между измеренной скоростью (N) вращения и заданной скоростью (N) 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.
C
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 (N) вращения.