Plc ve scada entegrasyonlu hidroelektrik santralin prototip tasarımı, imalatı ve 3b yazıcı ile türbin üretimi

Abstract

Çalışmada, hidroelektrik santral (HES)’in gerçek bir santral göz önünde bulundurularak HES prototip cihazının tasarımı, imalatı ve kontrol yazılımı gerçekleştirilmiştir. Dünya’da endüstriyel olarak birçok sistemde ve enerji üretim tesislerinde kullanılmakta olan PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyiciler) ve SCADA (Gözetleyici Kontrol ve Veri Toplama Sistemi) ile kontrol kumanda sistemi gerçekleştirilmiştir. Afyonkarahisar ili Dinar ilçesinde yer alan 3 MW kurulu güce sahip HES santralinin çalışma şartları SCADA ortamına aktarılıp, prototip cihazında görüntülenmiştir. Eğitim aracı ve materyali tasarımı yapılan HES Prototip cihazının üzerinde üretilen elektrik enerjisi, türbin çark açıklık yüzde değerleri ve suyun yüksekliğini ölçen veriler yer almaktadır. Akışkan debisi ve suyun devir sayısında değişimi, üretilen gerilim SCADA ekranı üzerinde gösterilmiştir. Böylece öğrencilerin santrale gitmeden, elektrik enerjisinin üretimindeki süreçleri kapsayan; elektromekanik kumanda sistemi, türbin ve jeneratör bölümü gerçekleştirilen HES cihazın prototip ile eğitimlerini uygulamalı olarak dersleri işleyebilecektir. Çalışmada, HES prototip cihazının mekanik tasarım ve imalatı, elektrik-elektronik sistem tasarımı ve montajı, PLC ve SCADA kontrol sistemleri ile prototip cihazının performans testi ve kontrolü için özgün yazılım geliştirilmiştir. Burada çark açıklığına bağlı olarak devir sensörü ve üretilen gerilim artmıştır. Çalışma ile HES prototip cihaz ülkemizde yer alan eğitim kurumlarında elektrik enerjisi üretim, iletim ve dağıtım derslerine temel altyapısı oluşturulmuştur. Ayrıca, gerçekleştirilen HES prototip santralin web üzerinden kontrol edilmesi ile COVID-19 gibi hastalıkların sebep olduğu pandemi sürecinde kontrol yazılımın eğitim (uzaktan eğitim) ve sanayi uygulamalarında kullanılabilirliğini artıracaktır.

In the study, the design, manufacture, and control software of the HEPP prototype device was carried out using the actual data of the hydroelectric power plant (HEPP). Control system has been performed by PLC (Programmable Logic Controller) and SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), which are used industrially in many systems and energy production plants globally. The operating conditions of the HEPP power plant with an installed power of 3 MW located in the Dinar of Afyonkarahisar province were transferred to the SCADA medium and shown on the prototype device. The electrical energy generated on the HEPP Prototype device, turbine wheel opening percentage values, and data measuring the height of the water are available. Fluid flow rate and the change in the number of water cycles, the generated voltage is shown on the SCADA screen by reflecting from the actual data. Therefore, without the students going to the power plant, covering the processes in the generation of electrical energy, the control room, turbine, and generator section will teach the prototype and training of the HEPP device performed in the study. The study, mechanical design, and manufacture of HEPP prototype device, electrical-electronic system design, and assembly, PLC and SCADA control systems, HES actual data, and original software for performance testing and control of the prototype device were developed. With the study, the basic infrastructure of HEPP prototype device was established for electrical energy generation, transmission, and distribution lessons in educational institutions in our country. In addition, controlling the HEPP prototype power plant online (web) will increase the usability of the control software in education (distance education) and industrial applications during the pandemic process caused by diseases such as COVID-19.