El banc de proves de models de turbines hidràuliques juga un paper important en el desenvolupament de la tecnologia hidroelèctrica. És un equip important per millorar la qualitat dels productes hidroelèctrics i optimitzar el rendiment de les unitats. La producció de qualsevol turbina ha de desenvolupar primer un model de turbina i provar el model simulant els mesuradors de capçalera reals de la central hidroelèctrica al banc de proves de maquinària hidràulica d'alta capçalera. Si totes les dades compleixen els requisits dels usuaris, la turbina es pot produir oficialment. Per tant, alguns fabricants estrangers d'equips hidroelèctrics tenen diverses bancs de proves de capçalera d'alta aigua per satisfer les necessitats de diverses funcions. Per exemple, l'empresa francesa neyrpic té cinc bancs de proves de models avançats d'alta precisió; Hitachi i Toshiba tenen cinc bancs de proves de models amb una capçalera d'aigua de més de 50 m. Segons les necessitats de producció, un gran institut de recerca de maquinària elèctrica ha dissenyat un banc de proves de capçalera d'alta aigua amb funcions completes i alta precisió, que pot dur a terme proves de models en maquinària hidràulica tubular, de flux mixt, de flux axial i reversible respectivament, i la capçalera d'aigua pot arribar als 150 m. El banc de proves es pot adaptar a la prova de models d'unitats verticals i horitzontals. El banc de proves està dissenyat amb dues estacions A i B. Quan l'estació A funciona, s'instal·la l'estació B, cosa que pot escurçar el cicle de prova. Les dues estacions A i B comparteixen un conjunt de sistema de control elèctric i sistema de prova. El sistema de control elèctric utilitza PROFIBUS com a nucli, el PLC NAIS fp10sh com a controlador principal i l'IPC (ordinador de control industrial) realitza un control centralitzat. El sistema adopta la tecnologia de bus de camp per aconseguir el mode de control totalment digital avançat, que garanteix la fiabilitat, la seguretat i el fàcil manteniment del sistema. És un sistema de control de proves de maquinària de conservació d'aigua amb un alt grau d'automatització a la Xina. Composició del sistema de control
El banc de proves d'alta pressió consta de dos motors de bomba amb una potència de 550 kW i un rang de velocitat de 250 ~ 1100 r/min, que acceleren el flux d'aigua a la canonada fins als mesuradors de pressió que requereix l'usuari i mantenen la pressió funcionant sense problemes. Els paràmetres del rodet són controlats pel dinamòmetre. La potència del motor del dinamòmetre és de 500 kW, la velocitat està entre 300 ~ 2300 r/min, i hi ha un dinamòmetre a les estacions A i B. El principi del banc de proves de maquinària hidràulica d'alta pressió es mostra a la Figura 1. El sistema requereix que la precisió del control del motor sigui inferior al 0,5% i el MTBF sigui superior a 5000 hores. Després de molta investigació, es va seleccionar el sistema de regulació de velocitat DC DCS500 produït per una empresa coneguda com a * * *. El DCS500 pot rebre ordres de control de dues maneres. Una és rebre senyals de 4 ~ 20 mA per complir els requisits de velocitat; El segon és afegir un mòdul PROFIBUS DP per rebre en mode digital per complir els requisits de velocitat. El primer mètode té un control senzill i un preu baix, però es veurà afectat en la transmissió de corrent i afectarà la precisió del control; tot i que el segon mètode és car, pot garantir la precisió de les dades i la precisió del control en el procés de transmissió. Per tant, el sistema adopta quatre DCS500 per controlar dos dinamòmetres i dos motors de bomba d'aigua respectivament. Com a estació esclau PROFIBUS DP, els quatre dispositius es comuniquen amb el PLC de l'estació mestra en mode mestre-esclau. El PLC controla l'arrencada/aturada del dinamòmetre i del motor de la bomba d'aigua, transmet la velocitat de funcionament del motor al DCS500 a través de PROFIBUS DP i obté l'estat de funcionament i els paràmetres del motor del DCS500.
El PLC selecciona el mòdul afp37911 produït per NAIS Europe com a estació mestra, que admet els protocols FMS i DP alhora. El mòdul és l'estació principal de l'FMS, que realitza la comunicació principal en mode principal amb l'IPC i el sistema d'adquisició de dades; també és l'estació mestra DP, que realitza la comunicació mestre-esclau amb el DCS500.
Tots els paràmetres del dinamòmetre es recolliran i es mostraran a la pantalla a través de la tecnologia de bus VXI (la resta de paràmetres els recollirà l'empresa VXI). L'IPC es connecta amb el sistema d'adquisició de dades a través de l'FMS per completar la comunicació. La composició de tot el sistema es mostra a la Figura 2.
1.1 bus de camp PROFIBUS és un estàndard formulat per 13 empreses i 5 institucions de recerca científica en el projecte de desenvolupament conjunt. Ha estat inclòs a la norma europea en50170 i és un dels estàndards de bus de camp industrial recomanats a la Xina. Inclou les formes següents:
·PROFIBUS FMS resol les tasques de comunicació generals a nivell de taller, proporciona un gran nombre de serveis de comunicació i completa les tasques de comunicació cícliques i no cícliques amb una velocitat de transmissió mitjana. El mòdul Profibus del NAIS admet una velocitat de comunicació d'1,2 Mbps i no admet el mode de comunicació cíclic. Només es pot comunicar amb altres estacions mestres FMS mitjançant la connexió mestra MMA de transmissió de dades no cíclica i el mòdul no és compatible amb FMS. Per tant, no pot utilitzar només una forma de PROFIBUS en el disseny de l'esquema.
·PROFIBUS-DP La connexió de comunicació optimitzada d'alta velocitat i econòmica està dissenyada per a la comunicació entre el sistema de control automàtic i les E/S descentralitzades a nivell d'equip. Com que DP i FMS adopten el mateix protocol de comunicació, poden coexistir en el mateix segment de xarxa. Entre NAIS i una connexió mestre-esclau, msaz transmissió de dades no cíclica connexió mestre-esclau l'estació esclau no es comunica activament.
·PROFIBUS PA tecnologia de transmissió intrínsecament segura estàndard especialment dissenyada per a l'automatització de processos realitza els procediments de comunicació especificats a la norma IEC 1158-2 per a ocasions amb alts requisits de seguretat i estacions alimentades pel bus. El medi de transmissió utilitzat en el sistema és un parell trenat blindat de coure el protocol de comunicació és RS485 i la velocitat de comunicació és de 500 kbps. L'aplicació del bus de camp industrial proporciona una garantia per a la seguretat i la fiabilitat del sistema.
1.2 Ordinador de control industrial IPC
L'ordinador de control industrial superior adopta l'ordinador de control industrial Taiwan Advantech que executa el sistema operatiu d'estació de treball Windows NT4.0. El programari de configuració industrial WinCC de l'empresa Siemens s'utilitza per mostrar la informació sobre l'estat de funcionament del sistema a la pantalla gran i representar gràficament el flux i el bloqueig de la canonada. Totes les dades es transmeten des del PLC a través de PROFIBUS. L'IPC està equipat internament amb una targeta de xarxa ProfiBoard produïda per l'empresa alemanya Softing, que està especialment dissenyada per a PROFIBUS. Mitjançant el programari de configuració proporcionat per Softing, es pot completar la xarxa, es pot establir la relació de comunicació de xarxa Cr (relació de comunicació) i el diccionari d'objectes OD (diccionari d'objectes). WINCC és produït per Siemens. Només admet la connexió directa amb el PLC S5/S7 de l'empresa i només es pot comunicar amb altres PLC a través de la tecnologia DDE proporcionada per Windows. L'empresa Softing proporciona programari de servidor DDE per realitzar la comunicació PROFIBUS amb WinCC.
1.3 PLC
Fp10sh de l'empresa NAIS ha estat seleccionada com a PLC.
2 funcions del sistema de control
A més de controlar dos motors de bomba d'aigua i dos dinamòmetres, el sistema de control també ha de controlar 28 vàlvules elèctriques, 4 motors de pes, 8 motors de bomba d'oli, 3 motors de bomba de buit, 4 motors de bomba de drenatge d'oli i 2 vàlvules solenoides de lubricació. La direcció del flux i el flux d'aigua es controlen mitjançant l'interruptor de vàlvules per complir els requisits de prova dels usuaris.
2.1 alçada constant
Ajusteu la velocitat de la bomba d'aigua: estabilitzeu-la a un valor determinat i la pressió de l'aigua estigui segura en aquest moment; ajusteu la velocitat del dinamòmetre a un valor determinat i recopileu les dades rellevants després que la condició de treball sigui estable durant 2 a 4 minuts. Durant la prova, cal mantenir la pressió de l'aigua sense canvis. Es col·loca un disc de codi al motor de la bomba d'aigua per recollir la velocitat del motor, de manera que el DCS500 formi un control de circuit tancat. La velocitat de la bomba d'aigua s'introdueix mitjançant el teclat de l'IPC.
2.2 velocitat constant
Ajusteu la velocitat del dinamòmetre per estabilitzar-la a un valor determinat. En aquest moment, la velocitat del dinamòmetre és constant; ajusteu la velocitat de la bomba a un valor determinat (és a dir, ajusteu el capçal) i recopileu les dades rellevants després que la condició de treball sigui estable durant 2 ~ 4 minuts. El DCS500 forma un bucle tancat per a la velocitat del dinamòmetre per estabilitzar la velocitat del dinamòmetre.
2.3 prova de fugida
Ajusteu la velocitat del dinamòmetre a un valor determinat i manteniu la velocitat del dinamòmetre sense canvis. Ajusteu la velocitat de la bomba d'aigua per fer que el parell de sortida del dinamòmetre sigui proper a zero (en aquesta condició de treball, el dinamòmetre funciona per a la generació d'energia i el funcionament elèctric) i recopileu les dades rellevants. Durant la prova, cal que la velocitat del motor de la bomba d'aigua es mantingui sense canvis i s'ajusti mitjançant el DCS500.
2.4 calibratge de flux
El sistema està equipat amb dos dipòsits de correcció de cabal per calibrar el cabalímetre del sistema. Abans de la calibració, primer determineu el valor de cabal marcat, després inicieu el motor de la bomba d'aigua i ajusteu contínuament la velocitat del motor de la bomba d'aigua. En aquest moment, presteu atenció al valor del cabal. Quan el valor del cabal arribi al valor requerit, estabilitzeu el motor de la bomba d'aigua a la velocitat actual (en aquest moment, l'aigua circula per la canonada de calibratge). Configureu el temps de commutació del deflector. Un cop la condició de treball sigui estable, engegueu la vàlvula solenoide, inicieu el cronometratge i canvieu l'aigua de la canonada al dipòsit de correcció al mateix temps. Quan s'hagi esgotat el temps de cronometratge, la vàlvula solenoide es desconnecta. En aquest moment, l'aigua torna a canviar a la canonada de calibratge. Reduïu la velocitat del motor de la bomba d'aigua, estabilitzeu-la a una velocitat determinada i llegiu les dades rellevants. A continuació, buideu l'aigua i calibreu el punt següent.
2.5 commutació manual / automàtica sense interrupcions
Per tal de facilitar el manteniment i la depuració del sistema, s'ha dissenyat un teclat manual. L'operador pot controlar l'acció d'una vàlvula de manera independent a través del teclat, que no està limitat per bloquejos. El sistema adopta el mòdul d'E/S remot NAIS, que pot fer que el teclat funcioni en diferents llocs. Durant la commutació manual/automàtica, l'estat de la vàlvula roman inalterat.
El sistema adopta un PLC com a controlador principal, cosa que simplifica el sistema i garanteix una alta fiabilitat i un fàcil manteniment; PROFIBUS realitza una transmissió completa de dades, evita les interferències electromagnètiques i fa que el sistema compleixi els requisits de precisió del disseny; Es realitza l'intercanvi de dades entre diferents dispositius; La flexibilitat de PROFIBUS proporciona condicions convenients per a l'expansió del sistema. L'esquema de disseny del sistema amb el bus de camp industrial com a nucli esdevindrà el corrent principal de l'aplicació industrial.
Data de publicació: 17 de febrer de 2022
