Ο πάγκος δοκιμών μοντέλων υδραυλικών στροβίλων παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της τεχνολογίας υδροηλεκτρικής ενέργειας. Είναι ένας σημαντικός εξοπλισμός για τη βελτίωση της ποιότητας των υδροηλεκτρικών προϊόντων και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των μονάδων. Η παραγωγή οποιουδήποτε δρομέα πρέπει πρώτα να αναπτύξει έναν μοντέλο δρομέα και να δοκιμάσει το μοντέλο προσομοιώνοντας τους πραγματικούς μετρητές ύψους του υδροηλεκτρικού σταθμού στην πλατφόρμα δοκιμών υδραυλικών μηχανημάτων υψηλής πίεσης. Εάν όλα τα δεδομένα πληρούν τις απαιτήσεις των χρηστών, ο δρομέας μπορεί να παραχθεί επίσημα. Επομένως, ορισμένοι ξένοι κατασκευαστές εξοπλισμού υδροηλεκτρικής ενέργειας διαθέτουν αρκετούς πάγκους δοκιμών υψηλής πίεσης νερού για να καλύψουν τις ανάγκες διαφόρων λειτουργιών. Για παράδειγμα, η γαλλική εταιρεία neyrpic διαθέτει πέντε προηγμένους πάγκους δοκιμών μοντέλων υψηλής ακρίβειας. Η Hitachi και η Toshiba διαθέτουν πέντε πάγκους δοκιμών μοντέλων με ύψος ύδατος άνω των 50 μέτρων. Σύμφωνα με τις ανάγκες της παραγωγής, ένα μεγάλο ερευνητικό ινστιτούτο ηλεκτρικών μηχανημάτων έχει σχεδιάσει μια πλατφόρμα δοκιμών υψηλής πίεσης νερού με πλήρεις λειτουργίες και υψηλή ακρίβεια, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει δοκιμές μοντέλων σε σωληνωτά, μικτής ροής, αξονικής ροής και αναστρέψιμα υδραυλικά μηχανήματα αντίστοιχα, και το ύψος ύδατος μπορεί να φτάσει τα 150 μέτρα. Ο πάγκος δοκιμών μπορεί να προσαρμοστεί στη δοκιμή μοντέλων κάθετων και οριζόντιων μονάδων. Ο πάγκος δοκιμών έχει σχεδιαστεί με δύο σταθμούς a και B. Όταν λειτουργεί ο σταθμός a, εγκαθίσταται ο σταθμός B, γεγονός που μπορεί να μειώσει τον κύκλο δοκιμής. A. B, δύο σταθμοί μοιράζονται ένα σετ ηλεκτρικού συστήματος ελέγχου και συστήματος δοκιμής. Το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου χρησιμοποιεί το PROFIBUS ως πυρήνα, το NAIS fp10sh PLC ως κύριο ελεγκτή και το IPC (υπολογιστής βιομηχανικού ελέγχου) πραγματοποιεί κεντρικό έλεγχο. Το σύστημα υιοθετεί τεχνολογία fieldbus για να πραγματοποιήσει την προηγμένη λειτουργία πλήρως ψηφιακού ελέγχου, η οποία εξασφαλίζει την αξιοπιστία, την ασφάλεια και την εύκολη συντήρηση του συστήματος. Είναι ένα σύστημα ελέγχου δοκιμών μηχανημάτων εξοικονόμησης νερού με υψηλό βαθμό αυτοματισμού στην Κίνα. Σύνθεση του συστήματος ελέγχου
Ο πάγκος δοκιμών υψηλής πίεσης νερού αποτελείται από δύο κινητήρες αντλίας ισχύος 550KW και εύρους στροφών 250 ~ 1100r/min, οι οποίοι επιταχύνουν τη ροή του νερού στον αγωγό προς τους μετρητές πίεσης νερού που απαιτούνται από τον χρήστη και διατηρούν την ομαλή λειτουργία της πίεσης νερού. Οι παράμετροι του δρομέα παρακολουθούνται από το δυναμόμετρο. Η ισχύς του κινητήρα του δυναμόμετρου είναι 500kW, η ταχύτητα είναι μεταξύ 300 ~ 2300r/min και υπάρχει ένα δυναμόμετρο στους σταθμούς a και B. Η αρχή του πάγκου δοκιμών υδραυλικών μηχανημάτων υψηλής πίεσης φαίνεται στο Σχήμα 1. Το σύστημα απαιτεί η ακρίβεια ελέγχου του κινητήρα να είναι μικρότερη από 0,5% και ο χρόνος μεταξύ των σταθμών εργασίας (MTBF) να είναι μεγαλύτερος από 5000 ώρες. Μετά από πολλή έρευνα, επιλέχθηκε το σύστημα ρύθμισης ταχύτητας DC DCS500 που παράγεται από μια εταιρεία * * *. Το DCS500 μπορεί να λαμβάνει εντολές ελέγχου με δύο τρόπους. Ο ένας είναι να λαμβάνει σήματα 4 ~ 20mA για να πληροί τις απαιτήσεις ταχύτητας. Η δεύτερη μέθοδος είναι η προσθήκη της μονάδας PROFIBUS DP για λήψη σε ψηφιακή λειτουργία, ώστε να πληρούνται οι απαιτήσεις ταχύτητας. Η πρώτη μέθοδος έχει απλό έλεγχο και χαμηλό κόστος, αλλά θα διαταραχθεί κατά τη μετάδοση ρεύματος και θα επηρεάσει την ακρίβεια ελέγχου. Αν και η δεύτερη μέθοδος είναι ακριβή, μπορεί να διασφαλίσει την ακρίβεια των δεδομένων και την ακρίβεια ελέγχου στη διαδικασία μετάδοσης. Επομένως, το σύστημα υιοθετεί τέσσερα DCS500 για τον έλεγχο δύο δυναμόμετρων και δύο κινητήρων αντλίας νερού αντίστοιχα. Ως υποτελής σταθμός PROFIBUS DP, οι τέσσερις συσκευές επικοινωνούν με το PLC του κύριου σταθμού σε λειτουργία master-slave. Το PLC ελέγχει την έναρξη/διακοπή λειτουργίας του δυναμόμετρου και του κινητήρα της αντλίας νερού, μεταδίδει την ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα στο DCS500 μέσω του PROFIBUS DP και λαμβάνει την κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα και τις παραμέτρους από το DCS500.
Το PLC επιλέγει τη μονάδα afp37911 που παράγεται από την NAIS Europe ως τον κύριο σταθμό, ο οποίος υποστηρίζει ταυτόχρονα τα πρωτόκολλα FMS και DP. Η μονάδα είναι ο κύριος σταθμός του FMS, ο οποίος πραγματοποιεί την κύρια επικοινωνία κύριας λειτουργίας με το IPC και το σύστημα συλλογής δεδομένων. Είναι επίσης ο κύριος σταθμός DP, ο οποίος πραγματοποιεί την επικοινωνία master-slave με το DCS500.
Όλες οι παράμετροι του δυναμόμετρου θα συλλέγονται και θα εμφανίζονται στην οθόνη μέσω της τεχνολογίας VXI Bus (οι άλλες παράμετροι θα συλλέγονται από την εταιρεία VXI). Το IPC συνδέεται με το σύστημα συλλογής δεδομένων μέσω FMS για την ολοκλήρωση της επικοινωνίας. Η σύνθεση ολόκληρου του συστήματος φαίνεται στο Σχήμα 2.
1.1 fieldbus Το PROFIBUS είναι ένα πρότυπο που έχει διαμορφωθεί από 13 εταιρείες και 5 επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα στο πλαίσιο του κοινού έργου ανάπτυξης. Έχει συμπεριληφθεί στο ευρωπαϊκό πρότυπο en50170 και είναι ένα από τα βιομηχανικά πρότυπα fieldbus που συνιστώνται στην Κίνα. Περιλαμβάνει τις ακόλουθες μορφές:
·Το PROFIBUS FMS επιλύει τις γενικές εργασίες επικοινωνίας σε επίπεδο συνεργείου, παρέχει μεγάλο αριθμό υπηρεσιών επικοινωνίας και ολοκληρώνει τις κυκλικές και μη κυκλικές εργασίες επικοινωνίας με μέση ταχύτητα μετάδοσης. Η μονάδα Profibus του NAIS υποστηρίζει ρυθμό επικοινωνίας 1,2mbps και δεν υποστηρίζει τη λειτουργία κυκλικής επικοινωνίας. Μπορεί να επικοινωνήσει μόνο με άλλους κύριους σταθμούς FMS χρησιμοποιώντας MMA μη κυκλική μετάδοση δεδομένων κύρια σύνδεση και η μονάδα δεν είναι συμβατή με το FMS. Επομένως, δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει μόνο μία μορφή PROFIBUS στο σχεδιασμό του σχήματος.
· Η βελτιστοποιημένη σύνδεση επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας και χαμηλού κόστους PROFIBUS-DP έχει σχεδιαστεί για επικοινωνία μεταξύ του συστήματος αυτόματου ελέγχου και του εξοπλισμού σε επίπεδο αποκεντρωμένων εισόδων/εξόδων. Επειδή το DP και το FMS υιοθετούν το ίδιο πρωτόκολλο επικοινωνίας, μπορούν να συνυπάρχουν στο ίδιο τμήμα δικτύου. Μεταξύ του NAIS και μιας μη κυκλικής μετάδοσης δεδομένων msaz σύνδεσης master-slave , ο σταθμός slave δεν επικοινωνεί ενεργά.
· PROFIBUS PA πρότυπο εγγενώς ασφαλούς τεχνολογίας μετάδοσης ειδικά σχεδιασμένη για αυτοματοποίηση διεργασιών υλοποιεί τις διαδικασίες επικοινωνίας που ορίζονται στο iec1158-2 για περιπτώσεις με υψηλές απαιτήσεις ασφαλείας και σταθμούς που τροφοδοτούνται από το bus. Το μέσο μετάδοσης που χρησιμοποιείται στο σύστημα είναι θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος καλωδίων με θωράκιση χαλκού το πρωτόκολλο επικοινωνίας είναι RS485 και ο ρυθμός επικοινωνίας είναι 500kbps. Η εφαρμογή βιομηχανικού fieldbus παρέχει εγγύηση για την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος.
1.2 Υπολογιστής βιομηχανικού ελέγχου IPC
Ο ανώτερος βιομηχανικός υπολογιστής ελέγχου υιοθετεί τον βιομηχανικό υπολογιστή ελέγχου της Taiwan Advantech με λειτουργικό σύστημα σταθμού εργασίας Windows NT4 0. Το λογισμικό βιομηχανικής διαμόρφωσης WinCC της εταιρείας Siemens χρησιμοποιείται για την εμφάνιση των πληροφοριών κατάστασης λειτουργίας του συστήματος στη μεγάλη οθόνη και την γραφική αναπαράσταση της ροής και της απόφραξης του αγωγού. Όλα τα δεδομένα μεταδίδονται από το PLC μέσω PROFIBUS. Το IPC είναι εσωτερικά εξοπλισμένο με μια κάρτα δικτύου profiboard που παράγεται από τη γερμανική εταιρεία softing, η οποία έχει σχεδιαστεί ειδικά για PROFIBUS. Μέσω του λογισμικού διαμόρφωσης που παρέχεται από το softing, μπορεί να ολοκληρωθεί η δικτύωση, να δημιουργηθεί η σχέση επικοινωνίας δικτύου Cr (σχέση επικοινωνίας) και το λεξικό αντικειμένων OD (λεξικό αντικειμένων). Το WINCC παράγεται από τη Siemens. Υποστηρίζει μόνο άμεση σύνδεση με το PLC S5 / S7 της εταιρείας και μπορεί να επικοινωνήσει με άλλα PLC μόνο μέσω της τεχνολογίας DDE που παρέχεται από τα Windows. Η εταιρεία Softing παρέχει λογισμικό διακομιστή DDE για την επίτευξη επικοινωνίας PROFIBUS με το WinCC.
1.3 PLC
Η Fp10sh της εταιρείας NAIS επιλέγεται ως Α.Ε.
2 λειτουργίες συστήματος ελέγχου
Εκτός από τον έλεγχο δύο κινητήρων αντλίας νερού και δύο δυναμόμετρων, το σύστημα ελέγχου πρέπει επίσης να ελέγχει 28 ηλεκτρικές βαλβίδες, 4 κινητήρες βάρους, 8 κινητήρες αντλίας λαδιού, 3 κινητήρες αντλίας κενού, 4 κινητήρες αντλίας αποστράγγισης λαδιού και 2 ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες λίπανσης. Η κατεύθυνση ροής και η ροή του νερού ελέγχονται μέσω του διακόπτη βαλβίδων για την κάλυψη των απαιτήσεων δοκιμών των χρηστών.
2.1 σταθερό ύψος κεφαλής
Ρυθμίστε την ταχύτητα της αντλίας νερού: σταθεροποιήστε την σε μια συγκεκριμένη τιμή και η παροχή νερού είναι σίγουρη εκείνη τη στιγμή. Ρυθμίστε την ταχύτητα του δυναμόμετρου σε μια συγκεκριμένη τιμή και συλλέξτε τα σχετικά δεδομένα αφού οι συνθήκες λειτουργίας είναι σταθερές για 2 ~ 4 λεπτά. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, απαιτείται να διατηρηθεί η παροχή νερού αμετάβλητη. Ένας δίσκος κωδικοποίησης τοποθετείται στον κινητήρα της αντλίας νερού για να συλλέγει την ταχύτητα του κινητήρα, έτσι ώστε το DCS500 να σχηματίζει έναν έλεγχο κλειστού βρόχου. Η ταχύτητα της αντλίας νερού εισάγεται από το πληκτρολόγιο IPC.
2.2 σταθερή ταχύτητα
Ρυθμίστε την ταχύτητα του δυναμόμετρου για να την σταθεροποιήσετε σε μια συγκεκριμένη τιμή. Αυτή τη στιγμή, η ταχύτητα του δυναμόμετρου είναι σταθερή. Ρυθμίστε την ταχύτητα της αντλίας σε μια συγκεκριμένη τιμή (δηλαδή, ρυθμίστε την κεφαλή) και συλλέξτε τα σχετικά δεδομένα αφού οι συνθήκες λειτουργίας είναι σταθερές για 2 ~ 4 λεπτά. Το DCS500 σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο για την ταχύτητα του δυναμόμετρου για να σταθεροποιήσει την ταχύτητα του δυναμόμετρου.
2.3 δοκιμή διαφυγής
Ρυθμίστε την ταχύτητα του δυναμόμετρου σε μια συγκεκριμένη τιμή και διατηρήστε την ταχύτητα του δυναμόμετρου αμετάβλητη. Ρυθμίστε την ταχύτητα της αντλίας νερού ώστε η ροπή εξόδου του δυναμόμετρου να είναι κοντά στο μηδέν (υπό αυτές τις συνθήκες λειτουργίας, το δυναμόμετρο λειτουργεί για παραγωγή ενέργειας και ηλεκτρική λειτουργία) και συλλέξτε τα σχετικά δεδομένα. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, η ταχύτητα του κινητήρα της αντλίας νερού πρέπει να παραμείνει αμετάβλητη και να ρυθμιστεί από το DCS500.
2.4 βαθμονόμηση ροής
Το σύστημα είναι εξοπλισμένο με δύο δεξαμενές διόρθωσης ροής για τη βαθμονόμηση του ροόμετρου στο σύστημα. Πριν από τη βαθμονόμηση, προσδιορίστε πρώτα την σημειωμένη τιμή ροής, στη συνέχεια ξεκινήστε τον κινητήρα της αντλίας νερού και ρυθμίστε συνεχώς την ταχύτητα του κινητήρα της αντλίας νερού. Σε αυτό το σημείο, δώστε προσοχή στην τιμή ροής. Όταν η τιμή ροής φτάσει στην απαιτούμενη τιμή, σταθεροποιήστε τον κινητήρα της αντλίας νερού στην τρέχουσα ταχύτητα (αυτή τη στιγμή, το νερό κυκλοφορεί στον αγωγό βαθμονόμησης). Ρυθμίστε τον χρόνο μεταγωγής του εκτροπέα. Αφού σταθεροποιηθούν οι συνθήκες λειτουργίας, ενεργοποιήστε την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, ξεκινήστε τον χρονισμό και ταυτόχρονα μεταφέρετε το νερό στον αγωγό στη δεξαμενή διόρθωσης. Όταν ο χρόνος χρονισμού λήξει, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα αποσυνδέεται. Σε αυτό το σημείο, το νερό μεταβαίνει ξανά στον αγωγό βαθμονόμησης. Μειώστε την ταχύτητα του κινητήρα της αντλίας νερού, σταθεροποιήστε τον σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα και διαβάστε τα σχετικά δεδομένα. Στη συνέχεια, αδειάστε το νερό και βαθμονομήστε το επόμενο σημείο.
2.5 χειροκίνητη / αυτόματη αδιάκοπη εναλλαγή
Για να διευκολυνθεί η συντήρηση και η αποσφαλμάτωση του συστήματος, έχει σχεδιαστεί ένα χειροκίνητο πληκτρολόγιο για το σύστημα. Ο χειριστής μπορεί να ελέγχει ανεξάρτητα τη λειτουργία μιας βαλβίδας μέσω του πληκτρολογίου, το οποίο δεν περιορίζεται από αλληλοσύνδεση. Το σύστημα υιοθετεί μια απομακρυσμένη μονάδα εισόδου/εξόδου NAIS, η οποία μπορεί να κάνει το πληκτρολόγιο να λειτουργεί σε διαφορετικά σημεία. Κατά τη χειροκίνητη/αυτόματη εναλλαγή, η κατάσταση της βαλβίδας παραμένει αμετάβλητη.
Το σύστημα υιοθετεί PLC ως κύριο ελεγκτή, το οποίο απλοποιεί το σύστημα και εξασφαλίζει υψηλή αξιοπιστία και εύκολη συντήρηση του συστήματος. Το PROFIBUS πραγματοποιεί πλήρη μετάδοση δεδομένων, αποφεύγει τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και κάνει το σύστημα να πληροί τις απαιτήσεις ακρίβειας του σχεδιασμού. Επιτυγχάνεται η κοινή χρήση δεδομένων μεταξύ διαφορετικών συσκευών. Η ευελιξία του PROFIBUS παρέχει βολικές συνθήκες για την επέκταση του συστήματος. Το σχέδιο σχεδιασμού συστήματος με βιομηχανικό fieldbus ως πυρήνα θα γίνει η κύρια τάση των βιομηχανικών εφαρμογών.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Φεβρουαρίου 2022
