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. Per a la producció de qualsevol turbina, primer s'ha de desenvolupar la turbina model, i el model es pot provar simulant el mesurador de cap real de la central hidroelèctrica al banc de proves de maquinària hidràulica d'alta capçalera. Si totes les dades compleixen els requisits de l'usuari, la turbina es pot produir formalment. Per tant, alguns fabricants d'equips hidroelèctrics coneguts a l'estranger tenen diverses bancs de proves d'alta capçalera que satisfan les necessitats de diverses funcions, com ara cinc bancs de proves de models avançats d'alta precisió de l'empresa núm. 1; Hitachi i Toshiba tenen cinc bancs de proves de models amb una capçalera superior a 50 m cadascun. Segons les necessitats de producció, un gran institut de recerca de màquines elèctriques ha dissenyat una banc de proves d'alta capçalera amb funcions completes i alta precisió, que pot realitzar proves de models en maquinària hidràulica tubular, de flux mixt, de flux axial i reversible, respectivament. La capçalera pot arribar als 150 m. La banca 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 digital complet avançat, que garanteix la fiabilitat, la seguretat i el fàcil manteniment del sistema. És el sistema de control de proves de maquinària hidràulica amb un alt grau d'automatització a la Xina. Composició del sistema de control
El banc de proves d'alta pressió està compost per dos motors de bomba amb una potència instal·lada de 550 kW i un rang de velocitat de rotació de 250-1100 r/min per accelerar el flux d'aigua a la canonada fins al mesurador de pressió que requereix l'usuari i mantenir la pressió funcionant sense problemes. Els paràmetres del rodet són controlats pel dinamòmetre. La potència del motor del dinamòmetre és de 500 kW i la velocitat de rotació està entre 300 i 2300 r/min. Hi ha un dinamòmetre a l'estació A i a l'estació 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 que el temps mitjà entre fallades (MTTF) sigui superior a 5000 hores. Després de molta investigació, es va seleccionar el sistema de control de velocitat de CC DCS500. El DCS500 pot rebre ordres de control de dues maneres: una és rebre senyals de 4-20 mA per complir els requisits de velocitat; L'altra és afegir un mòdul PROFIBUS DP per complir el requisit de velocitat mitjançant la recepció en mode digital. El primer mètode és senzill i econòmic, però interferirà en la transmissió actual, cosa que afectarà la precisió del control; tot i que el segon mode és car, pot garantir la precisió de les dades en el procés de transmissió i la precisió del control. Per tant, el sistema utilitza 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, transmet la velocitat de funcionament del motor al DCS500 a través de PROFIBUS DP i obté l'estat i els paràmetres de funcionament del motor del DCS500 i els transmet a l'IPC superior a través de PROFIBUS FMS per realitzar una monitorització en temps real.
El PLC selecciona el mòdul afp37911 produït per NAIS Europe com a estació mestra, que admet els protocols FMS i DP alhora. Aquest mòdul és l'estació principal de l'FMS i es comunica amb l'IPC i el sistema d'adquisició de dades en mode mestre mestre; També és una estació mestra DP, que realitza la comunicació mestre-esclau amb el DCS500.
El sistema d'adquisició de dades adopta la tecnologia de bus VXI per recopilar diversos paràmetres del dinamòmetre i mostrar-los a la pantalla gran, i transformar els resultats en taules i gràfics (aquesta part la completen altres empreses). L'IPC es comunica amb el sistema d'adquisició de dades a través de l'FMS. La composició de tot el sistema es mostra a la figura 2.
1.1 bus de camp PROFIBUS PROFIBUS és un estàndard desenvolupat per 13 empreses com Siemens i AEC 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 completa les tasques de comunicació cícliques i no cícliques amb una velocitat de transmissió mitjana. El mòdul Profibus de NAIS admet una velocitat de comunicació * * * d'1,2 Mbps i no admet el mode de comunicació cíclic només pot utilitzar MMA transmissió de dades no cíclica connexió mestra comunicació amb altres estacions mestres FMS i aquest mòdul no és compatible amb PROFIBUS FMS d'una * * * empresa per tant, no es pot utilitzar una forma de PROFIBUS durant el disseny de l'esquema.
·PROFIBUS PA la tecnologia de transmissió intrínsecament segura estàndard especialment dissenyada per a l'automatització de processos implementa el protocol de comunicació especificat a la norma IEC 1158-2 i s'utilitza en llocs 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 garanteix 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 Advantech de Taiwan que executa el sistema operatiu d'estació de treball Windows NT4.0 i adopta el programari de configuració industrial WinCC de Siemens. La pantalla gran mostra les condicions de funcionament i la informació de cotització del sistema, i mostra gràficament el flux de la canonada i les condicions de bloqueig. Totes les dades es transmeten mitjançant 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 es pot establir el diccionari d'objectes OD (diccionari d'objectes). WINCC és produït per Siemens. Només admet la connexió directa amb 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 de programari 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) funció 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 descàrrega d'oli i 2 vàlvules solenoides de lubricació. La direcció del flux i el flux d'aigua es controlen mitjançant l'interruptor de la vàlvula per complir els requisits de prova dels usuaris.
2.1 altura constant Ajusteu la velocitat de rotació de la bomba d'aigua: feu que sigui estable a un valor determinat i que l'alçada de l'aigua sigui constant en aquest moment; ajusteu la velocitat del dinamòmetre a un valor determinat. Després que la condició de treball sigui estable durant 2-4 minuts, recopileu les dades rellevants. Durant la prova, cal mantenir l'alçada de l'aigua sense canvis. Es col·loca un disc de codi al motor de la bomba 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 IPC.
2.2 velocitat constant
Ajusteu la velocitat del dinamòmetre per estabilitzar-la a un valor determinat i la velocitat del dinamòmetre sigui 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 de manera que el parell de sortida del dinamòmetre sigui aproximadament zero (en aquesta condició de funcionament, 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 sigui constant i estigui regulada pel DCS500.
2.4 calibratge de flux
El sistema està equipat amb dos dipòsits de correcció de cabal per calibrar els cabalímetres 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 de rotació 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 de rotació 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 i inicieu el temporitzador. Al mateix temps, canvieu l'aigua de la canonada al dipòsit de calibratge. Quan s'hagi esgotat el temps de sincronització, la vàlvula solenoide es desconnecta. En aquest moment, l'aigua es canvia a la canonada de calibratge i la velocitat de rotació del motor de la bomba d'aigua es redueix per estabilitzar-se a una velocitat determinada. 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 determinada vàlvula de manera independent a través del teclat sense estar limitat per l'enclavament. 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 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 basat en un bus de camp industrial es convertirà en el corrent principal de l'aplicació industrial.
Data de publicació: 24 d'agost de 2022
