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 musí být nejprve vyvinuto modelové oběžné kolo a model lze testovat simulací skutečného vodoměru vodní elektrárny na zkušební stolici pro hydraulické stroje s vysokým spádem. Pokud všechna data splňují požadavky uživatele, může být oběžné kolo formálně vyrobeno. Proto někteří známí zahraniční výrobci vodních zařízení mají několik zkušebních stolic pro vysoké spády, které splňují potřeby různých funkcí, jako například pět pokročilých vysoce přesných modelových zkušebních stolic francouzské společnosti Nyrpic; Hitachi a Toshiba mají každá pět modelových zkušebních stolic s vodním spádem přes 50 m. V souladu s potřebami výroby navrhl velký výzkumný ústav elektrických strojů zkušební stolici pro vysoké spády s plnou funkcí a vysokou přesností, která může provádět modelové zkoušky trubkových, smíšených, axiálních a reverzibilních hydraulických strojů. Vodní spád 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 polní sběrnice pro realizaci pokročilého plně digitálního režimu řízení, který zajišťuje spolehlivost, bezpečnost a snadnou údržbu systému. Jedná se o systém řízení hydraulických strojů s vysokým stupněm automatizace v Číně. Složení řídicího systému
Zkušební stolice pro vysoké sloupce vody se skládá ze dvou čerpadel s instalovaným výkonem 550 kW a rozsahem otáček 250-1100 ot/min pro urychlení průtoku vody v potrubí k vodoměru požadovanému uživatelem a pro udržení plynulého chodu sloupce vody. Parametry oběžného kola jsou monitorovány dynamometrem. Výkon motoru dynamometru je 500 kW a otáčky se pohybují mezi 300 a 2300 ot/min. Na stanici A a stanici B je jeden dynamometr. Princip zkušební stolice pro vysoké hydraulické stroje je znázorněn na obr. 1. Systém vyžaduje, aby přesnost řízení motoru byla menší než 0,5 % a průměrná doba mezi poruchami (MTTF) byla větší než 5000 hodin. Po dlouhém výzkumu byl vybrán systém stejnosměrného řízení otáček DCS500. DCS500 může přijímat řídicí povely dvěma způsoby, jedním je příjem signálů 4-20 mA pro splnění požadavků na rychlost; Druhou možností je přidání modulu PROFIBUS DP pro splnění požadavku na rychlost příjmem v digitálním režimu. První metoda je jednoduchá a levná, ale bude rušena v přenosu proudu, což ovlivní přesnost řízení. Ačkoli je druhý režim nákladný, může zajistit přesnost dat v procesu přenosu a přesnost řízení. Systém proto používá čtyři DCS500 k 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 čerpadla, přenáší otáčky motoru do DCS500 prostřednictvím PROFIBUS DP a získává stav a parametry chodu motoru z DCS500 a přenáší je do nadřazeného IPC prostřednictvím PROFIBUS FMS pro realizaci monitorování v reálném čase.
PLC vybírá modul afp37911 vyrobený společností NAIS Europe jako hlavní stanici, která současně podporuje protokoly FMS a DP. Tento modul je hlavní stanicí FMS a komunikuje s IPC a systémem sběru dat v režimu master-master; je to také hlavní stanice DP, která realizuje komunikaci master-slave s DCS500.
Systém sběru dat využívá technologii sběrnice VXI pro sběr různých parametrů dynamometru a jejich zobrazení na velké obrazovce. Výsledky se převádějí do tabulek a grafů (tuto část provádějí i jiné společnosti). IPC komunikuje se systémem sběru dat prostřednictvím FMS. Složení celého systému je znázorněno na obr. 2.
1.1 sběrnice PROFIBUS PROFIBUS je standard vyvinutý 13 společnostmi, jako jsou Siemens a AEC, a 5 vědeckovýzkumnými institucemi v rámci společného vývojového projektu. Je uveden v evropské normě en50170 a je jedním z doporučených standardů pro průmyslové sběrnice v Číně. Zahrnuje následující formy:
·PROFIBUS FMS řeší obecné komunikační úlohy na úrovni dílny poskytuje velké množství komunikačních služeb plní cyklické i necyklické komunikační úlohy se střední přenosovou rychlostí. Modul Profibus systému NAIS podporuje * * * komunikační rychlost 1,2 Mbps a nepodporuje cyklický komunikační režim může používat pouze MMA necyklický přenos dat master připojení komunikaci s jinými master stanicemi FMS a tento modul není kompatibilní s PROFIBUS FMS žádné * * * společnosti proto nelze při návrhu schématu použít jednu z forem PROFIBUS.
·PROFIBUS PA standardní jiskrově bezpečná přenosová technologie speciálně navržená pro automatizaci procesů realizuje komunikační protokol specifikovaný v normě IEC 1158-2 a používá se v místech s vysokými bezpečnostními požadavky a na stanicích napájených sběrnicí. Přenosovým médiem použitým v systému je měděná stíněná kroucená dvojlinka , komunikačním protokolem je RS485 a komunikační rychlost je 500 kb/s. Použití průmyslové polní sběrnice zaručuje bezpečnost a spolehlivost systému.
1.2 Průmyslový řídicí počítač IPC
Horní průmyslový řídicí počítač využívá průmyslový řídicí počítač Advantech z Tchaj-wanu. běží na operačním systému Windows NT4.0 pro pracovní stanice. používá průmyslový konfigurační software WinCC od společnosti Siemens. Velkoplošná obrazovka zobrazuje provozní podmínky a informace o systému a graficky znázorňuje průtok potrubí a podmínky blokování. Všechna data jsou přenášena PLC 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 propojení, navázat síťovou komunikaci Cr (komunikační vztah) a vytvořit objektový slovník OD (objektový slovník). WINCC je vyráběn společností Siemens. Podporuje pouze přímé spojení s PLC S5/S7 této společnosti a s jinými PLC může komunikovat pouze prostřednictvím technologie DDE od společnosti Windows. Softwarová společnost dodává serverový software DDE pro realizaci komunikace PROFIBUS s WinCC.
1.3. a.s.
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 spínačem ventilů tak, aby splňovaly zkušební požadavky uživatelů.
2.1 Konstantní tlak Upravte otáčky vodního čerpadla: stabilizujte je na určité hodnotě, aby byl v tomto okamžiku konstantní tlak vody; upravte otáčky dynamometru na určitou hodnotu. Po 2–4 minutách stabilního provozního stavu shromážděte relevantní data. Během testu je nutné udržovat tlak vody nezměněný. Na motor čerpadla se umístí kódovací kotouč pro sběr otáček motoru, aby DCS500 vytvořil uzavřenou smyčku regulace. Otáčky vodního čerpadla se zadávají pomocí klávesnice IPC.
2.2 konstantní rychlost
Upravte rychlost dynamometru tak, aby se stabilizovala na určité hodnotě a rychlost dynamometru zůstala konstantní. Upravte rychlost čerpadla na určitou hodnotu (tj. upravte výtlačnou hlavu) a po stabilizaci provozních podmínek 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 je nezměněné. upravte otáčky vodního čerpadla tak, aby výstupní točivý moment dynamometru byl přibližně nulový (za těchto provozních podmínek dynamometr pracuje pro výrobu energie a elektrický provoz) a shromažďujte relevantní data. Během zkoušky musí být otáčky motoru čerpadla konstantní a regulované zařízením DCS500.
2.4 kalibrace průtoku
Systém je vybaven dvěma korekčními nádržemi pro kalibraci průtokoměrů 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 otáčky (v tomto okamžiku voda cirkuluje v kalibračním potrubí). Nastavte čas sepnutí deflektoru. Po stabilizaci provozního stavu zapněte solenoidový ventil a spusťte měření času. Současně přepněte vodu z potrubí do kalibrační nádrže. Po uplynutí času se solenoidový ventil odpojí. V tomto okamžiku se voda přepne do kalibračního potrubí a otáčky motoru vodního čerpadla se sníží, aby se stabilizovaly na určité rychlosti. 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 konkrétního ventilu nezávisle pomocí klávesnice, aniž by byla 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 udržovatelnost; PROFIBUS realizuje kompletní přenos dat, zabraňuje elektromagnetickému rušení a zajišťuje, aby systém splňoval požadavky na přesnost návrhu; Je realizováno sdílení dat mezi různými zařízeními; Flexibilita PROFIBUSu poskytuje vhodné podmínky pro rozšíření systému. Schéma návrhu systému založené na průmyslové sběrnici se stane hlavním proudem průmyslových aplikací.
Čas zveřejnění: 24. srpna 2022
