El banco de pruebas de modelos de turbinas hidráulicas juega un papel importante en el desarrollo de la tecnología hidroeléctrica.Es un equipo importante para mejorar la calidad de los productos hidroeléctricos y optimizar el rendimiento de las unidades.La producción de cualquier rodete primero debe desarrollar un rodete modelo y probar el modelo simulando los medidores de altura reales de la central hidroeléctrica en el banco de pruebas de maquinaria hidráulica de altura elevada.Si todos los datos cumplen con los requisitos de los usuarios, el corredor se puede producir oficialmente.Por lo tanto, algunos fabricantes extranjeros de equipos hidroeléctricos tienen varios bancos de prueba de cabeza de agua alta para satisfacer las necesidades de varias funciones.Por ejemplo, la empresa francesa neyrpic tiene cinco bancos de prueba de modelos avanzados de alta precisión;Hitachi y Toshiba tienen cinco bancos de prueba modelo con una cabeza de agua de más de 50 m.De acuerdo con las necesidades de producción, un gran instituto de investigación de maquinaria eléctrica ha diseñado un banco de pruebas de alta carga de agua con funciones completas y alta precisión, que puede llevar a cabo pruebas modelo en maquinaria hidráulica reversible, tubular, de flujo mixto, de flujo axial y respectivamente, y la altura del agua puede alcanzar los 150 m.El banco de pruebas puede adaptarse al ensayo de modelos de unidades verticales y horizontales.El banco de pruebas está diseñado con dos estaciones a y B. Cuando la estación a funciona, se instala la estación B, lo que puede acortar el ciclo de prueba.A. B dos estaciones comparten un conjunto de sistema de control eléctrico y sistema de prueba.El sistema de control eléctrico toma PROFIBUS como núcleo, NAIS fp10sh PLC como controlador principal e IPC (computadora de control industrial) realiza el control centralizado.El sistema adopta tecnología de bus de campo para realizar el modo de control digital avanzado, que garantiza la confiabilidad, seguridad y fácil mantenimiento del sistema.Es un sistema de control de prueba de maquinaria de conservación de agua con alto grado de automatización en China.Composición del sistema de control
El banco de pruebas de altura de agua alta consta de dos motores de bomba con una potencia de 550 KW y un rango de velocidad de 250 ~ 1100 r/min, que aceleran el flujo de agua en la tubería hasta los metros de altura de agua requeridos por el usuario y mantienen la altura de agua en funcionamiento suavemente.Los parámetros del corredor son monitoreados por el dinamómetro.La potencia del motor del dinamómetro es de 500kW, la velocidad está entre 300 ~ 2300r / min, y hay un dinamómetro en las estaciones a y B. El principio del banco de prueba de maquinaria hidráulica de cabeza alta se muestra en la Figura 1. El sistema requiere que el la precisión del control del motor es inferior al 0,5% y el MTBF es superior a 5000 horas.Después de mucha investigación, se selecciona el sistema de regulación de velocidad DCS500 DC producido por una empresa * * *.DCS500 puede recibir comandos de control de dos maneras.Uno es recibir señales de 4 ~ 20 mA para cumplir con los requisitos de velocidad;El segundo es agregar el módulo PROFIBUS DP para recibir en modo digital para cumplir con los requisitos de velocidad.El primer método tiene un control simple y un precio bajo, pero se verá perturbado en la transmisión actual y afectará la precisión del control;Aunque el segundo método es costoso, puede garantizar la precisión de los datos y controlar la precisión en el proceso de transmisión.Por lo tanto, el sistema adopta cuatro DCS500 para controlar dos dinamómetros y dos motores de bomba de agua respectivamente.Como estación esclava PROFIBUS DP, los cuatro dispositivos se comunican con el PLC de la estación maestra en modo maestro-esclavo.El PLC controla el arranque/parada del dinamómetro y el motor de la bomba de agua, transmite la velocidad de funcionamiento del motor al DCS500 a través de PROFIBUS DP y obtiene el estado de funcionamiento del motor y los parámetros del DCS500.
PLC selecciona el módulo afp37911 producido por NAIS Europe como la estación maestra, que admite los protocolos FMS y DP al mismo tiempo.El módulo es la estación principal de FMS, que realiza la comunicación del modo principal principal con IPC y el sistema de adquisición de datos;También es la estación maestra DP, que realiza la comunicación maestro-esclavo con DCS500.
Todos los parámetros del dinamómetro se recopilarán y mostrarán en la pantalla a través de VXI Bus Technology (otros parámetros serán recopilados por la empresa VXI).IPC se conecta con el sistema de adquisición de datos a través de FMS para completar la comunicación.La composición de todo el sistema se muestra en la Figura 2.
1.1 fieldbus PROFIBUS es un estándar formulado por 13 empresas y 5 instituciones de investigación científica en el proyecto de desarrollo conjunto.Ha sido incluido en el estándar europeo en50170 y es uno de los estándares de bus de campo industrial recomendados en China.Incluye los siguientes formularios:
·PROFIBUS FMS resuelve las tareas generales de comunicación a nivel de taller, proporciona una gran cantidad de servicios de comunicación y completa las tareas de comunicación cíclica y no cíclica con una velocidad de transmisión media.El módulo Profibus de NAIS admite la velocidad de comunicación de 1,2 Mbps y no admite el modo de comunicación cíclica.Solo puede comunicarse con otras estaciones maestras FMS mediante MMA transmisión de datos no cíclica conexión maestra y el módulo no es compatible con FMS.Por lo tanto, no puede usar solo una forma de PROFIBUS en el diseño del esquema.
·PROFIBUS-DP La conexión de comunicación económica y de alta velocidad optimizada está diseñada para la comunicación entre el sistema de control automático y las E/S descentralizadas a nivel de equipo. Debido a que DP y FMS adoptan el mismo protocolo de comunicación, pueden coexistir en el mismo segmento de red.Entre NAIS y a, msaz transmisión de datos no cíclica conexión maestro-esclavo la estación esclava no se comunica activamente.
·PROFIBUS PA tecnología de transmisión estándar intrínsecamente segura especialmente diseñada para la automatización de procesos realiza los procedimientos de comunicación especificados en iec1158-2 para ocasiones con altos requisitos de seguridad y estaciones alimentadas por el bus.El medio de transmisión utilizado en el sistema es par trenzado blindado de cobre, el protocolo de comunicación es RS485 y la velocidad de comunicación es de 500 kbps.La aplicación de bus de campo industrial proporciona una garantía para la seguridad y confiabilidad del sistema.
1.2 Ordenador de control industrial IPC
La computadora de control industrial superior adopta la computadora de control industrial Advantech de Taiwán con el sistema operativo de la estación de trabajo Windows NT4 0 El software de configuración industrial WinCC de la compañía Siemens se usa para mostrar la información de las condiciones de funcionamiento del sistema en la pantalla grande y representar gráficamente el flujo de la tubería y bloqueo.Todos los datos se transmiten desde el PLC a través de PROFIBUS.IPC está equipado internamente con una tarjeta de red profiboard producida por la empresa alemana de softing, que está especialmente diseñada para PROFIBUS.A través del software de configuración proporcionado por softing, se puede completar la creación de redes, se puede establecer la relación de comunicación de red Cr (relación de comunicación) y el diccionario de objetos OD (diccionario de objetos).WINCC es producido por Siemens.Solo admite conexión directa con el PLC S5/S7 de la empresa y solo puede comunicarse con otros PLC a través de la tecnología DDE proporcionada por Windows.La empresa Softing proporciona software de servidor DDE para realizar la comunicación PROFIBUS con WinCC.
1.3 autómata
Fp10sh de la empresa NAIS se selecciona como PLC.
2 funciones del sistema de control
Además de controlar dos motores de bomba de agua y dos dinamómetros, el sistema de control también necesita controlar 28 válvulas eléctricas, 4 motores de peso, 8 motores de bomba de aceite, 3 motores de bomba de vacío, 4 motores de bomba de drenaje de aceite y 2 electroválvulas de lubricación.La dirección del flujo y el flujo de agua se controlan a través del interruptor de válvulas para cumplir con los requisitos de prueba de los usuarios.
2.1 cabeza constante
Ajuste la velocidad de la bomba de agua: hágala estable en un cierto valor, y la altura del agua es cierta en este momento;Ajuste la velocidad del dinamómetro a un cierto valor y recopile datos relevantes después de que las condiciones de trabajo sean estables durante 2 ~ 4 minutos.Durante la prueba, se requiere mantener la columna de agua sin cambios.Se coloca un disco de código en el motor de la bomba de agua para recopilar la velocidad del motor, de modo que el DCS500 forme un control de circuito cerrado.La velocidad de la bomba de agua se ingresa mediante el teclado IPC.
2.2 velocidad constante
Ajuste la velocidad del dinamómetro para que sea estable en un cierto valor.En este momento, la velocidad del dinamómetro es constante;Ajuste la velocidad de la bomba a un cierto valor (es decir, ajuste el cabezal) y recopile datos relevantes después de que las condiciones de trabajo sean estables durante 2 ~ 4 minutos.DCS500 forma un circuito cerrado para la velocidad del dinamómetro para estabilizar la velocidad del dinamómetro.
2.3 prueba de fuga
Ajuste la velocidad del dinamómetro a un cierto valor y mantenga la velocidad del dinamómetro sin cambios ajuste la velocidad de la bomba de agua para que el par de salida del dinamómetro sea cercano a cero (bajo esta condición de funcionamiento, el dinamómetro opera para generar energía y operación eléctrica), y recopilar datos relevantes.Durante la prueba, se requiere que la velocidad del motor de la bomba de agua permanezca sin cambios y ajustada por DCS500.
2.4 calibración de flujo
El sistema está equipado con dos tanques de corrección de flujo para calibrar el medidor de flujo en el sistema.Antes de la calibración, primero determine el valor de flujo marcado, luego encienda el motor de la bomba de agua y ajuste continuamente la velocidad del motor de la bomba de agua.En este momento, preste atención al valor del flujo.Cuando el valor del flujo alcance el valor requerido, estabilice el motor de la bomba de agua a la velocidad actual (en este momento, el agua circula en la tubería de calibración).Configure el tiempo de conmutación del deflector.Después de que las condiciones de trabajo sean estables, encienda la válvula solenoide, comience a cronometrar y cambie el agua en la tubería al tanque de corrección al mismo tiempo.Cuando se acaba el tiempo de sincronización, la válvula solenoide se desconecta.En este momento, el agua se cambia nuevamente a la tubería de calibración.Reduzca la velocidad del motor de la bomba de agua, estabilícelo a cierta velocidad y lea los datos relevantes.Luego drene el agua y calibre el siguiente punto.
2.5 conmutación manual/automática sin perturbaciones
Para facilitar el mantenimiento y depuración del sistema, se diseña un teclado manual para el sistema.El operador puede controlar la acción de una válvula de forma independiente a través del teclado, que no está limitado por el enclavamiento.El sistema adopta el módulo de E/S remotas NAIS, que puede hacer que el teclado funcione en diferentes lugares.Durante el cambio manual/automático, el estado de la válvula permanece sin cambios.
El sistema adopta PLC como controlador principal, lo que simplifica el sistema y asegura la alta confiabilidad y fácil mantenimiento del sistema;PROFIBUS realiza una transmisión de datos completa, evita la interferencia electromagnética y hace que el sistema cumpla con los requisitos de precisión del diseño;Se realiza el intercambio de datos entre diferentes dispositivos;La flexibilidad de PROFIBUS proporciona condiciones convenientes para la expansión del sistema.El esquema de diseño del sistema con bus de campo industrial como núcleo se convertirá en la corriente principal de la aplicación industrial.
Hora de publicación: 17-feb-2022
