32
แบบฟอร์มการเสนอผลงานวิชาการเพื่อชิงรางวัลมูลนิธิ กําธน สินธวานนท์ ประจําปี ๒๕๕๕ ชื่อผลงาน ระบบควบคุมกังหันโรงไฟฟ้าพลังนํา (Turbine Control for Hydro Power Plant) ชื่อเจ้าของผลงาน (บุคคลหรือหน่วยงาน) 1. ชื่อ นายณธีพงศ์ นามสกุล เศรษฐีธีรยศ ตําแหน่ง วิศวกรระดับ 5 สังกัด หรคน-, กรรน-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66232 โทรสาร 66295 2. ชื่อ นายธนบดี นามสกุล ดวงสร้อยทอง ตําแหน่ง วิศวกรระดับ 8 สังกัด หรคฟ-, กคจ-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66252 โทรสาร 66257 3. ชื่อ นายสุวัฒน์ นามสกุล รติวัชรากร ตําแหน่ง วิศวกรระดับ 5 สังกัด หรคฟ-, กคจ-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66252 โทรสาร 66257 4. ชื่อ นายประชาญ นามสกุล ภัทรธํารง ตําแหน่ง ช่างระดับ 7 สังกัด หรคน-, กรรน-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66232 โทรสาร 66295 5. ชื่อ นายสมพงษ์ นามสกุล โต๊ะประดับ ตําแหน่ง ช่างระดับ 4 สังกัด หรคน-, กรรน-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66232 โทรสาร 66295 6. ชื่อ นายอรุณ นามสกุล เดชฤทธิตําแหน่ง ช่างระดับ 3 สังกัด หรคน-, กรรน-, อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศัพท์ 66232 โทรสาร 66295 เป็นผลงานที่เคยนําเสนอในงานสัมมนา - . เมื่อ - . เป็นผลงานที่เคยตีพิมพ์ในวารสาร - . เมื่อ - . สาขาวิชาที่ส่งผลงานเข้าประกวด วิทยาศาสตร์และคอมพิวเตอร์ประยุกต์ วิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย บริหารและการเงิน สังคมและสิ่งแวดล้อม บทคัดย่อผลงาน ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังนําของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ( กฟผ.) ที่มีอายุการใช้งานมากกว่า 15 ปี มีจํานวนมากกว่า 60 เครื่อง ซึ่งปัจจุบันโรงไฟฟ้าดังกล่าว เริ่มประสบปัญหาอุปกรณ์ ในระบบ Turbine Control (Governor) เสื่อมสภาพและขาดอะไหล่ทดแทน (Spare Part) เนื่องจากผู้ผลิตได้ยกเลิกการผลิตรุ่นเดิม ที่ใช้งานอยูซึ่งจากปัญหาที่ได้กล่าวมาส่งผลกระทบให้ความน่าเชื่อถือ (Reliability) และสภาพความพร้อมจ่าย (Availability) ของโรงไฟฟ้าลดต่ําลง นอกจากนี้พบว่าระบบ Turbine Control รุ่นใหม่ที่มีใช้งานในปัจจุบัน ผู้ผลิต ปกปิดเทคโนโลยีในการออกแบบและการบํารุงรักษา ส่งผลให้การวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาในงานบํารุงรักษาทําได้ยาก รวมทั้งค่าเทคโนโลยี ค่าลิขสิทธิ์ด้าน Software ค่า Engineering ที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งปัจจุบันราคาเริ่มต้นอยู่ที12-16 ล้าน ต่อโรงไฟฟ้า 1 หน่วย ซึ่งยังไม่รวมค่าสํารองสํารองอะไหล่ ไว้ใช้งาน เนื่องจากอุปกรณ์และชิ้นส่วนผลิตใน ต่างประเทศ

แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

แบบฟอรมการเสนอผลงานวชาการเพอชงรางวลมลนธ “กาธน สนธวานนท”

ประจาป ๒๕๕๕ ชอผลงาน ระบบควบคมกงหนโรงไฟฟาพลงนา (Turbine Control for Hydro Power Plant)

ชอเจาของผลงาน (บคคลหรอหนวยงาน)

1. ชอ นายณธพงศ นามสกล เศรษฐธรยศ ตาแหนง วศวกรระดบ 5 สงกด หรคน-ธ , กรรน-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66232 โทรสาร 66295

2. ชอ นายธนบด นามสกล ดวงสรอยทอง ตาแหนง วศวกรระดบ 8 สงกด หรคฟ-ธ , กคจ-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66252 โทรสาร 66257

3. ชอ นายสวฒน นามสกล รตวชรากร ตาแหนง วศวกรระดบ 5 สงกด หรคฟ-ธ , กคจ-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66252 โทรสาร 66257

4. ชอ นายประชาญ นามสกล ภทรธารง ตาแหนง ชางระดบ 7 สงกด หรคน-ธ , กรรน-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66232 โทรสาร 66295

5. ชอ นายสมพงษ นามสกล โตะประดบ ตาแหนง ชางระดบ 4 สงกด หรคน-ธ , กรรน-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66232 โทรสาร 66295

6. ชอ นายอรณ นามสกล เดชฤทธ ตาแหนง ชางระดบ 3 สงกด หรคน-ธ , กรรน-ธ , อบฟ , ชธธ , รวธ โทรศพท 66232 โทรสาร 66295

เปนผลงานทเคยนาเสนอในงานสมมนา - . เมอ - .

เปนผลงานทเคยตพมพในวารสาร - . เมอ - .

สาขาวชาทสงผลงานเขาประกวด

วทยาศาสตรและคอมพวเตอรประยกต วศวกรรมศาสตรและอตสาหกรรมวจย

บรหารและการเงน สงคมและสงแวดลอม

บทคดยอผลงาน ปจจบนโรงไฟฟาพลงนาของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย (กฟผ.) ทมอายการใชงานมากกวา 15 ป มจานวนมากกวา 60 เครอง ซงปจจบนโรงไฟฟาดงกลาว เรมประสบปญหาอปกรณ ในระบบ Turbine Control (Governor) เสอมสภาพและขาดอะไหลทดแทน (Spare Part) เนองจากผผลตไดยกเลกการผลตรนเดมทใชงานอย ซงจากปญหาทไดกลาวมาสงผลกระทบใหความนาเชอถอ (Reliability) และสภาพความพรอมจาย (Availability) ของโรงไฟฟาลดตาลง นอกจากนพบวาระบบ Turbine Control รนใหมทมใชงานในปจจบน ผผลตปกปดเทคโนโลยในการออกแบบและการบารงรกษา สงผลใหการวเคราะหและแกไขปญหาในงานบารงรกษาทาไดยาก รวมทงคาเทคโนโลย คาลขสทธดาน Software คา Engineering ทสงขนเรอยๆ ซงปจจบนราคาเรมตนอยท 12-16 ลาน ตอโรงไฟฟา 1 หนวย ซงยงไมรวมคาสารองสารองอะไหล ไวใชงาน เนองจากอปกรณและชนสวนผลตในตางประเทศ

Page 2: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

สาหรบระบบ Turbine Control ทจดทาขนไดมการศกษา ออกแบบจากประสบการณทางานในเรองนมาหลายป เปนการออกแบบ Software Control ขนมาเอง โดยใชโปรแกรมตามมาตรฐาน IEEE 1207 ระบบ Turbine Control ทออกแบบม Function ควบคมความเรวรอบของกงหน (Speed) และการจายกาลงไฟฟาของเครองกาเนดไฟฟา (Power Control) ทจายใหกบระบบจายไฟฟา รวมทง Sequence ในการ Start up Pump โรงไฟฟาเขอนศรนครนทร หนวยท 4 และ 5 และยงมการออกแบบเพมอปกรณสนบสนนการควบคมใหกบ Operator ทเรยกวา HMI (Human Machine Interface) ทดแทนการควบคมผาน Control Desk ของเดมทเปน Hardwire และ Push Button รวมทงยงมชด Alarm Monitoring, Graphic Display เพอความสะดวกในการใชงาน โดยระบบTurbine Control นไดออกแบบใชงานครงแรกทโรงไฟฟาเขอนแมงดสมบรณชล จงหวดเชยงใหมตงแต ป 2548 จนถงปจจบน และไดนามาปรบใหสามารถใชงานทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร หนวยท 1 (กาลงผลต 125 MW) โดยเรมนาเขาใชงานตงแต 27 พฤศจกายน 2555 จนถงปจจบน โดยไมมปญหาการใชงาน และมแผนจะตดตงทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร หนวยท 2 และ 3 ในป 2556 รวมทงหนวยท 4 และ 5 ในป 2557 และขยายผลการตดตงตอไปยง โรงไฟฟาเขอนตางๆใน กฟผ. อาทเชน โรงไฟฟาเขอนรชชประภา ,โรงไฟฟาเขอนวชราลงกรณ โดย จดเดนของการออกแบบระบบนคอ สามารถตรวจสอบ แกไข Software และบารงรกษา ไดเองโดยผปฏบตงาน กฟผ. ทาใหสามารถแกไขปญหาไดอยางรวดเรว รวมทงการหา Spare parts กไมยงยาก

สรปขอดและประโยชนของผลงาน

1. จดทาระบบ Turbine Control ทไดตามมาตรฐาน IEEE 1207 ซงเปนมาตรฐานสากล 2. กฟผ. สามารถประหยดคาใชจายในการสงซอระบบ Turbine Control ใหมไดมากกวา 7 ลานบาทตอหนวย 3. พนกงานเดนเครองสามารถสงควบคมและตรวจสอบสถานะของระบบ Turbine Control ไดงายขนผาน

ทาง Operator Control Station ทตดตงเพมขนใหม 4. งายตอการบารงรกษา และสามารถจดหาอะไหลไดภายในประเทศ 5. สามารถนาไปดดแปลงใชงานกบโรงไฟฟาอนๆ ไดทกโรงไฟฟา 6. สรางโอกาสใหผปฏบตงานไดพฒนาความรความสามารถ เพอเพมศกยภาพทางดานการบารงรกษา

โรงไฟฟาของ กฟผ. หมายเหต กรณาสงแบบฟอรมและเลมรายงาน ไปยงคณะทางานเลขานการคณะกรรมการพจารณารางวลมลนธฯ ฝายพฒนาบคลากร นางกญจนา ภประสทธฤทธ หอง ๔๗๓ อาคาร ท.๑๐๐ การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย บางกรวย นนทบร โทรศพท ๐-๒๔๓๖-๗๑๕๕ โทรสาร ๐-๒๔๓๖-๗๑๙๕ ภายในวนท ๓๐ เมษายน ๒๕๕๖ 

Page 3: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

ผลงานวชาการเพอชงรางวลมลนธ “กาธน สนธวานนท”

ประจาป 2555

เรอง

ระบบควบคมกงหนโรงไฟฟาพลงนา (Turbine Control for Hydro Power Plant) โดยพฒนาระบบ Digital Governor Control: DGC

เพอทดแทนระบบเดมทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1

โดย

ฝายบารงรกษาไฟฟา

Page 4: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

2

เมษายน 2556 ระบบควบคมกงหนโรงไฟฟาพลงนาโดยพฒนาระบบ Digital Governor Control (DGC)

เพอทดแทนระบบเดมทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1

นายธนบด ดวงสรอยทอง วศวกรระดบ 8

แผนกระบบควบคมเครองจกรไฟฟา กองเครองจกรไฟฟา ฝายบารงรกษาไฟฟา

นายณธพงศ เศรษฐธรยศ

วศวกรระดบ 5 แผนกระบบควบคมหมอนาและกงหน

กองระบบควบคมโรงไฟฟาพลงความรอนและพลงนา ฝายบารงรกษาไฟฟา

บทคดยอ

โรงไฟฟากวา 60 เครองของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย (กฟผ.) มอายการใชงานไมตากวา 15 ป ซงปจจบนโรงไฟฟาตางๆ ดงกลาว เรมประสบปญหาอปกรณภายในระบบควบคมกงหนหรอ Governor Control เสอมสภาพและขาดอะไหล (Spare Parts) เนองจากผผลตไดยกเลกการผลตรนเดมทใชงานอย ซงปญหาดงกลาวไดสงผลกระทบใหความนาเชอถอ (Reliability) และสภาพความพรอมจาย (Availability) ของโรงไฟฟาลดตาลง โดยจากการสารวจสภาพในปจจบนพบวา ดวยราคาคาเทคโนโลย, คา License และคาการทา Engineering ทาใหระบบ Governor Control รนใหมมราคาสงถง 10 ลานบาทตอโรงไฟฟา 1 เครอง (ซงเปนราคาอยางตา) อกทงยงพบวาผผลตมกจะปกปดเทคโนโลยในการออกแบบและการบารงรกษา ซงสงผลโดยตรงใหการวเคราะหและแกไขปญหาในงานบารงรกษานนทาไดยาก รวมทงการสารองอะไหลมคาใชจายสงเนองจากสวนใหญมกจะนาเขาจากตางประเทศ ซงจากการทปจจบนโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1, 2 และ 3 กาลงประสบปญหาทงทางดานการเดนเครองและการบารงรกษา อนเนองมาจากเสอมสภาพของระบบ Governor Control ดงนน ทางฝายบารงรกษาไฟฟารวมกบทางโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร จงมแนวคดในการพฒนาระบบ Governor Control ขนมาใชงาน ซงนอกจากเพอใชทดแทนระบบเดมทเสอมสภาพแลว ยงนบวาเปนการนาความรและประสบการณทไดจากการทางานมาใชในการพฒนาเทคโนโลยของ กฟผ. เพอลดการพงพาเทคโนโลยจากตางชาต โดยระบบ Governor Control นไดใชอปกรณ Programmable Logic Control (PLC) ซงมลกษณะการประมวลผลเปนแบบ Digital เปนตวควบคมหลก จงใชชอของระบบควบคมนวา “Digital Governor Control หรอ DGC” โดยไดออกแบบและพฒนาโปรแกรมใหสามารถใชงานไดเทยบเทาหรอดกวาระบบเดมซงอางองตามมาตรฐาน IEEE 1207 โดยทางผจดทาไดดาเนนการตดตงและทดสอบทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1 แลวเสรจ และนาเขาใชงานในวนท 27 พฤศจกายน พ.ศ. 2555 โดยจากการใชงานมากกวา 5 เดอน พบวา ระบบ DGC สามารถใชงานทดแทนระบบเดมไดเปนอยางด

Page 5: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

3

Abstract

More than 60 units of EGAT's power plant have been used for at least 15 years. At present, the power plants confront the problems such as degeneration of internal equipment in turbine and governor control system and obsolete spare part as suppliers discontinue producing the existing used models which affect the reliability and availability of the power plant. The survey shows that new model of the governor control system costs at least 10 million baht for a unit including the cost of technology, license and engineering. Moreover, the suppliers usually conceal the design and maintenance technology that directly affects the problem analysis and also the maintenance. In addition, the spare parts are very expensive because they have to be imported from foreign country. Nowadays, Srinakarin hydro power plant unit 1, 2 and 3 confront the problems in both operation and maintenance in consequence of the degeneration of governor control system then the Electrical Maintenance Division in cooperation with Srinakarin hydro power plant has the idea to develop the governor control system in order to replace the existing system which is already deteriorated and also for apply the knowledge and experience from work to develop EGAT technology that can reduce imported technology as well. The new governor control system is PLC based system with digital processing called Digital Governor Control (DGC). This new system is designed and developed according to the IEEE 1207 standard with the equal or greater expected performance. Now, Srinakarin hydro power plant unit 1 has been already installed, tested and operated since 27 November 2012 with its very good performance.

Key Word

Governor Control

Page 6: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

4

กตตกรรมประกาศ ตามทคณะทางานไดดาเนนการออกแบบและจดทาระบบ DGC เพอใชทดแทนระบบเดมทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1 จนไดรบผลสาเรจเปนอยางด ทงนเพราะมบคคลหลายทานจากหลายภาคสวนไดใหการสนบสนน ดงน - คณะผบรหารของโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร - คณะผบรหารของฝายบารงรกษาไฟฟา - หนวยงานเดนเครองและบารงรกษาไฟฟาของโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร - ผรวมปฏบตงานของทางฝายบารงรกษาไฟฟา ทางคณะทางานจงขอขอบพระคณมา ณ โอกาสน

Page 7: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

5

สารบญ 1. บทนา

1.1 ทมาและความสาคญ 6 1.2 วตถประสงค 6 1.3 ขอบเขตการทางาน 6 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 7

2. ทฤษฎทเกยวของ 2.1 พนฐานของระบบ Governor Control 7 2.2 พนฐานของ Programmable Logic Controller (PLC) 9

3. การดาเนนการ 3.1 วางแผนการทางาน 10 3.2 สารวจสภาพปจจบน 10 3.3 แนวคดและการออกแบบ 13 3.4 ขนตอนการปฏบตงาน 15

4. สรปผล 4.1 ผลการดาเนนงาน 25 4.2 ขอดของระบบ DGC 25 4.3 สรปคาใชจาย 28 4.4 ประโยชนทไดรบ 28 4.5 การขยายผล 28

ภาคผนวก ก. รายชอผจดทา 29 เอกสารอางอง 30

Page 8: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

6

1. บทนา 1.1 ทมาและความสาคญ โรงไฟฟาเขอนศรนครนทร มอายการใชงานมายาวนานกวา 30 ป จงสงผลใหในชวงหลายปทผานมา ทางโรงไฟฟาเรมประสบปญหาเกยวกบการเสอมสภาพของอปกรณภายในระบบตางๆ อกทงยงพบปญหาการขาดอะไหล (Spare Parts) เนองจากบรษทผผลตไดยกเลกการผลตรนเดมททางโรงไฟฟาใชงานอย ซงจากปญหาตางๆ ในขางตน ไดสงผลกระทบใหเสถยรภาพ (Stability) และความนาเชอถอ (Reliability) ของโรงไฟฟาลดตาลง ซงนนทาใหเสถยรภาพของระบบไฟฟาหลกของประเทศลดลงตามไปดวย ระบบควบคมกงหนหรอ Governor Control ของโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1, 2 และ 3 กเปนระบบหนงทมการเสอมภาพและขาดอะไหล โดยระบบดงกลาวมความสาคญตอโรงไฟฟามากเพราะทาหนาทควบคมความเรวรอบของกงหนและควบคมกาลงการผลตของโรงไฟฟาโดยการปรบตาแหนงการเปดและปดของ Wicket Gate เพอควบคมปรมาณของนาทไหลเขาสกงหน ดงนน จงจาเปนอยางยงทจะตองทาการเปลยนระบบดงกลาว ซงจากการสารวจปญหาทเกดขนกบโรงไฟฟาตางๆ ทกอนหนานมการเปลยนระบบ Governor Control โดยบรษทผผลตหรอ OEM (Original Equipment Manufacturer) พบวา นอกจากจะตองเสยคาใชจายเปนจานวนมากใหกบคาเทคโนโลย, คา License และคาการทา Engineering แลว ยงพบวาสวนใหญผผลตมกจะปกปดเทคโนโลยในการออกแบบและการควบคม ซงสงผลใหการวเคราะหและแกไขในงานบารงรกษาโดยผใชงานนนสามารถทาไดยาก ดงนน ทางโรงไฟฟาเขอนศรนครนทรรวมกบฝายบารงรกษาไฟฟาจงเหนควรใหมการพฒนาระบบ Governor Control ซงเปนเทคโนโลยของ กฟผ. ขนมาใชเอง จากความรและประสบการณทฝายบารงรกษาไฟฟาไดรบจากการตรวจรบ (Commissioning) และบารงรกษาระบบ Governor Control ในทกโรงไฟฟาของ กฟผ. มาอยางยาวนาน อกทงยงไดศกษาจดเดนและจดดอยของระบบดงกลาวของแตละบรษทผผลตเปนอยางด สงผลใหในป พ.ศ. 2550 ฝายบารงรกษาไฟฟาสามารถออกแบบและพฒนาระบบ Governor Control ในสวนของทางดานไฟฟาขนมาใชงานไดเอง โดยใชชอระบบควบคมนวา “Digital Governor Control หรอ DGC” ซงไดตดตงและนาเขาใชงานทโรงไฟฟาเขอนแมงดสมบรณชล เครองท 1 และ 2 ซงจากการใชงานมาจนถงปจจบนรวมระยะเวลากวา 5 ป พบวา ระบบสามารถทางานไดอยางมเสถยรภาพ ดงนน ในการพฒนาระบบ DGC สาหรบโรงไฟฟาเขอนศรนครนทรโดยฝายบารงรกษาไฟฟาในครงน จงนบวาเปนการพฒนาตอยอดเทคโนโลยของ กฟผ. ใหดยงขน เพอลดการพงพาเทคโนโลยจากตางชาตและเพอกอใหเกดประโยชนสงสดตอองคกร 1.2 วตถประสงค กฟผ. สามารถพฒนาระบบ “DGC” ซงเปนระบบควบคมกงหนหรอ Governor Control ขนมาใชงานไดเอง เพอทดแทนระบบเดมทมการเสอมสภาพและขาดอะไหล โดยจะตองสามารถใชงานไดเทยบเทาหรอดกวาระบบเดม 1.3 ขอบเขตการทางาน ดาเนนการออกแบบ, ตดตง, ทดสอบ และนาระบบ DGC เขาใชงานทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1 ใหแลวเสรจภายในป พ.ศ. 2555

Page 9: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

7

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ - ลดการพงพาเทคโนโลยจากตางชาต - ประหยดคาใชจายในการจดซอระบบ Governor Control ให กฟผ. - ไดมการพฒนาระบบ DGC ซงเปนเทคโนโลยของ กฟผ. ใหดยงขน - สามารถใชงานทดแทนระบบเดมได - งายตอการบารงรกษาและสามารถจดหาอะไหลไดภายในประเทศ

- ทาใหผปฏบตงานไดมโอกาสพฒนาความรความสามารถของตนเอง เพอเพมศกยภาพทางดานการบารงรกษาโรงไฟฟาของ กฟผ.

2. ทฤษฎทเกยวของ 2.1 พนฐานของระบบ Governor Control หนาทของระบบ Governor Control

โรงไฟฟาพลงนาทกแหงม Wicket Gate ททาหนาทควบคมปรมาณนาทไหลเขาส Turbine เพอสงผานพลงงานกลไปใหกบ Generator เพอใชในการผลตกระแสไฟฟาตอไป ซงในขณะทเรมเดนเครองหรอยงไมขนานเครองเขาสระบบไฟฟา ปรมาณของนาทไหลผาน Wicket Gate เขาส Turbine จะมผลโดยตรงตอการเปลยนแปลงความเรวรอบ (Speed) ของ Turbine แตหลงจากขนานเครองเขาสระบบไฟฟาแลว ปรมาณนาทไหลมากขนจะไมสงผลให Turbine Speed มคาเพมขน แตจะสงผลให Active Power ทจายใหกบระบบไฟฟามคาเพมขนแทน ซงระบบทมหนาทควบคม Turbine Speed และ Active Power โดยการปรบตาแหนงการเปดและปดของ Wicket Gate นมชอวา “ระบบ Governor Control” ซงมสวนประกอบหลกททางานรวมกนอย 2 สวนคอ สวนทางไฟฟา และสวนทางกล ดงรปท 1

รปท 1 แสดง Block Diagram ของระบบ Governor Control

Electronic Part E/H Hydraulic Part Wicket Gate

Speed Set Point

- Sensing - Processing - Primary Amplification

- Electro-Hydraulic Converter - Hydraulic Amplification - Actuation of Wicket Gate (Servomotor)

สวนทางไฟฟา สวนทางกล

MW Set Point

Page 10: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

8

หลกการทางาน ระบบ Governor Control ใชเทคนคการควบคมแบบปอนกลบ หรอ Closed Loop Control โดยใชตวควบคมแบบ PID (Proportional + Integral + Derivative) สาหรบการประมวลผลและเพอควบคมให Turbine Speed และ Active Power มคาเทากบคาเปาหมาย (Set Point) ทผใชงานตองการอยตลอดเวลา ซงการใชงานหลกๆ ของระบบ Governor Control มอยดวยกน 2 กรณคอ

1. กรณทเรมเดนเครองหรอยงไมขนานเครองเขาสระบบไฟฟา วตถประสงค : เพอควบคม Turbine Speed ใหมคาเทากบ Rated Speed ซงเปนคา Speed Set Point วธการ : สวนประมวลผลรบคา Actual Turbine Speed มาจากสวนตรวจวด โดยนามาเปรยบเทยบกบคา Speed Set Point จากนนทาการประมวลผลแลวสงสญญาณทางไฟฟาออกไปใหกบสวนของทางกลเพอใชในการขบเคลอน Wicket Gate จนกระทงคา Actual Turbine Speed มคาเทากบ Speed Set Point ดงรปท 2

รปท 2 แสดงการควบคม Turbine Speed

2. กรณทขนานเครองเขาสระบบไฟฟา

วตถประสงค : เพอควบคม Active Power ซงมหนวยเปน MW ใหมคาเทากบคา MW Set Point ตามทผใชงานตองการ นอกจากนยงมฟงกชน Droop ทคอยสงเพมหรอลด MW Set Point อยางอตโนมตเพอตอบสนองตอการเปลยนแปลงของความถในระบบไฟฟา ซงสงผลใหระบบไฟฟามเสถยรภาพมากยงขน วธการ : สวนประมวลผลรบคา Actual MW มาจากสวนตรวจวด โดยนามาเปรยบเทยบกบคา MW Set Point จากนนทาการประมวลผลแลวสงสญญาณทางไฟฟาออกไปใหกบสวนของทางกลเพอใชในการขบเคลอน Wicket Gate จนกระทงคา Actual MW มคาเทากบ MW Set Point สวนฟงกชน Droop จะรบคา Speed Deviation (คอคาทเบยงเบนจาก Rated Speed) เขามา แลวประมวลผลเพอสงคาออกไปรวมกบคา MW Set Point เดมทมอย ดงรปท 3

PID

Speed Set Point

+ -

Actual Turbine Speed Wicket Gate

Set Point

P

+ -

สวนทางกล

Actual Wicket Gate Position

Page 11: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

9

รปท 3 แสดงการควบคม Active Power หรอ Actual MW

2.2 พนฐานของ Programmable Logic Controller (PLC) Programmable Logic Controller หรอ PLC เปนอปกรณทคดคนขนมาเพอใชควบคมการทางานของเครองจกรหรอระบบตางๆ แทนวงจร Relay แบบเกา ซงวงจร Relay มขอเสยคอ การเดนสายและการเปลยนแปลงเงอนไขในการควบคมมความยงยาก ซงเมอใชงานไปนานๆ หนาสมผสของ Relay จะมการเสอมสภาพ ดงนน จงมการนา PLC เขามาทดแทนวงจร Relay เพราะ PLC ใชงานไดงายกวา สามารถเชอมตอเขากบอปกรณ Input/Output ไดโดยตรง โดยหลงจากนนเพยงแคเขยนโปรแกรมควบคม กจะสามารถใชงานไดทนท ซงถาตองการทจะเปลยนเงอนไขในการควบคมใหม กสามารถทาไดโดยการเปลยนแปลงโปรแกรมเทานน ในปจจบน นอกจาก PLC จะใชงานแบบเดยว (Stand Alone) แลว ยงสามารถตอ PLC หลายๆ ตวเขาดวยกนเปน Network เพอควบคมการทางานของระบบทใหญขนและมประสทธภาพมากยงขนอกดวย ซงจะเหนไดวาการใชงาน PLC มความยดหยนมากกวาการใชงานวงจร Relay แบบเกา ดงนน ในปจจบนโรงงานอตสาหกรรมตางๆ จงเปลยนมาใช PLC มากขน สาหรบชนดของ PLC ทนยมใชคอแบบ Rack Type ซง PLC ชนดน สวนประกอบแตละสวนสามารถแยกออกจากกนเปน Module ได เชน CPU Module, Input/Output Module และ Ethernet Module เปนตน ซงจะใช Backplane ในการรวม Module ตางๆ เขาดวยกน เพอใหสามารถใชงานรวมกนได ดงรปท 4

PID

+ -

Actual MW Wicket Gate

Set Point

P

+ -

สวนทางกล

Actual Wicket Gate Position

MW Set Point

+ +

Total MW Set Point

Droop Speed Deviation

Page 12: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

10

รปท 4 แสดง PLC แบบ Rack Type

3. การดาเนนการ 3.1 วางแผนการทางาน ทางผจดทาไดวางแผนการพฒนาระบบ DGC สาหรบโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1 โดยมรายละเอยดของแผนงาน ดงน 1. สารวจสภาพปจจบนและศกษาการทางานของระบบควบคมเดม 2. ออกแบบระบบ DGC สาหรบใชงานในโรงไฟฟาดงกลาว 3. กาหนดคณสมบตและจดหาอปกรณ

4. ออกแบบ, เขยนโปรแกรมควบคมการทางาน, เขยนสวนการควบคมและแสดงผลสาหรบพนกงานเดนเครอง

5. ทา Factory Acceptance Test หรอ FAT เพอทดสอบฟงกชนการทางานในหอง Lab 6. ตดตง, ทดสอบ และนาเขาใชงานจรงทโรงไฟฟา 7. ตดตามผลเปนระยะๆ และใหคาปรกษาทงทางดานการเดนเครองและการบารงรกษา 3.2 สารวจสภาพปจจบน ดาเนนการสารวจสภาพปจจบนของระบบ Governor Control โดยมงเนนไปทสวนทเกยวของกบทางดานไฟฟา โดยมรายละเอยดดงน 3.2.1 Turbine Speed Sensing

สภาพปจจบน : วดโดยการนาไฟฟากระแสสลบ (110 Vac) ทไดจากอปกรณ Permanent Magnet Generator หรอ PMG เขามายงสวนประมวลผลของระบบ Governor Control เพอแปลงเปนคา Turbine Speed แลวใชในการควบคมตอไป จดเดน : PMG เปนอปกรณทมเสถยรภาพสง เนองสญญาณไฟฟากระแสสลบทไดจาก PMG มความถกตองและเทยงตรง ซงสงผลใหการวดคา Turbine Speed มเสถยรภาพสงตามไปดวย จดดอย : ไมสามารถวดคา Turbine Speed เมอมคาตากวา 50% of Rated Speed ได เนองจาก PMG ยงไมสามารถ Generate ไฟฟากระแสสลบทมรปคลนทสมบรณได

Page 13: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

11

การปรบปรง : ระบบ DGC ควรมการวด Turbine Speed 2 แบบ โดยในสภาวะทยงไมขนานเครองเขาสระบบไฟฟา ควรใช Proximity Switch วดจานวน Pulse ทไดจาก Teeth Ring Gear ดงรปท 5 โดยมขอดคอสามารถวดคา Turbine Speed ตาๆ ได แตถามการขนานเรองเขาสระบบไฟฟาแลว จงคอยสลบมาใชจาก PMG เหมอนเดม

รปท 5 แสดงการใช Proximity Switch วดจานวน Pulse ทไดจาก Teeth Ring Gear

3.2.2 Active Power Sensing

สภาพปจจบน : รบคาแรงดนไฟฟาจาก PT (Potential Transformer) และคากระแสไฟฟาจาก CT (Current Transformer) เขามายงอปกรณ MW Transducer เพอแปลงเปนคา Active Power แลวใชในการควบคมตอไป จดเดน : มเสถยรภาพ จดดอย : ไมม การปรบปรง : ตดตง MW Transducer เพมอก 1 ชด สาหรบระบบ DGC ดงรปท 6

รปท 6 แสดง MW Transducer

3.2.3 Wicker Gate Position Sensing

สภาพปจจบน : ใช Linear Variable Differential Transformer หรอ LVDT ในการวดตาแหนงการเคลอนทของชด Auxiliary Servo แลวแปลงเปนสญญาณมาตรฐานปอนกลบมาใหสวนประมวลผลของระบบ Governor Control เพอใชในการควบคมตอไป จดเดน : มเสถยรภาพ จดดอย : ไมม การปรบปรง : ตดตง LVDT เพมอก 1 ชด สาหรบระบบ DGC ดงรปท 7

MW Transducer

Teeth Ring Gear Prox. Switch

Page 14: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

12

รปท 7 แสดง LVDT

3.2.4 สวน CPU และ Input/Output Module

สภาพปจจบน : เปนระบบ Analog ซงมลกษณะของสญญาณเปนแบบตอเนอง โดยทกๆ คาเปลยนแปลงไปของระดบสญญาณจะมความหมายตอการควบคม จดเดน : ชดวงจรอเลกทรอนกสของระบบ Analog มอายการใชงานทยาวนาน จดดอย : ถกสญญาณรบกวนจนทาใหมการแปลความหมายผดพลาดไดงาย รวมทงไมคอยมความเทยงตรง เพราะวงจรสวนใหญประกอบไปดวยอปกรณทมคาผดพลาดและมความไวตอสงแวดลอม เชน อณหภม และความชน จงทาใหอปกรณอเลกทรอนกสตางๆ เชน ตวตานทาน (Resistor), ตวเกบประจ (Capacitor) มคณสมบตทเปลยนไป การปรบปรง : เปลยนเปนระบบ Digital ซงมลกษณะของสญญาณเปนแบบไมตอเนอง (Discrete) โดยมระดบสญญาณเพยง 2 คา คอสญญาณระดบสงสดและสญญาระดบตาสด ดงนน จงมประสทธภาพและความนาเชอถอสงกวาระบบ Analog เนองจากมการใชงานเพยง 2 คาเพอนามาตความหมายเปน On/Off หรอ 1/0 เทานน โดยในปจจบน Programmable Logic Controller หรอ PLC ซงเปนระบบ Digital กกาลงเปนทยอมรบและใชงานกนอยางแพรหลายในอตสาหกรรม ดงรปท 8

รปท 8 แสดงแนวทางการปรบปรงสวน CPU และ Input/Output Module

LVDT

Analog Control System (สภาพปจจบน)

ใช PLC ซงเปน Digital Control System (แนวทางการปรบปรง)

Page 15: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

13

3.2.5 Servo Drive Amplifier สภาพปจจบน : เปนวงจรอเลกทรอนกสททาหนาทขยายสญญาณมาตรฐานทรบมาจากสวนประมวลผล ไปเปนสญญาณทมกาลงสงเพอใชในการขบชด Actuator ของทางดานเครองกลตอไป จดเดน : ชดวงจรอเลกทรอนกสของระบบ Analog มอายการใชงานทยาวนาน จดดอย : ไมม การปรบปรง : ตดตง Servo Drive Amplifier เพมอก 1 ชด สาหรบระบบ DGC ดงรปท 9

รปท 9 แสดง Servo Drive Amplifier

3.2.6 รวบรวม Drawing และรายชอของสญญาณ Input และ Output ของระบบ Governor Control

เดม ดงรปท 10

รปท 10 แสดงตวอยาง Drawing ของระบบ Governor Control เดม

3.2.7 เกบขอมลวาระบบ Governor Control เดมมฟงกชนการทางานตางๆ ดงน

1. Turbine Start/Stop 2. Start to Generation Mode and Unit Shutdown 3. Start to Synchronous Condenser Mode 4. Back to Back Start (ใชเครองท 1 เปนตว Start เครองท 4 หรอ 5 ในโหมด Pump) 5. Governor Trip to Lockout 86-2 6. Load Rejection at 25%, 70% and 100% of Full Load 7. Primary Response (ทดสอบท Droop = 4%)

Servo Drive Amp.

Page 16: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

14

3.3 แนวคดและการออกแบบ จากการสารวจสภาพปจจบนของระบบ Governor Control เดม พบวาอปกรณสวนใหญยงคงสามารถใชงานไดอย เพยงแตมปญหาในเรองของเสถยรภาพของระบบอนเนองมาจากการเสอมสภาพของอปกรณและการขาดอะไหล ดงนน ทางผจดทาจงมแนวคดทจะตงตสาหรบระบบ DGC ใหม โดยไมมการรอถอนระบบเดม ดงรปท 11 ซงมขอดคอพนกงานเดนเครองของทางโรงไฟฟามทางเลอกเพมขนวาจะเดนเครองดวยระบบ Governor Control เดมหรอระบบใหม โดยสามารถเลอกไดท Selector Switch

รปท 11 แสดงโครงสรางของระบบ DGC และระบบเดม

สาหรบ System Configuration ของระบบ DGC แสดงดงรปท 12 ซงประกอบดวยสวนหลกๆ คอ Programmable Logic Controller (PLC), Human Machine Interface (HMI), Touch Screen Panel, Engineering Tool และ Communication

รปท 12 แสดง System Configuration ของระบบ DGC

Page 17: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

15

สาหรบหนาทของสวนตางๆ มดงน

1. Programmable Logic Controller หรอ PLC มหนาทรบสญญาณผานทาง Input Module เขามาประมวลผลท CPU ตาม Function ทไดเขยนโปรแกรมไว จากนนจงสงขอมลทผานการประมวลผลแลว ออกไปยงระบบตางๆ ผานทาง Output Module

2. Human Machine Interface หรอ HMI ตดตงอยใน Control Room เพอชวยอานวยความสะดวกและแสดงขอมลทเกยวของกบระบบ Governor Control ใหกบพนกงานเดนเครองและบารงรกษา โดยม Features หลกๆ คอ Governor Monitoring & Operation, Alarm System, Real Time Trend และ Historical Trend

3. Touch Screen Panel ตดตงท Field Local มหนาทแสดงขอมลทเกยวของกบระบบ Governor Control ใหกบพนกงานเดนเครองและบารงรกษาทปฏบตงานอยท Local โดยม Features เหมอนกบ HMI แตไมม Historical Trend

4. Engineering Tool เปนเครอง Laptop เพอใหพนกงานบารงรกษาสามารถนามา Connect เขากบระบบเมอตองการตรวจสอบแกไข Control Logic และ Function ตางๆ โดยถาเสรจสนการใชงานแลว สามารถ Disconnect ออกจากระบบไดทนท

5. Communication อปกรณตางๆ ทง 4 ขอทกลาวมาในขางตน มการเชอมตอเครอขายกนแบบ Ethernet

3.4 ขนตอนการปฏบตงาน

3.4.1 กาหนดคณสมบตของ PLC ทจะนามาใชเปนชดควบคมหลก ดงน - มความเรวในการประมวลผลทตากวา 30 mS - ม Function Multi Tasking (Interrupt Timer) อยางนอย 4 Tasks - ม High Speed Counter Module สาหรบวด Pulse ทไดจาก Proximity Switch เพอตรวจวดคา Turbine Speed

3.4.2 รวบรวมรายชอและจดหาอปกรณตางๆ ดงตาราง (สาหรบโรงไฟฟา 1 เครอง)

No. ชออปกรณ จานวน หนวยนบ 1 Local Panel 1 EA. 2 ชด Redundant Power Supply รบไฟ 110 Vac และ 125

Vdc แลวแปลงเปน 24 Vdc 1 Set

3 ชดอปกรณ PLC ซงประกอบดวย - Power Supply Module จานวน 1 Module - CPU Module จานวน 1 Module - Ethernet Module จานวน 1 Module - Digital Input Module จานวน 2 Modules - Digital Output Module จานวน 2 Modules - Analog Input Module จานวน 2 Modules - Analog Output Module จานวน 2 Modules - High Speed Counter Module จานวน 1 Module

1 Set

Page 18: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

16

4 Servo Drive Amplifier รบสญญาณมาตรฐาน 4-20 mA เพอนามาขบกระแส ±200 mA ทระดบแรงดน ±10 Vdc ใหกบชด Actuator

1 EA.

5 Proximity Switch 1 Set 6 Frequency Transducer 1 EA. 7 MW Transducer 1 EA. 8 LVDT 1 Set 9 Auxiliary Relay 1 Lot 10 Accessory 1 Set

3.4.3 พฒนาโปรแกรมของระบบ Governor Control

โดยออกแบบและเขยนโปรแกรม PLC ซงภาษาทใชในการเขยนโปรแกรมเปนไปตามมาตรฐาน IEC 61131-3 โดยนอกจากระบบ Governor Control จะตองมฟงกชนตามหวขอท 3.2.7 แลว ยงจะตองม Mode ในการทางาน 3 Mode ไดดงน

1. Speed Control Mode ใชสาหรบควบคม Turbine Speed ใหมคาเทากบ Rated Speed ในกรณทเรม Start Turbine หรอยงไมขนานเครองเขาสระบบไฟฟา ดงรปท 13

รปท 13 แสดง Speed Control Mode

PID 100% of Rated Speed

Actual Turbine Speed

+

- Select P

Actual Wicket Gate Position

+

- Output

PID MW Set Point

Actual MW

+

Droop

+

-

Wicket Gate Set Point

การออกแบบ

การเขยนโปรแกรม

Page 19: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

17

2. Power Control Mode ใชสาหรบควบคม Active Power ในกรณทขนานเครองเขาสระบบไฟฟาเรยบรอยแลว โดยพนกงานเดนเครองสามารถใสคา MW Set Point ทตองการไดจากเครอง HMI นอกจากนยงม Droop Function ทคอยสงเพมหรอลด Active Power อยางอตโนมตเพอตอบสนองตอการเปลยนแปลงของความถในระบบไฟฟา ซงสงผลใหระบบไฟฟามเสถยรภาพมากยงขน ดงรปท 14

รปท 14 แสดง Power Control Mode

3. Wicket Gate Position Control Mode ใชสาหรบควบคมตาแหนงการเปด/ปดของ

Wicket Gate โดยตรง ดงรปท 15 ซง Mode ดงกลาวใชสาหรบงานบารงรกษา รวมทงมประโยชนในกรณฉกเฉน เชน Wicket Gate เกดการแกวงโดยมสาเหตมาจากสวนประมวลผลของทางดานไฟฟา เปนตน

PID 100% of Rated Speed

Actual Turbine Speed

+

- Select P

Actual Wicket Gate Position

+

- Output

PID MW Set Point

Actual MW

+

Droop

+

-

Wicket Gate Set Point

การออกแบบ

การเขยนโปรแกรม

Page 20: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

18

รปท 15 แสดง Wicket Gate Control Mode

3.4.4 พฒนาหนาจอชดควบคมและแสดงผลท HMI

โดยออกแบบเพอใชในการควบคมและแสดงขอมลทเกยวของกบระบบ Governor Control ใหกบพนกงานเดนเครองและบารงรกษา ดงรปท 16 โดยมหนาหลกๆ คอ

1. Governor Monitoring & Operation 2. Alarm System 3. Real Time Trend 4. Historical Trend (สาหรบดขอมลยอนหลงในรปแบบ Trend)

PID 100% of Rated Speed

Actual Turbine Speed

+

- Select P

Actual Wicket Gate Position

+

- Output

PID MW Set Point

Actual MW

+

Droop

+

-

Wicket Gate Set Point

การออกแบบ

การเขยนโปรแกรม

Page 21: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

19

รปท 16 แสดงการออกแบบการแสดงผลบน HMI

3.4.5 พฒนาหนาจอชดควบคมและแสดงผลท Touch Screen Panel

โดยออกแบบเพอใชในการควบคมและแสดงขอมลทเกยวของกบระบบ Governor Control ใหกบพนกงานเดนเครองและบารงรกษาทปฏบตงานอยท Local ดงรปท 17 โดยมหนาหลกๆ คอ

1. Governor Monitoring & Operation 2. Alarm System 3. Real Time Trend

รปท 17 แสดงการออกแบบการแสดงผลบน Touch Screen Panel

Page 22: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

20

3.4.6 Factory Acceptance Test หรอ FAT เปนการทดสอบในหอง Lab เพอยนยนความถกตองของฟงกชนของชดควบคม Governor

Control ทไดจดทาขนมา ดงรปท 18 โดยเปนการทดสอบรวมกบชด Turbine Simulator ททางผจดทาไดสรางเปนแบบจาลองทางคณตศาสตรขนมาเอง

รปท 18 แสดงการเตรยมงาน FAT

3.4.7 ตดตงและทดสอบระบบ DGC ทโรงไฟฟา

ทาการตดตงชดอปกรณของระบบ DGC ทโรงไฟฟา ดงรปท 19

รปท 19 แสดงการตดตงชดอปกรณของระบบ DGC

Speed Sensor ชดอปกรณ PLC

Servo Drive. MW Transducer Selector SW.

LVDT

Page 23: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

21

ซงหลงจากตดตงแลวเสรจ ขนตอนตอไปคอการทดสอบระบบ Governor Control โดยสามารถแบงการทดสอบออกเปน 3 สวน ไดแก

1. Loop Test เพอยนยนความถกตองของการ Wiring สญญาณตางๆ ระหวางชด PLC กบอปกรณทอยหนางาน

2. Dry Test เพอปรบแตงคา Parameters ของ Wicket Gate Position Control Mode เพอใหระบบมการตอบสนองท ดและมเสถยรภาพ อกทงเปนการทดสอบเพอหาความสมพนธ (Relation) ระหวางสวนทางไฟฟากบสวนทางกลของระบบ Governor Control โดยในการทดสอบดงกลาว จะดาเนนการในขณะท Turbine อยในสภาวะหยดนง กลาวคอ จะตองไมมนาไหลผาน Main Inlet Valve และ Wicket Gate เขามาส Turbine

3. Wet Test เพอปรบแตงคา Parameters ของ Speed Control Mode และ Power Control Mode เพอใหระบบมการตอบสนองทดและมเสถยรภาพ อกทงเปนการทดสอบเพอยนยนความถกตองของฟงกชนการทางานตางๆ ตามหวขอท 3.2.7 ซงมดงน

(1) Turbine Start/Stop

ผล : Wicket Gate ทางานไดถกตอง โดยในขณะท Turbine Start พบวา สามารถควบคม Turbine Speed ใหมคาอยท 100% of Rated Speed ได

Speed

WG. Pos.

Stop

Speed

WG. Pos. Start

Page 24: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

22

(2) Start to Generation Mode and Unit Shutdown ผล : โรงไฟฟาสามารถขนานเครองจายโหลดเขาสระบบไฟฟาหลกได รวมทงสามารถปลดเครองออกจากระบบแลวทาการ Unit Shutdown ได

(3) Start to Synchronous Condenser Mode

ผล : โรงไฟฟาสามารถเดนเครองขนมาท Synchronous Condenser Mode ได โดยมขนตอนคอจะตอง Start มาท Generation Mode เพอจายไฟใหระบบไฟฟากอน แลวจงจะเปลยนเปน Synchronous Condenser Mode เองโดยอตโนมตเพอรบไฟจากระบบไฟฟา

MW

เปลยนจาก Gen. -> Synch. Cond.

MW

ปลดเครอง

Stop

MW

ขนานเครอง

Start

Page 25: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

23

(4) Back to Back Start (ใชเครองท 1 เปนตว Start เครองท 4 หรอ 5 ในโหมด Pump) ผล : ดาเนนการแลวเสรจ โดยนาเครองท 1 ขนานกบเครองท 4 ทตองการ Start เครองในโหมด Pump โดยท Wicket Gate ของเครองท 1 จะคอยๆ เปดนาเขาส Turbine และเมอ Turbine Speed = 35% ระบบ Excitation จะ “ON” เขาใชงาน ทาใหเครองท 1 จายไฟไปยง Pump เพอใชในการเรม Start ตวเอง ซงจากรป การท Turbine Speed ของเครองท 1 เพมขนจนถงคา 100% of Rated Speed นนแสดงวา Pump กได Start ตวเองจนถงคา Rated Speed ดวยเชนกน (เนองจากทง 2 เครองขนานกนอย) ซงหลงจากน Pump สามารถยายมารบไฟจากระบบไฟฟาหลกแทนได แลวปลดเครองท 1 ออก เนองจากเสรจสนขนตอนการเรม Start Pump ดวยเครองท 1 เรยบรอยแลว

(5) Governor Trip to Lockout 86-2

ผล : ทดสอบระบบ Protection โดยทาใหโรงไฟฟาเครองท 1 “Trip” ดวย Lockout 86-2 (Mechanical Trip) โดยมสญญาณ Governor Trip มาจากระบบ DGC

(6) Load Rejection ท 25%, 70% และ 100% of Full Load

ผล : ขณะเดนเครองจายโหลด เมอทาการ “Open” Gen. Circuit Breaker พบวา ระบบ Governor Control สามารถเปลยนจากโหมด Power เปน Speed Control ได เพอรกษา Turbine Speed ใหมคา 100% of Rated Speed โดยไมเกดเหตการณ Over Speed Trip (Electrical OST = 140%, Mechanical OST = 150% of Rated Speed)

WG. Pos. Speed

MW

Gov. Trip

WG. Pos.

Speed

MW (จายไฟไปยง Pump)

Page 26: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

24

(7) Primary Response (ทดสอบท Droop = 4%)

ผล : ทดสอบ 2 คาในระหวางทเดนเครองจายโหลด โดยการ Step คา Frequency Deviation เทากบ +0.3% และ -0.3% โดยระบบ Governor Control สามารสงเพมและลดกาลงการผลตไดเทากบ +10.125 MW และ -10.125 MW ตามลาดบ ซงเปนไปตามคา Droop = 4% ทตงไว โดยใชเวลาในการเขาสจดสมดลใหมไมเกน 60 วนาทตามทศนยควบคมระบบกาลงไฟฟาแหงชาตกาหนด

60 วนาท

ท ∆Freq = -0.3 % ได ∆MW = -10.125 MW

MW

60 วนาท

ท ∆Freq = +0.3 % ได ∆MW = +10.125 MW

MW

GCB Open

Max. Speed = 117% GCB Open

GCB Open

Max. Speed = 135%

Max. Speed = 103%

Load 70%

Load 25%

Load 100%

Page 27: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

25

3.4.8 นาระบบ DGC เขาใชงานจรง หลงจากทาการทดสอบฟงกชนตางๆ แลวเสรจ ไดมการนาระบบ DGC เขาใชงานจรงเพอ

ทดแทนระบบเดมทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 1 ในวนท 27 พฤศจกายน พ.ศ. 2555 โดยไดมการเกบขอมลการใชงานโดย Historical Trend อยางตอเนองเปนระยะเวลา 5 เดอน นบจากวนทนาเขาใชงานจรง

4. สรปผล 4.1 ผลการดาเนนงาน ระบบ DGC สามารถใชงานทดแทนระบบเดมไดและมฟงกชนการทางานทเทยบเทากบระบบเดม โดยจากการใชงานมากวา 5 เดอน พบวา ระบบควบคมสามารถทางานไดถกตองอยางมเสถยรภาพ 4.2 ขอดของระบบ DGC ระบบ DGC มขอดกวาระบบเดมในแงของการใชงานคอ

4.2.1 ควบคมการเปด/ปดของ Wicket Gate ได Smooth กวาเดม เพอชวยชะลอการเสอมสภาพของอปกรณทางดาน Mechanic ได ระบบเดม : ทกครงทมการ Start Turbine พบวา Wicket Gate จะมการปดตวลงอยางทนททนใดและเปนปรมาณทมาก เพอรกษา Turbine Speed ใหมคาเทากบ Rated Speed

ระบบใหม : มการออกแบบให Wicket Gate ปดตวลงเพยงแคเลกนอย โดยทยงคงสามารถรกษา Turbine Speed ใหมคาเทากบ Rated Speed ได

Turbine Speed

Wicket Gate Pos.

Turbine Speed

Wicket Gate Pos.

Page 28: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

26

4.2.2 เพมสวนแสดงผลสาหรบการ Control & Monitoring ทเปนประโยชนตอพนกงานเดนเครอง ระบบเดม : พนกงานเดนเครองสามารถตรวจสอบคาตางๆ ของระบบ Governor Control ไดจาก Gauge บน Control Board เพยงอยางเดยว โดยไมมระบบ Alarm และ Real Time Trend

ระบบใหม : เพม HMI และ Touch Screen Panel เพอใหสามารถ Control & Monitoring ได รวมทงม Alarm และ Real Time Trend เพอแสดงขอมลทเปนประโยชนตอการเดนเครอง

1. Indicator

2. Operation

3. Alarm

4. Trend

HMI ท Control Room Touch Screen Panel ท Local

Gauge ท Control Room Gauge ท Local

Page 29: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

27

4.2.3 ม Historical Trend สาหรบการวเคราะหเหตการณ Trouble ยอนหลงได ระบบเดม : ไมม ระบบใหม : นอกจาก Alarm แลว บนเครอง HMI ยงมฟงกชน Historical Trend สาหรบการดงขอมลยอนหลงมาดไดในรปแบบของ Trend ซงจะสามารถชวยเปนอกหนงขอมลสาคญในการวเคราะหเหตการณ Trouble ทเกดขนกบโรงไฟฟาได

4.2.4 นาไปใชเปนสอการสอนเรองระบบ Governor Control ได

ระบบเดม : มเพยง drawing เปนสอการสอน

ระบบใหม : บนเครอง HMI มการออกแบบหนา Simplified Diagram ของระบบ Governor Control ไว เพอใชในการตรวจสอบสถานะของระบบควบคม โดยมขอดคอ ผใชงานจะสามารถเหนคาตางๆ ทเกยวของกบการควบคมเปนแบบ Dynamic ตามสภาวะจรง ดงนน จงเหมาะทจะใชเปนสอการเรยนการสอนสาหรบผทตองการเรยนรเกยวกบระบบ Governor Control

Historian Administrator Historical Trend

Page 30: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

28

4.3 สรปคาใชจาย มคาใชจายในสวนของคาชดอปกรณและคาแรงรวมกนประมาณ 2 ลานบาทตอโรงไฟฟา 1 เครอง ซงเมอเปรยบเทยบกบราคาผลตภณฑจากตางประเทศซงมราคาไมตากวา 10 ลานบาท จะเหนไดวาการใชระบบ DGC ซงเปนเทคโนโลยของ กฟผ. เอง สามารถชวยประหยดคาใชจายขององคกรไดมากกวา 8 ลานบาทตอโรงไฟฟา 1 เครอง 4.4 ประโยชนทไดรบ - ประหยดคาใชจายในการจดซอระบบ Governor Control ให กฟผ. ไดมากกวา 8 ลานบาทตอเครอง - พฒนาระบบ DGC ไดตามมาตรฐาน IEEE 1207 ซงเปนมาตรฐานสากล - ลดการพงพาเทคโนโลยจากตางชาต โดยการพฒนาเทคโนโลยของ กฟผ. ขนมาใชเอง - มขอมลสาหรบการเดนเครองและการบารงรกษามากขน - งายตอการบารงรกษาและสามารถจดหาอะไหลไดภายในประเทศ - สามารถนาไปดดแปลงใชกบโรงไฟฟาอนๆ ไดทกโรงไฟฟา

- ทาใหผปฏบตงานไดมโอกาสพฒนาความรความสามารถของตนเอง เพอเพมศกยภาพทางดานการบารงรกษาโรงไฟฟาของ กฟผ.

4.5 การขยายผล ดาเนนการออกแบบ, ตดตง, ทดสอบ และนาระบบ DGC เขาใชงานทโรงไฟฟาเขอนศรนครนทร เครองท 2 และ 3 ใหแลวเสรจภายในป พ.ศ. 2556 และ 2557 ตามลาดบ

Page 31: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

29

ภาคผนวก ก. รายชอผจดทา No. ชอ-สกล ตาแหนง / สงกด หนาทรบผดชอบ 1 นายพสทธ ทศนอนนชย หรคน-ธ., กรรน-ธ. วางแผน, ประสานงาน 2 นายธนบด ดวงสรอยทอง วศ.8, หรคฟ-ธ., กคจ-ธ. ออกแบบวงจร, เขยนโปรแกรม 3 นายประชาญ ภทรธารง ช.7, หรคน-ธ., กรรน-ธ. ออกแบบวงจร, ตดตง 4 นายณธพงศ เศรษฐธรยศ วศ.5, หรคน-ธ., กรรน-ธ. ออกแบบวงจร, เขยนโปรแกรม 5 นายสวฒน รตวชรากร วศ.5, หรคฟ-ธ., กคจ-ธ. ออกแบบวงจร, เขยนโปรแกรม 6 นายสมพงษ โตะประดบ ช.4, หรคน-ธ., กรรน-ธ. เขยนโปรแกรม, ตดตง 7 นายอรณ เดชฤทธ ช.3, หรคน-ธ., กรรน-ธ. เขยนโปรแกรม, ตดตง

Page 32: แบบฟอร์มการเสนอผลงานว ิชาการ ...kamthonfoundation.egat.co.th/images/innovation/2-1.pdf · 2015-09-10 · แบบฟอร์มการเสนอผลงานว

30

เอกสารอางอง GE IP. PACSystems RX3i System Manual (GFK-2314D), August 2011. Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering. Third Edition, 1997 รศ.ดร.สวฒน กลธนปรดา, วศวกรรมการควบคมอตโนมต (Automatic Control Engineering). กรงเทพฯ : สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2009.