Regülasyon Ve Kumanda, Bir Ana İşlemin Otomatikleştirilmesine Yarayan Yardımcı İşlemlerdir.
Regülasyon Tekniğinin Görevi : Teknik cihazlarda bir malzemenin veya enerjinin miktarını veya basınç, devir sayısı ve yahut ta gerilim gibi fiziksel büyüklüklerin durumunu önceden verilen tasarlanmış bir plan çerçevesi içerisinde kontrol etmek ve ayarlamaktır.
Regülasyon olayında, bir büyüklüğün önceden verilen değeri, regülatörün ilgili bir organı tarafından devamlı olarak ölçülmek suretiyle kontrol edilir ve önceden verilen, yani istenen değerde herhangi bir değişme meydana geldiğinde bu değişiklik regülatör tarafından otomatik olarak düzeltilir.
Kapalı bir devrede cereyan eden bu değişikliğin düzeltilmesi işi Kapalı Regülasyon Devresini oluşturur. Bir regülasyon olayı esnasında önceden öngörülen, yani istenen bir değerin sabit kalması için regülasyonun da sabit kalması gerekir.
Bir Regülatörün Görev Yapma Derecesi : Regülatörün, regülasyonda meydana gelen değişmelere karşı cevap verme kabiliyeti ile belirlenir. Regülasyon olayında meydana gelen değişiklikleri devamlı kontrol eden Regülasyon Devresi Ölçü - Karşılaştırma Organları mevcuttur.
Bir Regülatörün yerine getirdiği regülasyon olayı, genel olarak aşağıda kaydedilen değişik olayların sıra ile ve otomatik bir şekilde cereyan etmesiyle meydana gelir : 1- Ölçme (Kontrol) : Regülasyon işlemine tabi tutularak ayarlanmak istenen her hangi bir büyüklüğün mevcut ( X) değerinin tespit edilmesi.
2- Karşılaştırma (Mukayese etme) : Regülasyona tabi tutularak ( X k ) değerinde olması istenen her hangi bir büyüklüğün, mevcut (X) değeri ile istenen (X k ) değeri arasındaki (X w ) farkının karşılaştırılması, yani X w = X - X k farkının tespit edilmesidir.
3- Kuvvetlendirme ve zamansal hareket oranının teşkili : Yani kumanda ve ayar büyüklüğü olarak her hangi bir (y) değerinin üretilmesi.
4- Kumanda ( Ayar) : Regülasyona tabi tutulan her hangi bir büyüklük değerinin, ( X k ) değeri elde edilinceye, yani X w = 0 oluncaya kadar, enerji akımının yahut kütle hareketinin değiştirilmesi.
Regülasyon olayının etki seyrinin böyle bir sıra ile oluşması, kapalı bir devre içinde cereyan etmektedir. Regülasyon olayı seyrinin dördüncü safhasında oluşan kumanda - ayar hareketi ; regülasyona tabi tutulan, yani regüle edilen büyüklüğün mevcut (X) değerinin değişmesine ve yeni bir ölçü değerinin doğmasına sebep olur.
Bir regülasyon devresine ait basit prensip şeması Şekil-1 de Blok Şema olarak verilmiş bulunmaktadır.
REGÜLE EDİLEN TECHİZAT : Herhangi bir tesisatın regüle edilen kısmıdır. Bir tesisatın regüle edilen kısmı, örneğin bir buhar kazanı, bir buhar yada su türbini, veya herhangi bir diğer makine veya makinalar grubu olabilir.
REGÜLASYON TERTİBATI : Bu deyim, regülasyona tabi tutulan her hangi bir büyüklüğün mevcut değerini, devamlı olarak kontrol eden ölçü tertibatından, kumanda mekanizmasına kadar olan teçhizata genel olarak verilen bir isimdir.
Regülasyon teçhizatına ; - Ölçme - Kontrol, - Karşılaştırma - Mukayese Etme, - Kuvvetlendirme ve Zamansal Hareket ve - Kumanda-Ayar Oranının Teşkili olaylarının oluşmasına yarayan bütün organlar dahildir. Bu organlara Regülasyon Devresi Organları adı verilmektedir.
REGÜLASYON TERTİBATININ GÖREVİ : Regüle edilen büyüklüklere, yani Regülasyona tabi tutulan büyüklüklerin değerine etki etmektir. Regülasyon tertibatı, ölçü devresi veya ölçü değeri vericisi, istenen değer vericisi, mukayese devreleri, kuvvetlendiriciler, zaman elemanları ve kumanda mekanizması vs. gibi pek çok organın, birbirleri ile tasarlanan bir şekilde bir arada çalışmalarından meydana gelir.
REGÜLASYON ORGANLARI: DEVRESİ Bir regülasyon devresine ait organlar ; muhtelif alet, cihaz ve kısımların bir birleri ile koordineli olarak ve önceden tasarlandığı şekilde birlikte işletilmesinden meydana gelmektedir. Böyle bir devredeki her bir alet, cihaz veya kısım, regülasyon devresine ait birer organ olarak kabul edilirler.
Regülasyon devresine ait her bir organ ayrı bir Giriş Büyüklüğü ile ayrı bir Çıkış Büyüklüğüne sahiptir. Aşağıdaki Şekil de görüldüğü gibi regülasyon devresine ait her bir organın Giriş Büyüklüğü (Xe) ile, Çıkış Büyüklüğü ise (Xa) ile gösterilir.
HİDROLİK TÜRBİNLERDE DEVİR SAYISI REGÜLASYONU İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER : Hidroelektrik santrallerde kullanılan Su Türbinlerinde Devir Sayısı Regülasyonu için, ekseri hallerde, Türbin-Generatör Şaftının Devir Sayısı veya bu devir sayısına uygun olan bir elektriki büyüklük, Türbin Hız Regülatörünün Giriş Büyüklüğü Sinyali olarak değerlendirilir.
Genellikle su türbininin tahrik ettiği senkron generatörün frekans veya gerilimi, Hız Regülatörünün Giriş Büyüklüğü Sinyali olarak seçilmektedir. Hidroelektrik santrallerde kullanılan Bir Hız Regülatörü, türbinin kumanda mekanizmasını, yani Françis tipi su türbinlerinde ; Türbin Ayar Kanatları Kumanda Servomotorunu,
Kaplan tipi su türbinlerinde ; Türbin Ayar Kanatları Kumanda Servomotoru ile Türbin Rotoru Kanatlarına ait Kumanda Servomotorunu, ve Pelton tipi su türbinlerinde ise Pelton Düzesi = Pelton püskürtücüsü Kumanda servomotoru ile Pelton Düzesi saptırıcısı Kumanda Servomotorunu
özel servomotorlar vasıtası ile tahrik eder ve Türbin Ayar Kanatlarının veya Türbin Düzesi İğnesi ile Saptırıcısının Açıklıklarının değişmesine ve dolayısıyla Türbin Gücünün değişmesine etki eder. Ancak, gücün değişmesi esnasında Türbinin Devir Sayısı Sabit Kalır.
Esasen, Türbinin gücü ne kadar değişirse değişsin, devir sayısını istenilen ölçüler içerisinde sabit tutmak Hız Regülatörü nün Ana Görevi dir.
REGÜLASYON KUVVETLENDİRİCİLERİ : Türbin ayar kanatlarının, açma - kapama işlemleri için, yani kumandası için kullanılan özel servomotorlara ( özel hidrolik silindirlere ) Regülasyon Kuvvetlendiricileri adı verilir.
Türbin-generatör ünitesinin devir sayısının (Frekansının) belirli ve istenilen sınırlar içinde sabit kalması ile birlikte Türbin - generatör ünitesinin gücünün değişmesi için Hız Regülatörünce, yani regülasyon tertibatınca Türbin Ayar Kanatlarının açıklıklarının değiştirilmesi olayına Regülasyon Olayı veya Regülasyon Hareketleri adı verilmektedir.
HİDROLİK TÜRBİNLERDE KULLANILAN HIZ REGÜLATÖRLERİN ORGANLARI: Su türbinlerinin devir sayısı regülasyonunda kullanılan Hız Regülatörleri genel olarak Basınçlı Yağ ile çalışırlar. Yardımcı enerji kaynağı olarak kullanılan bu basınçlı yağın işletme basıncı 35/60 kg/cm 2 ye kadar çıkabilir.
Basınçlı yağın muhafaza edildiği Basınçlı Yağ Tanklarının genellikle 1/3 ü basınçlı yağ ile doldurulurken, geriye kalan 2/3 lük tank hacmini ise aynı basınçta Kuru Hava doldurur.
Su Türbinlerinin Yük - Frekans (Devir Sayısı) regülasyonunda kullanılan Hız Regülatörü, aşağıda belirtilen ana organlardan meydana gelir : 1- Ölçü Tertibatı ve Ölçü Değeri Vericisi, 2- Pilot Valf ve Tevzi Valfi Tertibatları ile Hareket İletim Kolları,
3- Geri Besleme Tertibatı ( Restore Mekanizması), 4- Daimi Statik, Stabilite Tertibatı ve Yardımcıları, 5- Devir Sayısı Ayar Tertibatı, Uzak Ve Mahalli Kumanda Tertibatları, 6- Limitleme Tertibatları, 7- Geçici Statik ve Yüksüz Dönme Sahası Ayarı Tertibatı,
8- Emniyet Tertibatları, 9- Basınçlı Yağ Sistemleri, 10- Regülasyon Kuvvetlendiricileri ( Ayar Kanatları Kumanda Servomotorları ).
Genel olarak büyük güçlü su türbinlerinin yük-devir sayısı regülasyonunda kullanılan hız regülatörleri, oldukça karmaşık bir yapıya ve büyük organlara sahiptir. Büyük güçlü su türbinlerinin yükfrekans ( devir sayısı ) regülasyonunda kullanılan Hız Regülatörlerine ait türbin ayar kanatları ; kumanda servomotorları hız regülatörlerinden biraz uzakta, ve Türbin mahallinde ;
Basınçlı ve Basınçsız Regülasyon yağ sistemleri genellikle yan yana, Ölçü Tertibatı yani Ölçü Değeri Vericisi, Pilot valf ve Tevzi Valfi ile hareket İletim kolları, Stabilite Tertibatı ve yardımcıları, Emniyet Tertibatları, Limitleme Tertibatları ve Uzaktan Veya Mahallinden Kumanda Tertibatları ise yan yana ve aynı pano içinde tesis edilirler.
Bu pano üzerine ayrıca, Türbin Devir Sayısı Göstergesi, Türbin Ayar Kanatları Açıklık Limit Göstergesi, Türbin Ayar Kanatları Açıklık Göstergesi, Hız Regülatörü Daimi Statik Göstergesi, Ünite Yatak ve Generatör Sargı Sıcaklık Göstergeleri Basınçlı Yağ Tankı ve Salyangoz Basınç Göstergeleri vs. gibi diğer yardımcı alet veya göstergeler de yerleştirilirler.
AKTÜATÖR (REGÜLATÖR BEYNİ) : Hız Regülatörüne ait Regülasyon Ölçü Tertibatı, Pilot Valf ve Tevzi Valfi gibi ön kumanda tertibatları ve Stabilite Tertibatı, müşterek bir başlık altında tesis edilir. Bu müşterek başlığa Aktüatör veya Regülatör Beyni adı verilir.
Bir Hız Regülatörüne ait Aktüatör Kısmı ; Türbinin nominal devir sayısındaki değişmeleri hissedip ölçmeye, ve değişen devir sayısını nominal devir sayısına eşitlemek için Türbin Ayar Kanatlarına açma veya kapama yönünde ön kumanda vermeye ; keza Türbin Ayar Kanatlarının açıklığını istenilen değerde sınırlandırmaya, yani limitlemeye hizmet eder.
Diğer yardımcı tertibatlar ise, Regülatör Beyin Kısmından gelen bu ön kumanda Sinyallerinin ilgili diğer organlara iletilmesine ve ön kumanda sinyallerinin kuvvetlendirilmesine hizmet eder. AYAR KANAT SERVOMOTORLARI : Büyük Güçlü Su Türbinlerinde kullanılan Hız Regülatörlerinin Aktiatör yani Beyin Kısmı tarafından verilen
ön kumanda kuvvetlerinin, büyültülerek yani kuvvetlendirilerek ilgili organlara nakledilebilmesi için Aktiatör yani Beyin kısmı ile Türbin Ayar Kanatları arasına bir veya birden fazla ara kuvvetlendiricinin yerleştirilmesi gerekebilir. Bu ara kuvvetlendiricilere Ayar Kanat Servomotorları denir.
Ara kuvvetlendiriciler, Hız Regülatörlerinin Beyin kısmından çıkan ön kumanda sinyalini kuvvetlendirmeye yararlar ve Hız Regülatörlerinin Beyin Kısmı ile orantılı olarak çalışırlar. Aşağıdaki Şekilde bir Regülasyon Sisteminin blok şeması görülmektedir :
Hidrolik Türbin-generatör Ünitelerinin Yük - Devir Sayısı (Frekans) Regülasyonu (Ayarlaması) İçin Kullanılan Hız Regülatörlerinin Regülasyon Devresi Organları İle İlgili Blok Prensip Şeması.
ÖLÇÜ TERTİBATLARI VE ÖLÇÜ DEVRE VERİCİLERİ : Hidrolik Türbin-Generatör ünitelerinde Yük - Frekans (Devir Sayısı ) regülasyonu yapılırken, devir sayısında meydana gelebilecek değişimlerin çok hassas bir şekilde ve devamlı olarak kontrol altında tutulup ölçülmesi gerekmektedir.
Bu işi sürekli ve otomatik olarak yapan regülasyon devresi organına Ölçü Tertibatı veya Ölçü Değeri Vericisi adı verilmektedir. Bu ölçü değeri vericisinin çok yüksek bir duyarlılığa, uygun bir dinamik veya statik yapıya sahip olmasında zorunluluk vardır.
Hidrolik türbinlerinde kullanılan Hız Regülatörlerine ait Devir Sayısı Ölçü Değeri vericileri ; mekaniki, elektriki, veya elektronik olarak çok değişik konstrüksiyon şekilleri ile imal edilebilirler. Bunlardan mekaniki olarak imal edilenlere Pandül Sistemleri veya Uçar Toplu Pandül Sistemleri adı verilir.
Bir hidrolik türbinde kullanılan Hız Regülatörünün, Mekaniki, Elektriki yada Elektronik bir Hız Regülatörü oluşu ; Hız Regülatörünün Ölçü Tertibatının, Mekaniki veya, Elektriki yada Elektronik olarak tertip edilişinden ileri gelir.
Regülatörün geri kalan organlarının hemen hemen tamamı ; Mekaniki, Elektriki ve Elektronik Hız Regülatörlerinde hiç değişmezler ve birbirlerine benzerler.
PİLOT VALF : Pilot Valf ; prensip olarak en basit şekli ile bir hidrolik silindir içerisinde çift yönde hareket eden, çift tesirli bir pistondan oluşur. Pilot Valfler, ön regülasyon İşlemini yaptıkları için genellikle küçük boyutta ve düşük güçte imal edilirler.
TEVZİ ( DAĞITIM ) VALFİ VE HAREKET İLETİM KOLLARI : Pilot Valfe göre daha büyük Regülasyon kuvveti iletebilen, çift yönlü silindir - piston mekanizması ile hareket iletim kollarından meydana gelir. REGÜLASYON KUVVETLENDİRİCİLERİ : Türbin Ayar Kanatlarının kumanda
Mekanizmalarını hareket ettirebilmek için, çok daha büyük regülasyon Kuvvetlerine yani Regülasyon Kuvvetlendiricileri olarak isimlendirilen çok daha büyük Ayar Kanat Servomotorlarına ihtiyaç duyulur. Böyle bir tertibata ait basitleştirilmiş bir prensip şeması aşağıdaki Şekillerde gösterilmiştir.
Pilot Valf Tertibatı Ve Hidrolik Kuvvetlendirici (Hidrolik Servomotor) İle Hareket İletim Kollarının Basitleştirilmiş Prensip Şeması. A) Geri Beslemesiz Pilot Valf Tertibatı : Xe = Giriş Büyüklüğü, Xao = Çıkış Büyüklüğü, t = Zaman
Pilot Valf Tertibatı Ve Hidrolik Kuvvetlendirici (Hidrolik Servomotor) İle Hareket İletim Kollarının Basitleştirilmiş Prensip Şeması. B) Rijit Geri Beslemeli Pilot Valf Tertibatı : Xe= Giriş Büyüklüğü, Xas = Çıkış Büyüklüğü, t = Zaman
GERİ BESLEME TERTİBATI ( RESTORE MEKANİZMALARI ) : Hidrolik türbinlerde kullanılan Hız Regülatörlerindeki Geri Besleme Devresi Kollarının yani Restore Mekanizması = Geri Getirme Tertibatı Kollarının bağlantıları, bir Hidrolik Amortisör (Dash-pot) veya bir yay ile, veyahut ta bunların karışımı bir organla yapılır.
Böylece Pilot Servomotor Tertibatı ile hareket iletim kollarının, sisteme (yani regülasyon devresine) rijit, Yumuşak, gecikmeli, gecikmesiz veya bunların karışımı bir şekilde etkide bulunması sağlanmış olur.
Aşağıdaki Şekillerde değişik tiplerde tertip edilmiş olan Pilot Servomotor Tertibatı ile Hareket İletim Kolları ve yine değişik Şekillerde tertip edilmiş olan Geri Besleme Tertibatları ( Restore Mekanizmaları ) gösterilmiş bulunmaktadır.
A- RİJİT GERİ BESLEME: 1 = Devir Sayısı Ölçü Vericisi, 2 = Pilot Valf, 3 = Ayar Kanat Kumanda Servomotoru 4 = Rijit Geri Besleme, 5 = Elastik Geri Besleme, 6 = Ayarlanabilir Dash-pot 7 = Yay, 8 = Ayar Çemberi Kumanda Mili. + X = Devir Sayısındaki Artış, Yani Regülasyon Sapması; -X = Devir Sayısındaki Azalış Yani Regülasyon Sapması, Ö = Açma Yönünde Hareket, S = Kapama Yönünde Hareket.
B- ELASTİK GERİ BESLEME. 1 = Devir Sayısı Ölçü Vericisi, 2 = Pilot Valf, 3 = Ayar Kanat Kumanda Servomotoru 4 = Rijit Geri Besleme, 5 = Elastik Geri Besleme, 6 = Ayarlanabilir Dash-pot 7 = Yay, 8 = Ayar Çemberi Kumanda Mili. + X = Devir Sayısındaki Artış, Yani Regülasyon Sapması; -X = Devir Sayısındaki Azalış Yani Regülasyon Sapması, Ö = Açma Yönünde Hareket, S = Kapama Yönünde Hareket.
C- RİJİT VE ELALASTİK GERİ BESLEME. 1 = Devir Sayısı Ölçü Vericisi, 2 = Pilot Valf, 3 = Ayar Kanat Kumanda Servomotoru 4 = Rijit Geri Besleme, 5 = Elastik Geri Besleme, 6 = Ayarlanabilir Dash-pot, 7 = Yay, 8 = Ayar Çemberi Kumanda Mili. + X = Devir Sayısındaki Artış, Yani Regülasyon Sapması; -X = Devir Sayısındaki Azalış, Yani Regülasyon Sapması, Ö = Açma Yönünde Hareket, S = Kapama Yönünde Hareket.
Tatbikatta, hidrolik türbinlerin yükfrekans regülasyonunda kullanılan hız regülatörlerine, Ayarlanabilir Amortisörlü (Ayarlanabilir Hidrolik veya Mekanik Dash-pot lu) Yumuşak Sönümlü Geri Besleme Tertibatları ( yani Yumuşak Sönümlü Restore Mekanizmaları) ilavesi yapılmaktadır.
Hidrolik türbinlerin regülasyonu için kullanılan Hız Regülatörlerindeki yumuşak sönümlü geri besleme tertibatları ; ünitenin ilk devreye alınması esnasında, senkronizasyon şartlarının gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak bakımından da ilave bir "geçici statik olarak vazife görürler.
LİMİTLEME TERTİBATI : Hidrolik türbinlerde kullanılan Hız Regülatörlerinde, Türbin Ayar Kanatlarının açıklığını limitlemeye ( Sınırlandırmaya ) yarayan tertibatlardır. Hız regülatörünün bu limitleme Tertibatı sayesinde Türbin Ayar Kanatlarının açılma yönündeki hareketlerini sınırlandırmak imkan dahilinde bulunmaktadır.
Hız Regülatörü üzerinde bulunan ve türbin ayar kanatlarının açıklığını istenilen yükte sınırlandırmaya yarayan bu limit tertibatları, uzaktan veya mahallinden kumandalı küçük bir elektrik motoru İle teçhiz edilirler. Ayar kanatları açılma miktarı limitlenmiş olarak sistemle paralel çalışan bir Türbin - Generatör Ünitesinde, Limit Tertibatı açılmadıkça,
ayar kanatlarının limitlenen değerden daha fazla açılması mümkün değildir. Fakat buna karşılık ayar kanatlarının kapanması, yani ünitenin üzerinden yük bırakması imkan dahilinde bulunmaktadır. Bu durum, ünite için çok büyük bir emniyet teşkil etmektedir.
GEÇİCİ STATİK VE YÜKSÜZ DÖNME SAHASI AYAR TERTİBATI : Hidrolik Türbinlerde kullanılan Hız Regülatörlerinde, senkronizasyon şartlarının gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak için bir Yüksüz Dönme Sahası Ayar Tertibatı bulunur.
Hız Regülatörünün bu yüksüz dönme sahasındaki statik ine Geçici Statik adı verilir. Ünite paralele girdikten sonra yüksüz dönme sahası ayar tertibatı devre harici olur. Hidrolik türbinlerde kullanılan Hız Regülatörlerindeki Boşta Dönme Sahası, Hidrolik Düşünün değişmesi ile değişir.
Yani, Hidrolik Düşü değiştikçe, hidrolik Türbin - Generatör ünitesini Paralele Almadan Önce, Senkronize Şartları (Paralele Girme Şartları) gereği nominal devir sayısı ile boş olarak döndürmek için gerekli olan su debisi ve buna bağlı olarak Türbin Ayar Kanat Açıklık Miktarı değişir. Yüksek kotta, daha az su debisi İle, ünite nominal devirde Döndürülebilir.
EMNİYET TERTİBATLARI : Hidrolik türbin-generatör ünitelerinin yük-frekans regülasyonunda kullanılan Hız Regülatörlerinde emniyet tertibatı olarak bir Ani Durdurma Valfi bulunur. Bu Ani Durdurma Valfi, genellikle bir elektro hidrolik valftir. Bu elektro hidrolik valfin selenoidi, ünitenin hızı belirli bir aşırı devir sayısına yükseldiğinde, yatak sıcaklıkları
müsaade edilen belirli bir değerin üzerine çıktığında, Regülasyon Yağ Basıncı müsaade edilen belirli bir max. değerin üzerine çıktığında veya belirli bir min. değerin altına düştüğünde ve Sistemden gelen arızalarla birlikte daha başka bir çok anormallik hallerinde enerjilenerek Pilot Valf Pistonunu kapama yönünde harekete geçirir ve üniteyi ani olarak durdurmayı sağlar.
BASINÇLI YAĞ SİSTEMLERİ : Hız regülatörlerine ait Basınçlı Yağ Sistemleri, regülasyon tertibatını çalıştırmak ve regülasyon olayını gerçekleştirmek için gerekli olan yardımcı enerji kaynağıdır. Regülasyon olayını gerçekleştirmek için gerekli olan basınçlı yağ, ya doğrudan doğruya devamlı olarak çalışan dişli bir yağ pompası
tarafından regülasyon devresine, ve yahut ta zaman zaman yükte ve zaman zaman da rölantide ( boşta, yüksüz olarak) çalışan ana ve yardımcı yağ pompaları tarafından üst kısmında basınçlı hava bulunan bir yağ tankına basılır. Basınçlı yağ tankına basılan yağ, basınçlı yağ Sistemine ait çeşitli organlardan geçirildikten sonra da regülasyon devresine alınır.
Regülasyon olayını gerçekleştirmek için gerekli olan basınçlı yağ, Basınçlı Yağ Tankı kullanmadan bir dişli pompa tarafından doğrudan doğruya regülasyon devresine basılması durumunda, ayar kanatlarının max. ayar hızı ( yani Türbin Ayar Kanatlarının Min. Açılma Süresi ve Min. Kapanma Süresi), kullanılan bu yağ pompasının gücü ile orantılı olarak sınırlanmaktadır.
Basınçlı bir yağ tankından beslenen Hız Regülatöründe ise, Türbin Ayar Kanatlarının min. Açılma Süresi veya min. Kapanma Süresi, yine basınçlı yağ tankına yağ basan pompaların da kapasitesine bağlı olmakla beraber, Basınçlı Yağ Tankında yapılan Basınçlı Yağ Stoğu nedeniyle istenen her değere ayarlanabilir.
Basınçlı bir yağ tankındaki yağ ile beslenen hız regülatörlerine ait regülasyon yağı sistemlerinde, basınçsız yağ tankından basınçlı yağ tankına yağ basan öncü ( ana) ve artçı (yedek) pompalar, basınç şalteri, basınç otomatı veya basınç kontakları yada yağ seviye kontakları vasıtasıyla otomatik olarak devreye girerler ve basınçlı yağ tankına yeteri kadar yağ takviyesi yapıldıktan sonra da yine
otomatik olarak devreden çıkarlar. Ancak, Ana Yağ Pompası yağ basıncını ayarlanan değere çıkardıktan sonra, pompa basınç hattı üzerinde bulunan üç yollu bir vananın pozisyon değiştirmesi sonucu, pompa çıkış hattı, basınçlı tank istikametinden basınçsız tank istikametine çevrilir ve pompa yüksüz yani boşta çalışmaya devam eder.
Basınçlı yağ, Basınçlı yağ tankının yaklaşık 1/3 lük kısmını doldurur. Basınçlı yağ tankının yaklaşık 2/3 lük kısmını ise basınçlı kuru hava doldurur. Bu hava, bir hava kompresörü vasıtası ile temin edilir. Hava basıncında meydana gelecek azalma, kontaklı bir manometre tarafından kontrol edilir. Basınçlı yağ tankındaki hava basıncında bir düşme meydana geldiğinde hava kompresörü otomatik
olarak devreye girer ve yeteri kadar hava takviyesi yaptıktan sonra da otomatik olarak devreden çıkar. Basınçlı regülasyon yağı sistemine ait basınç değerleri genellikle 25-60 kg/cm 2 arasında olur. Basınçlı Yağ Tankları içindeki basınç ve yağ seviyesi belirli max. değere çıktığında ve belirli min. değere düştüğünde alarm veren ve daha sonra da üniteyi servis harici yaptıran ( trip ) özel
emniyet organları ile teçhiz edilirler. Basınçlı yağ tankının çıkışında yani Basınçlı yağ tankı ile Hız regülatörü arasındaki basınçlı yağ borusu başlangıcında, yağ seviyesinin aşırı düşmesi durumunda, hız regülatörünün basınçlı yağ hattına havanın gitmesine engel olmak üzere bir adet Şamandıra Sistemi bulunmaktadır.
Bu Şamandıra Sisteminde bulunan Şamandıra Topu nun bazan delinerek basınç hattını kapatma riski bulunduğundan, Hız Regülatörünün ünite üzerindeki otomatik kumandasının ortadan kalkması ve ayar kanatlarının o anki açıklığının kumanda edilememesi sonucu ünite çalışırken olası bir arıza durumunda ünite kesicisinin açması sonucu ayar kanatlarının çok kısa süre içerisinde ( yaklaşık 8-10 sn. ) otomatik olarak kapatılmasının mümkün
OLAMAMASINDAN dolayı, ünitenin Aşırı Hıza, hatta Ambalman Hızına (Yüksek hız nedeniyle Ünitenin malzeme çekme gerilmelerinin üzerinde oluşan merkezkaç yönündeki kuvvetlerin etkisiyle Parçalanmasına neden olan hız ) çıkması söz konusu olacağından, bunun sonucunda ise Ünitenin başta yataklar olmak üzere bir çok kısmında büyük hasarların meydana geleceği kesindir.
Böyle bir durumla karşılaşıldığında en kısa süre içerisinde Basınçlı Yağ Pompası manuel olarak, yani elle çalıştırılmalı ve Hız Regülatörüne basınçlı yağın gitmesi sağlanmalıdır. Böylece Hız Regülatörü, hemen Ayar kanatlarını kapatacak ve ünitenin aşırı hızda dönmesi önlenecektir.
Yukarıda sözü edilen arıza, Keban HES de yaşanmış ve ünitede büyük hasar meydana gelmiştir.
YÜK FREKANS (DEVİR SAYISI) REGÜLASYONU :
YÜK ( N ) FREKANS ( Hz ) KAREKTERİSTİK EĞRİLERİ : Bir hidroelektrik santralinde, bir Generatörü tahrik eden Türbinin verdiği güç ne olursa olsun, bu türbininin devir sayısının pratik olarak sabit kalması mecburiyeti vardır. Türbinin sabit kalması zorunlu olan devir sayısı, generatörün nominal devir sayısına isabet eden devir sayısıdır.
Bir Generatörü tahrik eden Türbinin devir sayısı, generatörün yükü arttığı zaman azalmak ve generatörün yükü azaldığı zaman artmak ister. Devir sayısındaki bu artışlar, hız regülatörü tarafından türbin ayar kanatlarının bir miktar kapatılması, devir sayısındaki azalışlar ise, türbin ayar kanatlarının bir miktar açılması ve böylece geçen su debisinin değiştirilmesi ile önlenebilir.
ASTATİK (KARARSIZ) VE STATİK (KARARLI) HIZ REGÜLASYONU İlk bakışta aşağıdaki Şekilde görülen ve bir koordinat sistemi üzerinde Güce bağlı olarak yatay bir Frekans (Devir Sayısı) eğrisine sahip olan bir Hız Regülatörünün ; Türbinin devir sayısını istenilen bir değerde sabit tutabileceği düşünülebilir.
Ancak, böyle hiç eğimsiz yatay bir ( N-Hz ) karekteristik eğriye sahip olan Hız Regülatörlerine Astatik yani Kararsız Hız Regülatörü adı verilir. Böyle karekteristikli bir Hız Regülatörü ile yük- frekans (devir sayısı ) regülasyonu yapmak mümkün değildir. Çünkü bu tip Hız Regülatörleri İle çalışan iki ünitede yükün ünitelere ne şekilde dağılacağı bilinemez.
Bu gibi hallerde makinalara Yük dağılımı belirsiz olur. Örneğin, makinalardan bir tanesi bütün yükü üzerine almak isterken diğer makine yüksüz kalabilir.
Birden fazla Türbin - Generatör gurubunun, paralel çalışabilmelerini sağlayabilmek için yukarıda açıklanmaya çalışılan Astatik karekterli durumun, yani her hangi bir devir sayısına bir çok değişik güçlerin isabet edişi durumunun önüne geçmek gerekir. Bunun için de belirli bir devir sayısına, yani belirli bir frekansa, belirli bir gücün isabet etmesini sağlamak zorunlu olmaktadır.
Bu iş ise ancak Statik ( N-Hz ) Karekteristik Eğrili bir Hız Regülatörü İle temin edilebilmektedir. Statik karekteristikli bir Hız Regülatörüne ait ( N-Hz ) Karekteristik Eğrisi ; Bir koordinat sistemi üzerinde hafifçe meyilli bir eğri şeklinde olmaktadır.
Aşağıdaki Şekilde Statik Karekteristikli bir Hız Regülatörüne ait ( N-Hz ) Karekteristik Eğrisi görülmektedir. Bu şekilde görülen hafifçe meyilli eğriye : Statik veya Statik Karekteristik adı verilmektedir.
DAİMİ STATİK = SÜREKLİ DEVİR SAYISI DEĞİŞİMİ = HIZ DÜŞÜMÜ = SPEED DROP Statik karekterli bir Hız Regülatörüne sahip bir hidrolik Türbin Generatör Ünitesinin frekans ve devir sayısının ; ünitenin üzerindeki yük arttıkça düştüğü, veya ünitenin üzerindeki yük azaldıkça da arttığı yukarıdaki Şeklin incelenmesinden kolayca anlaşılacaktır.
Türbin-Generatör ünitesinin yükündeki artış esnasında bir an için devir sayısı ve frekansta meydana gelen azalma : %d ile gösterilen ; statik veya, sürekli devir sayısı değişimi veya hız düşümü, yada speed drop olarak ifade edilmektedir.
%d STATİK VEYA HIZ DÜŞÜMÜ (SPEED DROP) : Türbin-Generatör ünitesi yüksüz dönme vaziyetinden, nominal yükü ile dönme vaziyetine geçtiği zamanki devir sayısında veya frekansta meydana gelen değişmenin % olarak miktarını vermektedir.
Bir hidrolik türbin-generatör ünitesinin Yüksüz dönme esnasındaki devir sayısı = n 0 ve Nominal yükteki devir sayısı ise = n olsun. Yani ünite yüklendiğinde devir sayısı ( n 0 - n ) kadar azalmış olsun. Bu durumda ünitenin %d statiki, Yani %d devir sayısı değişimi aşağıdaki eşitlikteki gibi olacaktır : n 0 - n %d = --------------- * 100 [ % ] n 0
Bu ifadeye göre, örneğin 500 d/ d ile boşta dönmekte olan bir hidrolik türbin generatör ünitesi nominal yükü ile yüklendiğinde 485 d/d ile dönmüş olsa, bu Üniteye ait Hız Regülatörünün Statik Ayarı, yani Hız Düşümü ( Speed Drop ) ayarı, aşağıdaki işlemin sonucunda görüldüğü gibi %3 tür.
n 0 - n %d = --------------- * 100 = [ % ] n 0 500-485 %d = --------------- * 100 = [ % ] 500
1500 %d = --------------- = 3 % 500 d = % 3 Üniteye ait Hız Regülatörünün Statik Ayarı, yani Hız Düşümü Ayarı (Speed Drop) = % 3 tür.
Yukarıdaki ifadede, Generatörü tahrik eden Türbinin devir sayısı yerine, Generatörün Frekansının göz önüne alınması daha uygun olacaktır. Devir sayısı ile frekans arasındaki bağıntı : 60 * f P * n n = ----------- yada f = ------------ P 60
olduğuna göre ve Generatörün Çift Kutup Sayısı olan P ile 1 dak. = 60 sn. değerleri de sabit olduğuna göre ; P/60 = k diyecek olursak, aşağıdaki İfadeleri kaydedebiliriz : f = ( P / 60 ) * n, k = P/60 ise f = k * n olur.
Generatörü tahrik eden türbinin devir sayısı yerine, Generatörün Frekansının göz önüne alınması durumunda ünitenin %d Statiki, yani Hız Düşümü ( Speed Drop ) aşağıdaki gibi yazılabilir : f 0 -f Δf d = -------- * 100 d = -------- * 100 f f Bu ifadedeki Δf, frekanstaki değişme miktarı ( Hz) dır.
Örnek : Hız Düşümü, yani Speed Drop Ayarı % d = 0,1 e ayarlanmış bir Hız Regülatörü ile Yük-Frekans Regülasyonu yapılan bir sistemin frekansında meydana gelecek düşme : %d * f 0,1 * 50 Δf = ------------- = ------------ 100 100 Δf = 0,05 Hz. olacaktır.
Yukarıda açıklanan devir sayısı ile frekanstaki bağıntıyı veren ifadeler, Enterkonnekte sisteme bağlı olarak çalışmakta olan bir ünitenin sistem Frekansına göre regülasyonununu en iyi şekilde ifade eden büyüklüklerdir.
PARALEL ÇALIŞAN TÜRBİN- GENERATÖR ÜNİTELERİNE YÜK DAĞILIMI : Birbiri ile paralel çalışan iki türbingeneratör ünitesini ele alalım. Aşağıdaki Şekilde görüldüğü gibi bu ünitelerden bir tanesine ait Hız Regülatörünün (N-Hz) Karekteristik Eğrisi (I) ve diğerine ait Hız Regülatörünün (N-Hz) karekteristik eğrisi ise (II) olsun.
Bu türbin-generatör ünitelerinin besledikleri sistemin frekansı f = 50 Hz. olduğuna göre (I) numaralı ünite ( N 1 ) yükü ile ve (II) numaralı ünite ise ( N 2 ) yükü ile çalışarak sisteme toplam olarak ΣN = N 1 + N 2 değerinde bir güç vermektedirler. Sistem frekansı veya sistemin ünitelerden çekmekte olduğu güç değişmedikçe, veya ünitelerin Hız Regülatörlerinin (N-Hz) karekteristik
eğrilerinin eğimleri değiştirilmediği sürece bu durum değişmeyecektir. Çünkü sistemin f = 50 Hz. olan frekansına uygun olan noktalar (A)ve (B) noktalarıdır ve üniteler bu noktalarda çalışmaya zorlanmaktadırlar.
Burada belirli bir yük değişimi için (II) numaralı ünitenin Hız Regülatörüne göre daha düşük bir Daimi Statik değerine ayarlanmış bulunan, yani daha az meyilli ( daha küçük Hız Düşümlü = daha Küçük Speed Drop lu ) (N-Hz) karekteristik eğrili Hız Regülatörüne sahip olan ünitenin daha fazla Yük aldığına dikkat edilmelidir.
Gerçekten küçük Statikli, yani az meyilli (N-Hz) Karekteristik Eğriye sahip Hız Regülatörleri ile regüle edilen Türbin- Generatör üniteleri, yük değişmelerine karşı hassastırlar. Yani böyle üniteler, yük değişmelerine daha çabuk duyarlılık gösterirler.
Şekil- de gösterilen Farklı Statik Karekteristikli Hız Regülatörleri ile regüle edilen ve paralel çalışan iki türbin-generatör ünitesinin yük dağılımı incelendiğinde, aşağıda belirtilen hususlar açık bir şekilde görülmektedir: Frekans f = 50 Hz için toplam yük ΣN = ( N 1 + N 2 ) Frekans f = f - Δf için toplam yük ΣN = ( N 1 + N 2 )
Frekansın Δf kadar düşmesi halinde ; I. Ünitenin yükündeki artış = N 1 - N 1 2. Ünitenin yükündeki artış = N 2 - N 2 Karşılaştırma : N 1 - N 1 > N 2 - N 2 ve ΣN > ΣN dir. Önemli Not : Frekansın bir miktar yükselmesi halinde de bu durumun tersi geçerlidir.
SİSTEMLE PARALEL ÇALIŞAN BİR TÜRBİN- GENERATÖR ÜNİTESİNİN YÜKÜNÜN ARTIRILMASI VEYA AZALTILMASI : Frekansı sabit ve bir f o Hz değerinde olan bir sistemi, N 1 yükü ile beslemekte olan bir Türbin-Generatörün yükü artırılmak istenirse, yani üniteden daha fazla bir yük alınmak istenirse, bu Türbin-Generatör ünitesinin
yük-frekans regülasyonunu yapmakta olan Hız Regülatörüne ait (N-Hz) karekteristik eğrisinin paralel olarak yukarı doğru kaydırılması gerekir. Keza ünitenin, yükü azaltılmak istenirse, bu defa da hız regülatörüne ait (N-Hz) karekteristik eğrisinin aşağı doğru kaydırılması gerekir. Aşağıdaki Şekilde, Sistemle paralel çalışan bir Türbin-Generatör ünitesinin yükünün, Hız Regülatörüne ait (N-Hz) karekteristik eğrisinin kaydırılması suretiyle değiştirilmesi görülmektedir.
Yukarıdaki Şekilde görüldüğü gibi (N-Hz) Karekteristik Eğrisinin, yukarı veya aşağı doğru kaydırılması esnasında Statik Ayarı, yani Hız Düşümü Ayarı değişmez. Yukarıdaki Şekilde görülen (N-Hz) karekteristik eğrisinin, el ile veya Hız Motoruna kumanda vermek suretiyle, yukarı doğru kaydırılması esnasında üniteye hızlanma yönünde kumanda verilmiş olunur ki, bu sırada (A) noktasına
tekabül eden devir sayısı bir an için (A ) noktasına tekabül eden daha yüksek bir devir sayısı değerine yükselir. (A ) noktasının frekansı sistemin (fo) frekansından (Δ fo) kadar da yüksek olduğu için, generatör, sistemden Yük çekerek yavaşlamaya başlar ve neticede (Δ t ) kadar bir zaman içinde (fo) sistem frekansına ve (N 1) yüküne tekabül eden (B) noktasında denge meydana gelir.
Bu esnada da Türbin - Generatör ünitesinin yükü, ( N 1 - N 1 ) kadar artmış olur. Yukarıda izah edilen hadisenin aksine, ünite üzerinden yük bırakılırken, yani (N-Hz) Karekteristik Eğrisi aşağı doğru kaydırılırken de ( C ) noktasında denge hasıl olur ve ünitenin yükü N 1 - N 1 kadar azalmış olur.
SİSTEMLE PARALEL ÇALIŞAN BİR TÜRBİN - GENERATÖR ÜNİTESİNE AİT HIZ REGÜLATÖRLERİNİN STATİK (HIZ DÜŞÜMÜ) AYARININ DEĞİŞTİRİLMESİ : Frekansı sabit ve (f o ) Hz değerinde olan bir sistemi, N 1 yükü ile beslemekte olan bir Türbin-Generatör ünitesine ait Hız Regülatörünün Daimi Statik Ayarı, yani Hız Düşüm Ayarı,
daha doğrusu (N-Hz) Karekteristik Eğrisinin Eğimi, değiştirilecek olursa, Türbin-Generatör ünitesinin Yükünde de bir değişme meydana gelir. Örneğin, (N-Hz) Karekteristik Eğrisinin Eğimi artırılacak olursa, bu taktirde aşağıdaki Şekilde görüldüğü gibi ünite üzerinden Yük Atılmış olacaktır. Bu durumda yükteki azalma miktarı ( N 1 - N 1 ) kadardır.
Hız Regülatörünün Daimi Statik Ayarı, yani Hız Düşüm Ayarı, yani (N-Hz) Karekteristik Eğrisinin Eğimi azaltılacak olursa, bu defa da ünite üzerine Şekilde görüldüğü gibi ( N 1 - N 1 ) kadar ilave bir yük alınmış olacaktır.
MODERN HIZ REGÜLATÖRLERİNİN SAHİP OLMASI GEREKEN GENEL ÖZELLİKLER : Büyük güçlü bir hidrolik türbin- Generatör Ünitesinin enterkonnekte sistem içerisindeki yük-frekans regülasyonunu en iyi şekilde gerçekleştirecek olan bir Hız Regülatörünün sahip olması gereken genel özellikler, Aşağıdaki gibi sıralanabilir :
1- Regülatör çok büyük bir hassasiyet ve duyarlılık özelliklerine sahip olmalıdır. 2- Bütün Türbin-Generatör ünitelerinin paralel çalışmaları esnasında Hız Regülatörünün çok küçük bir Statik Ayarı ile, yani küçük bir Hız Düşüm Ayarı ile çalışabilmesi imkan dahilinde bulunmalıdır. Böyle bir özelliğe sahip Hız Regülatörü ile Enterkonnekte Sistem
frekansını, çok az değişmelerle regüle etmek mümkün olabilecek ve sistemde meydana gelecek güç değişmeleri kolayca karşılanabilecektir. 3- Regülatörün Statik Ayarının, yani Hız Düşüm Ayarının, yani (N-Hz) Karakteristik Eğrisinin eğiminin, % 0 ile %6 arasında kolayca değiştirilebilme imkanı bulunmalıdır.
4- Ünite paralele alınırken, veya paralelden çıkarılırken senkronizasyon şartlarını gerçekleştirme, yük alma ve yük atma için yapılması gereken kumandaları çok kolay bir şekilde gerçekleştirilebilmelidir. 5- Ulusal elektrik sisteminin yüklerinin değişmesi ve statik frekans regülasyonu gerçekleştirebilmek için çok iyi bir dinamik özelliğe sahip olmalıdır.
6- Frekans regülasyonunun stabilitesi için, ihtiyaca göre kolayca ayarlanabilir ayar parametrelerine ( değişkenlerine ) sahip olmalıdır. 7- Hız regülatörlerinin uzaktaki bir merkezden kontrol ve kumanda edilebilmelidir. 8- Hız Regülatörleri Mahalli Türbin Panosu üzerinden de kontrol ve kumanda edilebilmelidir.
9- Hız regülatörleri, en düşük ve en yüksek şebeke frekansı gibi alçak ve yüksek frekanslarda rahat çalışabilmelidir. 10- Bir Hidroelektrik Santralin Nominal Hidrolik düşüsünün değişmesi ile değişecek olan boş yükte (yüksüz) çalışma sahasının regülatör üzerinde bulunacak bir organ vasıtası ile kolayca ayarlanabilmesi gereklidir.
11- Ünitenin her hangi bir yükte sınırlı olarak çalıştırılması gerektiğinde, Hız Regülatörünün bu işi gerçekleştirmeye yarayan özel Limitleme Tertibatına sahip olması gereklidir. 12- Regülatörün Limit Motoru, Hız Motoru, Pandül Motoru ve Elektrik Kabloları gibi organlarının yabancı etkenlerden zarar görmeyecek özelliklere sahip olmaları gerekir.
13- Regülatörlerin regülasyon yağı basıncında, hidrolik veya elektrik besleme devrelerinde her hangi bir anormal bir durum meydana geldiğinde, alarm verdirecek ve gerektiğinde üniteyi tehlikesiz bir şekilde durdurmaya götürecek Özel Emniyet Tertibatlarına sahip olmaları gerekir.
14- Pilot Valf, Tevzi Valfi, Hidrolik Servomotor Piston ve Silindirleri ile Hareket İletim Kollarının oynak eklem ve mafsallarının çok sağlam ve aşınma, paslanma tehlikelerine karşı çok dayanıklı olmaları gerekir. 15- Regülatörlerin yumuşak sönümleştiricili özel Geri Besleme Devrelerine sahip olmaları gerekir.
16- Regülatörlerin bütün organlarının büyük bir işletme emniyetine sahip olmaları gerekir.
KAYNAKLAR: 1- Hid. Santrallar ve Hid. Sant. Tes.: Hidayet BAŞEŞME 2. Gökçekaya HES Hız Regülatörü Bakım Kataloğu