Control electrohidráulico óptimo de una turbina Kaplan

Abstract

El presente proyecto trata sobre la regulación de máximo rendimiento en velocidad de una turbina hidráulica. El estudio se ha realizado sobre una turbina Kaplan situada en el Laboratorio de Fluidos del ICAI, cuyas características nominales son las siguientes: Qn = 0.079 m3 / S Hn = 4.617 mea N n = 2.455 kW nn = 1300 rpm 1 5 ns= 351 rpmcv;m-4 El diseño del control exige el modelado estático del sistema constituido por la tubería forzada, la carga, el mando del distribuidor y del rodete y parte de la turbina propiamente dicha. La regulación óptima requiere adicionalmente el conocimiento de su diagrama universal, obtenido mediante ensayo. Se ha contemplado un estudio de sensibilidad para determinar el nivel de significación de cada uno de los elementos que afectan a la respuesta temporal del sistema, habiéndose obtenido las siguientes simplificaciones: a) Los actuadores servohidráulicos pueden representarse exclusivamente por sus ganancias, siendo despreciable su dinámica. b) Las perturbaciones debidas a los esfuerzos sobre los álabes del distribuidor y del rodete no son significativas. c) Frente a pequeñas variaciones de la carga, puede considerarse que el rendimiento de la turbina prácticamente no varia respecto al del punto de diseño. Para la obtención del regulador se han utilizado técnicas de respuesta temporal a través del algoritmo de Gauss-Newton, el cual minimiza la diferencia de las respuestas frente a entrada en escalón entre el sistema real y un sistema modelo de segundo orden. Finalmente se ha realizado con un análisis de robustez el comportamiento del control frente a cambios en las condiciones de funcionamiento. Como herramienta de trabajo se ha empleado el paquete de software SIMULINK integrado en MATLAB.