Zkušební stolice pro modely hydraulických turbín hraje důležitou roli ve vývoji hydroenergetických technologií. Je to důležité zařízení pro zlepšení kvality vodních produktů a optimalizaci výkonu jednotek. Pro výrobu jakéhokoli oběžného kola je nutné nejprve vyvinout modelové oběžné kolo a model otestovat simulací skutečných vodoměrů vodní elektrárny na zkušebním stolici pro vysokotlaké hydraulické stroje. Pokud všechna data splňují požadavky uživatelů, může být oběžné kolo oficiálně vyrobeno. Někteří zahraniční výrobci vodních zařízení proto mají několik zkušebních stolic pro vysokotlaké hydraulické stroje, aby splnili potřeby různých funkcí. Například francouzská společnost Neyrpic má pět pokročilých vysoce přesných modelových zkušebních stolic; Hitachi a Toshiba mají pět modelových zkušebních stolic s vodním sloupcem větším než 50 m. Podle potřeb výroby navrhl velký výzkumný ústav elektrických strojů zkušební stolici pro vysokotlaké hydraulické stroje s plnou funkcí a vysokou přesností, která umožňuje provádět modelové zkoušky trubkových, smíšených, axiálních a reverzibilních hydraulických strojů, přičemž vodní sloupec může dosáhnout 150 m. Zkušební stolice se může přizpůsobit modelovým zkouškám vertikálních i horizontálních jednotek. Zkušební stolice je navržena se dvěma stanicemi a a B. Když stanice a pracuje, je instalována stanice B, což může zkrátit zkušební cyklus. A. B Dvě stanice sdílejí jeden elektrický řídicí systém a testovací systém. Elektrický řídicí systém využívá PROFIBUS jako jádro, PLC NAIS fp10sh jako hlavní řídicí jednotku a IPC (průmyslový řídicí počítač) realizuje centralizované řízení. Systém využívá technologii fieldbus pro realizaci pokročilého plně digitálního režimu řízení, který zajišťuje spolehlivost, bezpečnost a snadnou údržbu systému. Jedná se o systém pro řízení testování vodohospodářských strojů s vysokým stupněm automatizace v Číně. Složení řídicího systému
Zkušební stolice pro vysoké sloupce vody se skládá ze dvou čerpadel s výkonem 550 kW a rozsahem otáček 250 ~ 1100 ot./min, které urychlují průtok vody v potrubí k vodoměrům požadovaným uživatelem a udržují plynulý chod sloupce vody. Parametry oběžného kola jsou monitorovány dynamometrem. Výkon motoru dynamometru je 500 kW, otáčky se pohybují mezi 300 ~ 2300 ot./min a na stanicích A a B je jeden dynamometr. Princip zkušební stolice pro vysoké sloupce hydraulických strojů je znázorněn na obrázku 1. Systém vyžaduje, aby přesnost řízení motoru byla menší než 0,5 % a doba mezi poruchami (MTBF) byla větší než 5000 hodin. Po dlouhém výzkumu byl vybrán systém regulace otáček DC DCS500 od společnosti *** * *. DCS500 může přijímat řídicí povely dvěma způsoby. Jedním z nich je příjem signálů 4 ~ 20 mA pro splnění požadavků na rychlost; Druhým způsobem je přidání modulu PROFIBUS DP pro příjem v digitálním režimu, aby se splnily požadavky na rychlost. První metoda má jednoduché ovládání a nízkou cenu, ale bude rušena při přenosu proudu a ovlivní přesnost řízení. Ačkoli je druhá metoda drahá, může zajistit přesnost dat a přesnost řízení v procesu přenosu. Systém proto využívá čtyři DCS500 pro řízení dvou dynamometrů a dvou motorů vodních čerpadel. Jako podřízená stanice PROFIBUS DP komunikují tato čtyři zařízení s PLC hlavní stanice v režimu master-slave. PLC řídí spouštění/zastavování dynamometru a motoru vodního čerpadla, přenáší otáčky motoru do DCS500 prostřednictvím PROFIBUS DP a získává z DCS500 stav a parametry chodu motoru.
PLC vybírá modul afp37911 od společnosti NAIS Europe jako hlavní stanici, která současně podporuje protokoly FMS a DP. Modul je hlavní stanicí FMS, která realizuje hlavní komunikaci s IPC a systémem sběru dat; je také hlavní stanicí DP, která realizuje komunikaci master-slave s DCS500.
Všechny parametry dynamometru budou shromažďovány a zobrazovány na obrazovce prostřednictvím sběrnice VXI (ostatní parametry bude shromažďovat společnost VXI). IPC se propojuje se systémem sběru dat prostřednictvím FMS pro dokončení komunikace. Složení celého systému je znázorněno na obrázku 2.
1.1 sběrnice PROFIBUS je norma formulovaná 13 společnostmi a 5 vědeckovýzkumnými institucemi v rámci společného vývojového projektu. Je uvedena v evropské normě en50170 a je jednou z průmyslových sběrnicových norem doporučených v Číně. Zahrnuje následující formy:
·PROFIBUS FMS řeší obecné komunikační úlohy na úrovni dílny, poskytuje velké množství komunikačních služeb a plní cyklické i necyklické komunikační úlohy se střední přenosovou rychlostí. Modul Profibus systému NAIS podporuje komunikační rychlost 1,2 Mb/s a nepodporuje cyklický komunikační režim. S ostatními hlavními stanicemi FMS může komunikovat pouze pomocí MMA � necyklický přenos dat � hlavní připojení � a modul není kompatibilní s FMS. Proto nemůže v návrhu schématu používat pouze jednu formu PROFIBUSu.
·PROFIBUS-DP optimalizované vysokorychlostní a levné komunikační připojení je navrženo pro komunikaci mezi automatickým řídicím systémem a decentralizovanými I/O na úrovni zařízení. Protože DP a FMS používají stejný komunikační protokol, mohou koexistovat ve stejném segmentu sítě. Mezi NAIS a podřízenou stanicí necyklický přenos dat spojení master-slave podřízená stanice aktivně nekomunikuje.
·PROFIBUS PA standardní jiskrově bezpečná přenosová technologie speciálně navržená pro automatizaci procesů realizuje komunikační postupy specifikované v normě IEC1158-2 pro situace s vysokými bezpečnostními požadavky a stanice napájené sběrnicí. Přenosovým médiem použitým v systému je měděná stíněná kroucená dvojlinka Komunikační protokol je RS485 a komunikační rychlost je 500 kb/s. Použití průmyslové sběrnice Fieldbus poskytuje záruku bezpečnosti a spolehlivosti systému.
1.2 Průmyslový řídicí počítač IPC
Horní průmyslový řídicí počítač využívá tchajwanský průmyslový řídicí počítač Advantech s operačním systémem Windows NT4.0 pro pracovní stanice. Průmyslový konfigurační software WinCC od společnosti Siemens se používá k zobrazení informací o provozním stavu systému na velké obrazovce a grafickému znázornění průtoku potrubí a blokád. Všechna data jsou z PLC přenášena přes PROFIBUS. IPC je interně vybaven síťovou kartou Profiboard od německé společnosti Softing, která je speciálně navržena pro PROFIBUS. Prostřednictvím konfiguračního softwaru od společnosti Softing lze dokončit síťové navazování, navazovat síťovou komunikaci Cr (komunikační vztah) a objektový slovník OD (objektový slovník). WINCC je vyráběn společností Siemens. Podporuje pouze přímé spojení s PLC S5/S7 od společnosti a s jinými PLC může komunikovat pouze prostřednictvím technologie DDE poskytované systémem Windows. Společnost Softing dodává serverový software DDE pro realizaci komunikace PROFIBUS s WinCC.
1.3 PLC
Jako akciová společnost je vybrána společnost Fp10sh společnosti NAIS.
2 funkce řídicího systému
Kromě ovládání dvou motorů vodních čerpadel a dvou dynamometrů musí řídicí systém ovládat také 28 elektrických ventilů, 4 motory závaží, 8 motorů olejových čerpadel, 3 motory vakuových čerpadel, 4 motory čerpadel na vypouštění oleje a 2 mazací solenoidové ventily. Směr proudění a průtok vody jsou řízeny přepínačem ventilů, aby splňovaly zkušební požadavky uživatelů.
2.1 konstantní tlak
Upravte rychlost vodního čerpadla: stabilizujte ji na určité hodnotě, aby byl v tomto okamžiku zajištěn sloupcový tlak; upravte rychlost dynamometru na určitou hodnotu a po ustálení provozních podmínek po dobu 2 ~ 4 minut shromažďujte relevantní data. Během testu je nutné udržovat sloupcový tlak nezměněn. Na motor vodního čerpadla je umístěn kódovací disk pro sběr otáček motoru, takže DCS500 vytváří uzavřenou smyčku regulace. Rychlost vodního čerpadla se zadává pomocí klávesnice IPC.
2.2 konstantní rychlost
Upravte rychlost dynamometru tak, aby se stabilizovala na určité hodnotě. V tomto okamžiku je rychlost dynamometru konstantní; upravte rychlost čerpadla na určitou hodnotu (tj. upravte výtlačnou hlavu) a po stabilním provozním stavu po dobu 2 ~ 4 minut shromážděte relevantní data. DCS500 vytváří uzavřenou smyčku pro rychlost dynamometru, aby se rychlost dynamometru stabilizovala.
2.3 test nekontrolovatelného pohybu
Nastavte otáčky dynamometru na určitou hodnotu a udržujte otáčky dynamometru nezměněné. Upravte otáčky vodního čerpadla tak, aby se výstupní točivý moment dynamometru blížil nule (za těchto provozních podmínek dynamometr pracuje pro výrobu energie a elektrický provoz) a shromažďujte relevantní data. Během zkoušky musí otáčky motoru vodního čerpadla zůstat nezměněny a musí být upraveny pomocí DCS500.
2.4 kalibrace průtoku
Systém je vybaven dvěma korekčními nádržemi pro kalibraci průtokoměru v systému. Před kalibrací nejprve určete vyznačenou hodnotu průtoku, poté spusťte motor vodního čerpadla a plynule upravujte otáčky motoru vodního čerpadla. V tomto okamžiku věnujte pozornost hodnotě průtoku. Jakmile hodnota průtoku dosáhne požadované hodnoty, stabilizujte motor vodního čerpadla na aktuální rychlosti (v tomto okamžiku voda cirkuluje v kalibračním potrubí). Nastavte čas sepnutí deflektoru. Po stabilizaci provozního stavu zapněte solenoidový ventil, spusťte měření času a současně přepněte vodu v potrubí do korekční nádrže. Po uplynutí času se solenoidový ventil odpojí. V tomto okamžiku se voda opět přepne do kalibračního potrubí. Snižte otáčky motoru vodního čerpadla, stabilizujte je na určité rychlosti a odečtěte příslušná data. Poté vypusťte vodu a kalibrujte další bod.
2,5 manuální / automatické nerušené přepínání
Pro usnadnění údržby a ladění systému je navržena manuální klávesnice. Obsluha může ovládat činnost ventilu nezávisle pomocí klávesnice, která není omezena vzájemným blokováním. Systém využívá modul vzdálených I/O NAIS, který umožňuje ovládat klávesnici na různých místech. Během manuálního/automatického přepínání zůstává stav ventilu nezměněn.
Systém využívá PLC jako hlavní řídicí jednotku, což zjednodušuje systém a zajišťuje vysokou spolehlivost a snadnou údržbu; PROFIBUS realizuje kompletní přenos dat, zabraňuje elektromagnetickému rušení a zajišťuje, že systém splňuje požadavky na přesnost dané konstrukcí; Je realizováno sdílení dat mezi různými zařízeními; Flexibilita PROFIBUSu poskytuje vhodné podmínky pro rozšíření systému. Schéma návrhu systému s průmyslovou sběrnicí Fieldbus jako jádrem se stane hlavním proudem průmyslových aplikací.
Čas zveřejnění: 17. února 2022
