Hydropower is the largest renewable energy source available in today's society. Operation and production is handled by high-tech electronics. This thesis is done on behalf of Statkraft Sweden AB who wants to explore the possibility of replacing the hydraulic cylinder with an electric actuator, generally as well as a case of a small power station on the river Nissan. Whether it is the chaplain or francis turbine vanes are actuated by hydraulic cylinders. Because of Gustavsberg hydropower is inconstant operation, this report is based on power calculations, which are read and computed according to the available hydraulic diagram. With the system operating pressure of 100 bars determined that the hydraulic cylinder on Gustavsberg power stations is sized for a force of 143kN. Based on this force, it has committed to fit a suitable modular actuator from SKF.Electric motor is determined according to actuator screw parameters which are implemented in MATLAB to find out which torque is needed to power the actuator. Two options are suitable for the application. One is the complete drive packages from SKF with AC servo motor and controller to this, the other is asynchronous motor from the appropriate manufacturer such as ABB, together with drives from the same manufacturer.Since the actuator will not work more than twice an hour, there will be needed holding torque for the actuator to maintain its position. Holding torque is achieved easiest with an inverse function of the mechanical disc brake. This can be applied both during operation of the servo motor or asynchronous motor.Security is key in a hydroelectric power station thereof demands on the components involved in the closure of the turbine. In the current situation the power station is equipped with two independent systems to shut off the turbine at degraded situations as power failure or fire. The first system consists of the UPS device, the other is a counterweight at 2600 kg. This thesis makes the assumption that the UPS system has fallen away and the only thing that remains is the counterweight. The counterweight issued to turn the vanes if the hydraulic system loses pressure.In degraded situations problems occur with actuator when the actuator backwards runs due to the influence of guide rails and counterweights force. To solve this problem it has been developed three solutions suggested methods. Regenerative braking is most appropriate when the actuator is driven by servomotor. Industrial damper or modification of the actuator is possible to implement regardless of the operation of the servo motor or asynchronous motor. / Vattenkraft är en den största förnyelsebara energikällan som finns i dagens samhälle. Drift och produktion sköts idag av högteknologiska elektroniska system.Detta examensarbete görs på uppdrag av Statkraft Sverige AB som vill undersöka möjligheten att byta ut hydraulcylindern till ett elektriskt ställdon, generellt samt som ett case på ett mindre kraftverk på Nissan. Oavsett om det är kaplan eller francis turbinen manövreras ledskovlar med hjälp av hydrauliska cylindrar. På grund av Gustavsbergs vattenkraft är i konstant drift, bygger denna rapport på kraftberäkningar vilka är lästa och beräknade enligt tillgänglig hydraulisk schema. Med systemarbetstryck på 100 bar bestämmas att hydraulcylinder på Gustavsbergs kraftverk är dimensionerad för en kraft på 143kN. Utifrån denna kraft har det utgåtts för att anpassa en lämplig modulär aktuator från SKF.Motorn bestäms enligt aktuatorskruvens parametrar vilka implementeras i MATLAB för att ta fram vilket moment som behövs för att driva aktuatorn. Två olika alternativ är lämpliga för applikationen. Den ena är ett färdigt drivpaket från SKF med AC servomotor samt styrenhet till denna, den andra är en asynkronmaskin från lämplig tillverkare t.ex. ABB tillsammans med frekvensomriktare från samma fabrikat.Eftersom ställdonet inte kommer att arbeta mer än två gånger i timman så kommer det behövas ett hållmoment för att ställdonet skall behålla sin position. Hållmoment åstadkoms smidigast med en inverterad funktion på mekaniskt skivbroms. Detta går att tillämpa både vid drift med servomotor eller asynkronmotor.Säkerheten är viktigt i en vattenkraftstation där av höga krav på komponenterna som är involverade i stängning av turbinen. I dagsläget så är kraftstationen utrustat med två av varandra oberoende system för att stänga turbinen vid störd drift ex. spänningsbortfall eller brand. Det ena systemet består utav UPS enheter, den andra är en motvikt på 2600 kilo. I detta examensarbete görs antagandet att UPS systemet har fallit bort och det enda som återstår är motvikten. Motvikten är till för att stänga ledskenorna ifall hydraulsystemet tappar trycket. Vid störd drift med ställdon uppstår problem då ställdonet bakåtdriver under kraftpåverkan från ledskenorna och motvikten. För att lösa detta problem har det tagits fram tre lösningsförslag på metoder. Regenerativbromsning lämpar sig bäst då aktuatorn skall drivas med servomotor. Industridämpare eller modifiering av aktuator är möjligt att implementera oavsett vilket drift med servomotor eller asynkronmotor.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hh-18991 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Hadzic, Samir, Luszczynski, Jakub |
| Publisher | Högskolan i Halmstad, Sektionen för Informationsvetenskap, Data– och Elektroteknik (IDE), Högskolan i Halmstad, Sektionen för Informationsvetenskap, Data– och Elektroteknik (IDE) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Rapport, IDE |
Page generated in 0.0016 seconds