Control electrohidráulico de una turbina Pelton

Abstract

El objetivo del presente proyecto es el diseño de un sistema de control óptimo para una turbina . Básicamente se trata de que la turbina trabaje siempre en condiciones de máximo rendimiento , lo cual se consigue modificando , en función de las condiciones de trabajo , la apertura del inyector. Esta tarea es encomendada al control del sistema. El estudio se realizará sobre una turbina Pelton instalada en el laboratorio de ICAI. El modelado dinámico del sistema exige conocer previamente los coeficientes de sensibilidad estática de la turbina , definidos como las derivadas parciales entre las distintas variables características. Estos coeficientes de sensibilidad son extraídos del diagrama universal de la turbina y de las ecuaciones de comportamiento. El diseño de los adecuados sistemas de mando y regulación de la turbina Pelton objeto de estudio, pasa por la determinación de un modelo matemático donde se encuentran involucrados como subsistemas menores el de accionamiento del inyector, el dinamómetro y el propio sistema de control. La obtención del diagrama universal se hace a partir de ensayos normalizados. Para distintas aperturas del inyector se barre todo el intervalo de velocidades, quedando expresado el rendimiento en función de dos variables independientes. El modelo se basa en las ecuaciones teóricas que rigen el comportamiento de la turbina . La linealización , que se realiza en torno al punto de trabajo nominal , lleva a la obtención del diagrama de bloques del sistema , en términos de la transformada de Laplace . Como sistema de mando se diseña un circuito oleohidráulico. Consta de una servoválvula hidráulica acoplada a un actuador lineal. El circuito de regulación completo consta del regulador propiamente dicho (PID) y del tramo de regulación , constituido por el servosistema de posicionamiento del inyector. Una vez establecido un modelo matemático linealizado de la planta a controlar, se trata de ajustar el regulador apropiado para que la respuesta del conjunto sea satisfactoria . Para el diseño del control se ha seguido el método clásico de diseño en frecuencia, utilizándose para su optimización el SIMULINK.