گاورنرهای نیروگاههای برقابی

تنظیم تغییر دبی جریان عبوری از یک توربین آبی، سرعت یا قدرت خروجی آن را کنترل می نماید.

گاورنر (دستگاهی است که) دبی جریان آب را به منظور ثابت نگهداشتن سرعت واحد تولید نیرو و فرکانس (شبکه) تنظیم می نماید. همچنین گاورنر، بین آب ورودی به توربین و توان مورد نیاز شبکه تعادل ایجاد می کند.

به طور کلی، در این فصل، ساختار و کارکرد گاورنر در واحدهای برق آبی تشریح      می گردد.

جزئیات بیشتر در مرجع "استاندارد شماره 125 ANSI / IEEE" موجود است.(1)

از وظایف اصلی یک گاورنر توربین آبی، هنگامی که کنترل یک واحد به طور مستقیم به یک شبکه AC متصل است، عبارتند از:

-حفظ و تنظیم سرعت واحد، پیش از آنکه واحد به شبکه وصل شود.

-حفظ فرکانس شبکه پس از سنکرون واحد با آن، که وسیله تنظیم توان خروجی توربین می باشد.

-در هنگامی که یک واحد با واحدهای دیگر بطور موازی بهره برداری می گردد، به منظور مشارکت در تغییرات بار با واحدهای دیگر، در پاسخ به خطای فرکانس سیستم بکار می رود.

-تنظیم خروجی واحد در پاسخ به فرمان هایی که اپراتور یا ناظرهای دیگر می دهند.

-حفاظت از سرعت فرار غیرقابل کنترل که در اثر قطع ناگهانی بار الکتریکی بوجود    می آید، یا برای خواباندن یک واحد در پاسخ به وضعیت غیرنرمال بکار می رود.

گاورنر به عنوان یک جزء کلیدی در مجموعه ای که مراحل راه اندازی و خواباندن خودکار واحد را به عهده دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

عملیات گاورنر معمولا با رله های حفاظت،پمپ های روغن کاری،سیستم کنترل تحریک،سیستم ترمز ژنراتور،سنکرون کننده و ترمزهای اصلی ژنراتور، هماهنگ       می شود.

در یک شبکه مجزا و شامل تنها یک واحد تولیدی،گاورنر،فرکانس سیستم را کنترل  می کند. هنگامی که شبکه بزرگ باشد. گاورنر می تواند برای تطبیق فرکانس شبکه، به منظور سنکرون شدن (به منظور تنظیم بار روی واحد) و مشارکت در کنترل فرکانس سیستم، بکار رود.

بعضی از واحدهای تولیدی در مقایسه با شبکه ای که به طور الکتریکی به آن متصل شده اند، به قدری کوچک می باشند که نمی توانند سهم قابل ملاحظه ای در کنترل فرکانس آن شبکه داشته باشند. در این حالت ممکن است به گاورنر احتیاجی نباشد؛ در عوض می توان برای تعیین وضعیت کنترل دبی جریان به منظور تولید توان خروجی مورد نیاز، از یک دریچه عمل کننده استفاده نمود.

اگر در چنین واحدی، از یک سنکرون کننده استفاده شود. این سنکرون کننده        می تواند فرمان های مورد نیاز برای بالا بردن یا پایین آوردن دریچه عمل کننده جهت کنترل سرعت، قبل یا در حین عملیات سنکرون کردن را (مانند یک گاورنر) صادر کند.

اصول اساسی گاورنر:

یک گاورنر دارای سه پخش اصلی می باشد که در شکل (4-1) به طور شماتیک نشان داده شده اند و عبارتند از:

1-جزء سنسور سرعت که سرعت توربین را دریافت کرده و یک خروجی متناسب با سرعت، تولید می نماید.

2-جزء کنترل که سرعت توربین را با سرعت مورد نظر مقایسه کرده و یک سیگنال خروجی که در واقع همان عمل کنترل مورد نیاز می باشد را تولید می کند.

3-جزء تقویت کننده توان که نیروی مکانیکی مورد نیاز برای تغییر وضعیت وسایل کنترل جریان آب (دریچه های تنظیم،پره ها،سوزن ها یا جهت دهنده ها) را در پاسخ به سیگنال خروجی جزء کنترل تولید می نماید.

در دهه 1980 گاورنرهای الکترونیک دیجیتال طراحی شدند تا از میکروپروسسورها، کنترل کننده های منطقی، قابل برنامه ریزی (PLC) و برنامه های نرم افزاری برای انجام وظایف کنترلی استفاده کننده.

این گاورنرها،کنترل سرعت،بار،دبی،سطح آب یا هر نوع پارامتر مورد استفاده در سیستم را با الگوریتم های گوناگون انجام می دهند.

کارفرمایانی که در نظر دارند از گاورنرهای الکترونیک استفاده نمایند. باید نیاز به قطعات یدکی مورد نیاز نظیر تابلوهای مداری چاپی و نیروی ماهر برای آموزش افراد نگهداری کننده را ارزیابی نمایند. این موضوع برای نیروگاههایی که در نواحی دور دست واقع شده اند، نیاز به توجه ویژه ای دارد.

گاورنر را می توان با آرایش های متنوعی بسته بندی کرد. سه نوع متداول آن عبارتند از:

گاورنر نوع دریچه دارای محور یا دریچه دورانی (GATE-SHAFT)

نوع عملگر (ACTUATOR TYPE)

و نوع تابلویی یا کابینتی (CABINET TYPE)

گاورنر نوع دریچه- محور:

این نوع گاورنر در اوائل قرن بیستم توسعه یافت. این گاورنرها از نوع مکانیکی- هیدرولیکی می باشند و یاتاقان های شفت دریچه، سرو موتورها و محفظه گاورنر آنها دارای ابعاد بزرگی بودند.

این گاورنرها دارای واحدهای پمپ و تانکهای فشار جداگانه می باشند. بسیاری از این نوع گاورنرها هنوز هم در حال سرویس دهی می باشند. اما امروزه در نیروگاههای جدید استفاده نمی شوند.

شکل (4-2) نمونه ای از یک گاورنر نوع دریچه ای دارای محور را نشان می دهد. کلیه اجزاء شامل شیر کنترل،سرو موتور،مکانیزم کنترل دستی و بخش های وابسته دیگر مربوط به مکانیزم کنترل گاورنر، روی یک پایه نصب شده اند.

مکانیزم کنترل توربین از طریق یک دریچه دارای محور بهره برداری می شود.