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BS EN 61362:2012 Guide to specification of hydraulic turbine governing systems, 2012
- 30263861-VOR.pdf [Go to Page]
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms, definitions, symbols and units [Go to Page]
- 3.1 General terms and definitions
- 3.2 Terms and definitions related to control levels and control modes
- 3.3 Terms and definitions from control theory
- 3.4 Subscripts and prefixes
- 3.5 Terms and definitions related to the plant and the machines
- 3.6 Terms and definitions relating to the governing system
- 4 Control structure [Go to Page]
- 4.1 General
- 4.2 Main control functions [Go to Page]
- 4.2.1 General
- 4.2.2 Speed control
- 4.2.3 Power output control
- 4.2.4 Opening control
- 4.2.5 Water level control
- 4.2.6 Flow control
- 4.3 Configurations of combined control systems [Go to Page]
- 4.3.1 General
- 4.3.2 Parallel structure
- 4.3.3 Series structures
- 4.3.4 Other configurations
- 4.4 Configurations of servo-positioners
- 4.5 Multiple control [Go to Page]
- 4.5.1 General
- 4.5.2 Parallel structure
- 4.5.3 Series structure
- 5 Performance and components of governing systems [Go to Page]
- 5.1 General
- 5.2 Modeling and digital simulation
- 5.3 Characteristic parameters for PID-controllers [Go to Page]
- 5.3.1 General
- 5.3.2 Permanent droop bp
- 5.3.3 Proportional action coefficient Kp, integral action time TI, and derivative action time TD
- 5.4 Other parameters of the governing systems [Go to Page]
- 5.4.1 Command signal adjustments for controlled variables (speed, power output, etc.) and load limiter
- 5.4.2 Governor insensitivity ix/2
- 5.4.3 Parameters of servo-positioner
- 5.5 Functional relationship between servo-positioners [Go to Page]
- 5.5.1 Dual regulation of turbines with controllable guide vane and runner blade angles
- 5.5.2 Dual control of turbines with needles and deflectors
- 5.5.3 Multiple control
- 5.5.4 Other relationships
- 5.6 Actual signal measurement [Go to Page]
- 5.6.1 General
- 5.6.2 Rotational speed
- 5.6.3 Power output
- 5.6.4 Water level
- 5.6.5 Actuator position (stroke)
- 5.6.6 Signal transmission from electronic transmitters
- 5.7 Manual control
- 5.8 Linearization
- 5.9 Follow-up controls
- 5.10 Optimization control
- 5.11 Monitoring parallel positioning of amplifiers
- 5.12 Provision of actuating energy [Go to Page]
- 5.12.1 General
- 5.12.2 System with an accumulator
- 5.12.3 Systems without accumulator
- 5.12.4 Direct electric positioner
- 5.12.5 Recommendation for hydraulic fluid selection
- 5.13 Power supply for electronic control systems
- 5.14 Operational transitions [Go to Page]
- 5.14.1 Start-up and synchronization
- 5.14.2 Normal shutdown
- 5.14.3 Sudden load rejection
- 5.14.4 Other operational transitions
- 5.15 Safety devices/circuits [Go to Page]
- 5.15.1 General
- 5.15.2 Quick shutdown and emergency shutdown
- 5.15.3 Overspeed protection device
- 5.15.4 Interlocks
- 5.16 Supplementary equipment [Go to Page]
- 5.16.1 Measures to reduce pressure variations
- 5.16.2 Surge control
- 5.16.3 Equipment and measures to lower the speed rise
- 5.16.4 Central flow rate control in river power station systems
- 5.16.5 Brakes
- 5.16.6 Synchronous condenser mode of operation
- 5.17 Environmental suitability of governor components [Go to Page]
- 5.17.1 Vibration and shock resistance
- 5.17.2 Temperature and humidity
- 5.18 Electromagnetic compatibility
- 6 How to apply the recommendations
- Annex A (normative) Simplified differential equations and transfer functions of idealized PID-controllers
- Annex B (informative) Grid frequency control
- Annex C (informative) Quick shutdown and emergency shutdown
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Controlled variable range
- Figure 2 – Permanent droop
- Figure 3 – Proportional action coefficient and integral action time
- Figure 4 – Derivative time constant
- Figure 5 – Dead band
- Figure 6 – Minimum servomotor opening/closing time
- Figure 7 – Time constant of the servo-positioner
- Figure 8 – Servo-positioner inaccuracy
- Figure 9 – Control system dead time
- Figure 10 – Control system with speed and power output controllers in parallel
- Figure 11 – Control system with speed controllerand power command signal in parallel
- Figure 12 – Control system with speed controller and water level controller in parallel
- Figure 13 – Governing system with power output and speed controller in series
- Figure 14 – Governing system with water level controller and speed controller in series
- Figure 15 – Power output control via the speed controller
- Figure 16 – Water level controller without speed controller
- Figure 17 – Parallel structure with defined functional relation and an additional signal superimposition
- Figure 18 – Series structure with defined functional relation and additional signal superimposition
- Figure 19 – Time step response and frequency response of the amplifier output Y/Ymax to a displacement input sv
- Figure 20 – Pressure tank content and pressure ranges
- Figure 21 – Open-circuit system
- Figure 22 – Start-up speed curve up to synchronization
- Figure 23 – Load rejection
- Figure A.1 – Idealized PID in pure parallel structure
- Figure A.2 – Idealized PID alternative representation
- Figure B.1 – Example of principle schematic functional diagram of a unit with a turbine governing system using an idealized PID controller with a power droop
- Figure B.2 – Behaviour of two units with different governor permanent droop values
- Table C.1 – Alternative I – Summary of cases for quick shut-downand emergency shut-down
- Table C.2 – Alternative II – Summary of cases for quick shut-downand emergency shut-down
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d’application
- 2 Références normatives
- 3 Termes, définitions, symboles et unités [Go to Page]
- 3.1 Termes et définitions d’ordre général
- 3.2 Termes et définitions relatifs aux niveaux de contrôle-commande et modes de régulation
- 3.3 Termes et définitions de la théorie de la régulation
- 3.4 Indices et préfixes
- 3.5 Termes et définitions relatifs à la centrale et aux machines
- 3.6 Termes et définitions relatifs au régulateur turbine
- 4 Structures de réglage [Go to Page]
- 4.1 Généralités
- 4.2 Principales fonctions de réglage [Go to Page]
- 4.2.1 Généralités
- 4.2.2 Régulation de vitesse
- 4.2.3 Régulation de puissance
- 4.2.4 Régulation d’ouverture
- 4.2.5 Régulation de niveau
- 4.2.6 Régulation de débit
- 4.3 Configurations de systèmes de régulation combinés [Go to Page]
- 4.3.1 Généralités
- 4.3.2 Structure parallèle
- 4.3.3 Structure série
- 4.3.4 Autres configurations
- 4.4 Configuration des servo-positionneurs
- 4.5 Commande multiple [Go to Page]
- 4.5.1 Généralités
- 4.5.2 Structure parallèle
- 4.5.3 Structure série
- 5 Performances et composants des systèmes de régulation turbine [Go to Page]
- 5.1 Généralités
- 5.2 Modélisation et simulation numérique
- 5.3 Paramètres caractéristiques des régulateurs PID [Go to Page]
- 5.3.1 Généralités
- 5.3.2 Statisme permanent bp
- 5.3.3 Coefficient d’action proportionnelle Kp, constante de temps d’intégration TI, et constante de temps de dérivation TD
- 5.4 Autres paramètres des systèmes de régulation turbine [Go to Page]
- 5.4.1 Ajustements du signal de consigne pour les grandeurs réglées (vitesse, puissance, etc.) et le limiteur de charge
- 5.4.2 Insensibilité du régulateur turbine ix /2
- 5.4.3 Paramètres du servo-positionneur
- 5.5 Relation fonctionnelle entre servo-positionneurs [Go to Page]
- 5.5.1 Réglage double des turbines à vannage et pales de roue réglables
- 5.5.2 Réglage double des turbines à injecteurs et déflecteur
- 5.5.3 Réglage multiple
- 5.5.4 Autres relations
- 5.6 Mesure de signaux réels [Go to Page]
- 5.6.1 Généralités
- 5.6.2 Vitesse de rotation
- 5.6.3 Puissance
- 5.6.4 Niveau
- 5.6.5 Position actionneur (course)
- 5.6.6 Transmission de signaux issus des transmetteurs électroniques
- 5.7 Commande manuelle
- 5.8 Linéarisation
- 5.9 Commandes de poursuite
- 5.10 Commande d´optimisation
- 5.11 Surveillance de la synchronisation de positionnement des servomoteurs en commande multiple
- 5.12 Fourniture de l´énergie de manœuvre [Go to Page]
- 5.12.1 Généralités
- 5.12.2 Système comportant un accumulateur
- 5.12.3 Systèmes sans accumulateur
- 5.12.4 Positionneur électrique direct
- 5.12.5 Recommandation pour le choix du fluide hydraulique
- 5.13 Alimentation électrique des régulateurs électroniques
- 5.14 Transitions de fonctionnement [Go to Page]
- 5.14.1 Démarrage et synchronisation
- 5.14.2 Arrêt normal
- 5.14.3 Délestage de charge brusque
- 5.14.4 Autres transitions de fonctionnement
- 5.15 Dispositifs/circuits de sécurité [Go to Page]
- 5.15.1 Généralités
- 5.15.2 Arrêt rapide et arrêt d’urgence
- 5.15.3 Dispositif de protection contre la survitesse
- 5.15.4 Verrouillages
- 5.16 Équipement supplémentaire [Go to Page]
- 5.16.1 Dispositions pour la réduction des variations de pression
- 5.16.2 Contrôle des intumescences
- 5.16.3 Équipements et dispositions pour la réduction de la survitesse
- 5.16.4 Régulation centralisée du débit dans les aménagements enchaînés de plusieurs centrales fil de l´eau
- 5.16.5 Freins
- 5.16.6 Mode de fonctionnement en compensateur synchrone
- 5.17 Tenue à l’environnement des composants des systèmes de régulation [Go to Page]
- 5.17.1 Résistance aux vibrations et aux chocs
- 5.17.2 Température et humidité
- 5.18 Compatibilité électromagnétique
- 6 Comment appliquer les recommandations
- Annexe A (normative)Équations différentielles simplifiées et fonctionsde transfert de régulateurs PID idéalisés
- Annexe B (informative)Réglage de fréquence du réseau électrique
- Annexe C (informative)Arrêt rapide et arrêt d’urgence
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Étendue de réglage de la grandeur réglée
- Figure 2 – Statisme permanent
- Figure 3 – Coefficient d’action proportionnelle et constante de temps d’intégration
- Figure 4 – Constante de temps de dérivation
- Figure 5 – Zone morte
- Figure 6 – Temps minimal d'ouverture/fermeture du servomoteur
- Figure 7 – Constante de temps du servo-positionneur
- Figure 8 – Imprécision du servo-positionneur
- Figure 9 – Temps mort du système de régulation
- Figure 10 – Système de régulation avec régulateurs de vitesseet de puissance en parallèle
- Figure 11 – Système de régulation avec régulateur de vitesseet signal de consigne de puissance en parallèle
- Figure 12 – Système de régulation avec régulateurs de vitesse et de niveau en parallèle
- Figure 13 – Système de régulation avec régulateurs de puissance et de vitesse en série
- Figure 14 – Système de régulation avec régulateurs de niveau et de vitesse en série
- Figure 15 – Régulation de puissance via le régulateur de vitesse
- Figure 16 – Régulateur de niveau sans régulateur de vitesse
- Figure 17 – Structure parallèle avec une relation fonctionnelle définieet superposition d´un signal supplémentaire
- Figure 18 – Structure en série avec une relation fonctionnelle définieet superposition d´un signal supplémentaire
- Figure 19 – Réponse temporelle en échelon et réponse fréquentielle de la sortie du servo-positionneur Y/Ymax à un déplacement sv en entrée
- Figure 20 – Contenance du réservoir sous pression et plages de pression
- Figure 21 – Système à circuit ouvert
- Figure 22 – Courbe de la vitesse au démarrage, jusqu’à la synchronisation
- Figure 23 – Délestage de charge
- Figure A.1 – PID idéalisé avec structure parallèle pure
- Figure A.2 – Représentation alternative de PID idéalisé
- Figure B.1 – Exemple de schéma de principe fonctionnel d’un groupe de production avec un régulateur turbine utilisant un régulateur PID idéalisé avec un statisme de puissance
- Figure B.2 – Comportement de deux groupes de productionavec des valeurs différentes de statisme de leur régulateur turbine
- Tableau C.1 – Alternative I – Récapitulatif des cas d’arrêt rapide et d’arrêt d’urgence
- Tableau C.2 – Alternative II – Récapitulatif des cas d’arrêt rapide et d’arrêt d’urgence [Go to Page]