Hydrauliturbiinimallin testipenkillä on tärkeä rooli vesivoimateknologian kehittämisessä. Se on tärkeä laite vesivoimatuotteiden laadun parantamiseksi ja yksiköiden suorituskyvyn optimoimiseksi. Minkä tahansa juoksupenkin tuotantoa varten on ensin kehitettävä mallijuoksupenkki ja testattava malli simuloimalla vesivoimalaitoksen todellisia painemittareita korkeapainehydraulisten koneiden testipenkillä. Jos kaikki tiedot täyttävät käyttäjien vaatimukset, juoksupenkki voidaan virallisesti tuottaa. Siksi joillakin ulkomaisilla vesivoimalaitteiden valmistajilla on useita korkeapainetestipenkkejä erilaisten toimintojen tarpeisiin. Esimerkiksi ranskalaisella Neyrpic-yrityksellä on viisi edistynyttä ja tarkkaa mallitestipenkkiä; Hitachilla ja Toshiballa on viisi mallitestipenkkiä, joiden vesipatsas on yli 50 m. Tuotannon tarpeiden mukaan suuri sähkökoneiden tutkimuslaitos on suunnitellut täysillä toiminnoilla ja erittäin tarkan korkeapainetestipenkin, jolla voidaan suorittaa mallitestejä putkimaisille, sekavirtaus-, aksiaalivirtaus- ja käännettävissä hydraulisille koneille, ja vesipatsas voi olla jopa 150 m. Testipenkki soveltuu sekä pystysuuntaisten että vaakasuorien yksiköiden mallitesteihin. Testipenkki on suunniteltu siten, että siinä on kaksi asemaa A ja B. Kun asema A on toiminnassa, asennetaan asema B, mikä voi lyhentää testisykliä. A ja B kaksi asemaa jakavat yhden sähköisen ohjausjärjestelmän ja testausjärjestelmän. Sähköisen ohjausjärjestelmän ytimessä on PROFIBUS, pääohjaimena NAIS fp10sh PLC ja keskitetyn ohjauksen toteuttaa IPC (teollisuusohjaustietokone). Järjestelmässä käytetään kenttäväylätekniikkaa edistyneen täysin digitaalisen ohjaustilan toteuttamiseksi, mikä varmistaa järjestelmän luotettavuuden, turvallisuuden ja helpon ylläpidon. Se on Kiinassa valmistettu vedensäästökoneiden testausohjausjärjestelmä, jolla on korkea automatisointiaste. Ohjausjärjestelmän kokoonpano
Korkean vedenkorkeuden testipenkki koostuu kahdesta 550 kW:n tehoisesta ja 250–1100 rpm:n nopeusalueesta pumppumoottorista, jotka kiihdyttävät veden virtausta putkistossa käyttäjän tarvitsemiin vedenkorkeuden mittareihin ja pitävät vedenkorkeuden tasaisena. Dynamometri valvoo juoksijan parametreja. Dynamometrin moottorin teho on 500 kW, nopeus on 300–2300 rpm, ja asemilla a ja B on yksi dynamometri. Korkean vedenkorkeuden hydraulikoneiden testipenkin periaate on esitetty kuvassa 1. Järjestelmä vaatii moottorin ohjaustarkkuuden olevan alle 0,5 % ja MTBF:n yli 5000 tuntia. Paljon tutkimustyön jälkeen valittiin erään yrityksen valmistama DCS500 DC-nopeudensäätöjärjestelmä. DCS500 voi vastaanottaa ohjauskomentoja kahdella tavalla. Yksi tapa on vastaanottaa 4–20 mA:n signaaleja nopeusvaatimusten täyttämiseksi; Toinen on PROFIBUS DP -moduulin lisääminen digitaalisen vastaanoton mahdollistamiseksi nopeusvaatimusten täyttämiseksi. Ensimmäisellä menetelmällä on yksinkertainen ohjaus ja edullinen hinta, mutta se häiritsee virransiirtoa ja vaikuttaa ohjauksen tarkkuuteen. Vaikka toinen menetelmä on kallis, se voi varmistaa tiedon tarkkuuden ja ohjauksen tarkkuuden siirtoprosessissa. Siksi järjestelmässä on neljä DCS500-laitetta ohjaamaan kahta dynamometriä ja kahta vesipumpun moottoria. PROFIBUS DP -apulaisasemana nämä neljä laitetta kommunikoivat pääaseman PLC:n kanssa master-slave-tilassa. PLC ohjaa dynamometrin ja vesipumpun moottorin käynnistystä/pysäytystä, lähettää moottorin käyntinopeuden DCS500:lle PROFIBUS DP:n kautta ja hakee moottorin käyntitilan ja parametrit DCS500:lta.
PLC valitsee NAIS Europen valmistaman afp37911-moduulin pääasemaksi, joka tukee samanaikaisesti FMS- ja DP-protokollia. Moduuli on FMS:n pääasema, joka toteuttaa päätilan tietoliikenteen IPC:n ja tiedonkeruujärjestelmän kanssa. Se on myös DP-pääasema, joka toteuttaa isäntä-orja-tiedonsiirron DCS500:n kanssa.
Kaikki dynamometrin parametrit kerätään ja näytetään näytöllä VXI-väylätekniikan kautta (muut parametrit kerää VXI-yritys). IPC yhdistyy tiedonkeruujärjestelmään FMS:n kautta kommunikaation loppuun saattamiseksi. Koko järjestelmän kokoonpano on esitetty kuvassa 2.
1.1 Fieldbus PROFIBUS on standardi, jonka 13 yritystä ja 5 tieteellistä tutkimuslaitosta ovat laatineet yhteisessä kehityshankkeessa. Se on lueteltu eurooppalaisessa standardissa en50170 ja on yksi Kiinassa suositelluista teollisuuden kenttäväylästandardeista. Se sisältää seuraavat muodot:
·PROFIBUS FMS ratkaisee yleiset tiedonsiirtotehtävät korjaamotasolla, tarjoaa suuren määrän tiedonsiirtopalveluita ja suorittaa sykliset ja ei-sykliset tiedonsiirtotehtävät keskisuurella siirtonopeudella. NAIS:n Profibus-moduuli tukee 1,2 Mbps:n tiedonsiirtonopeutta eikä tue syklistä tiedonsiirtotilaa. Se voi kommunikoida muiden FMS-pääasemien kanssa vain käyttämällä MMA:ta (ei-syklistä tiedonsiirtoa) (master-yhteys), eikä moduuli ole yhteensopiva FMS:n kanssa. Siksi se ei voi käyttää vain yhtä PROFIBUS-muotoa piirisuunnittelussa.
·PROFIBUS-DP optimoitu nopea ja edullinen tietoliikenneyhteys on suunniteltu automaattisen ohjausjärjestelmän ja laitetason hajautetun I/O:n väliseen tiedonsiirtoon. Koska DP ja FMS käyttävät samaa tietoliikenneprotokollaa, ne voivat esiintyä samassa verkkosegmentissä. NAIS:n ja a, msaz ei-syklinen tiedonsiirto master-slave-yhteys orja-asema ei kommunikoi aktiivisesti.
·PROFIBUS PA on luonnostaan turvallinen tiedonsiirtotekniikka, joka on erityisesti suunniteltu prosessiautomaatioon ja joka toteuttaa standardin IEC1158-2 mukaiset tiedonsiirtomenettelyt korkeita turvallisuusvaatimuksia vaativiin tilanteisiin ja väylän kautta syöttämille asemille. Järjestelmässä käytetty tiedonsiirtoväline on kuparisuojattu kierretty parikaapeli, tiedonsiirtoprotokolla on RS485 ja tiedonsiirtonopeus on 500 kbps. Teollisuuskenttäväylän käyttö takaa järjestelmän turvallisuuden ja luotettavuuden.
1.2 IPC-teollisuusohjaustietokone
Ylempi teollisuusohjaustietokone käyttää Taiwanin Advantechin teollisuusohjaustietokonetta , jossa on Windows NT4 0 -työasemakäyttöjärjestelmä Siemensin WinCC-teollisuuskonfigurointiohjelmistoa, jota käytetään järjestelmän toimintatilan tietojen näyttämiseen suurella näytöllä ja putkiston virtauksen ja tukoksen graafiseen esittämiseen. Kaikki tiedot lähetetään PLC:stä PROFIBUS-väylän kautta. IPC on sisäisesti varustettu saksalaisen softing-yrityksen valmistamalla Profiboard-verkkokortilla, joka on erityisesti suunniteltu PROFIBUSia varten. softing-yrityksen toimittaman konfigurointiohjelmiston avulla voidaan suorittaa verkkoyhteydet, muodostaa verkkoyhteys Cr (tietoliikennesuhde) ja objektisanakirja OD (objektisanakirja). WINCC on Siemensin valmistama. Se tukee vain suoraa yhteyttä yrityksen S5/S7 PLC:hen ja voi kommunikoida muiden PLC:iden kanssa vain Windowsin tarjoaman DDE-tekniikan kautta. softing-yritys tarjoaa DDE-palvelinohjelmiston PROFIBUS-tiedonsiirron toteuttamiseksi WinCC:n kanssa.
1.3 PLC
NAIS-yhtiön Fp10sh valitaan osakeyhtiöksi.
2 ohjausjärjestelmän toimintoa
Kahden vesipumppumoottorin ja kahden dynamometrin lisäksi ohjausjärjestelmän on ohjattava myös 28 sähköventtiiliä, 4 painomoottoria, 8 öljypumppumoottoria, 3 tyhjiöpumppumoottoria, 4 öljynpoistopumpun moottoria ja 2 voitelusolenoidiventtiiliä. Veden virtaussuuntaa ja -määrää ohjataan venttiilikytkimellä käyttäjien testivaatimusten täyttämiseksi.
2.1 vakiokorkeus
Säädä vesipumpun nopeutta: aseta se vakaaksi tietylle arvolle, jotta vedenkorkeus pysyy varmasti. Säädä dynamometrin nopeus tiettyyn arvoon ja kerää asiaankuuluvat tiedot sen jälkeen, kun toimintaolosuhteet ovat olleet vakaat 2–4 minuuttia. Testin aikana vedenkorkeutta on pidettävä muuttumattomana. Vesipumpun moottoriin asetetaan koodilevy moottorin nopeuden keräämiseksi, jotta DCS500 muodostaa suljetun silmukan ohjauksen. Vesipumpun nopeus syötetään IPC-näppäimistöllä.
2.2 vakionopeus
Säädä dynamometrin nopeutta, jotta se pysyy vakaana tietyssä arvossa. Tällöin dynamometrin nopeus on vakio. Säädä pumpun nopeus tiettyyn arvoon (eli säädä nostokorkeutta) ja kerää asiaankuuluvat tiedot, kun käyttöolosuhteet ovat vakiintuneet 2–4 minuutin ajan. DCS500 muodostaa suljetun silmukan dynamometrin nopeudelle dynamometrin nopeuden vakauttamiseksi.
2.3 karkaamistesti
Säädä dynamometrin nopeutta tiettyyn arvoon ja pidä dynamometrin nopeus muuttumattomana. Säädä vesipumpun nopeutta niin, että dynamometrin lähtömomentti on lähellä nollaa (tässä toimintatilassa dynamometri toimii sähköntuotantoon ja sähkökäyttöön) ja kerää asiaankuuluvat tiedot. Testin aikana vesipumpun moottorin nopeuden on pysyttävä muuttumattomana ja sitä säädetään DCS500:lla.
2.4 virtauskalibrointi
Järjestelmässä on kaksi virtauksen korjaussäiliötä järjestelmän virtausmittarin kalibrointia varten. Ennen kalibrointia määritä ensin merkitty virtausarvo, käynnistä sitten vesipumpun moottori ja säädä vesipumpun moottorin nopeutta jatkuvasti. Kiinnitä tällöin huomiota virtausarvoon. Kun virtausarvo saavuttaa vaaditun arvon, vakauta vesipumpun moottori nykyiselle nopeudelle (tällä hetkellä vesi kiertää kalibrointiputkessa). Aseta ohjaimen kytkentäaika. Kun toimintatila on vakiintunut, kytke solenoidiventtiili päälle, käynnistä ajastus ja kytke samanaikaisesti putken vesi korjaussäiliöön. Kun ajastusaika on kulunut umpeen, solenoidiventtiili irrotetaan. Tällöin vesi kytketään takaisin kalibrointiputkeen. Vähennä vesipumpun moottorin nopeutta, vakauta se tiettyyn nopeuteen ja lue asiaankuuluvat tiedot. Tyhjennä sitten vesi ja kalibroi seuraava piste.
2.5 manuaalinen / automaattinen häiriötön kytkentä
Järjestelmän huollon ja virheenkorjauksen helpottamiseksi järjestelmään on suunniteltu manuaalinen näppäimistö. Käyttäjä voi ohjata venttiilin toimintaa itsenäisesti näppäimistön avulla ilman lukitusrajoituksia. Järjestelmässä on NAIS-etä-I/O-moduuli, jonka avulla näppäimistöä voidaan käyttää eri paikoissa. Manuaalisen/automaattisen vaihdon aikana venttiilin tila pysyy muuttumattomana.
Järjestelmä käyttää PLC:tä pääohjaimena, mikä yksinkertaistaa järjestelmää ja varmistaa sen korkean luotettavuuden ja helpon ylläpidon; PROFIBUS toteuttaa täydellisen tiedonsiirron, välttää sähkömagneettiset häiriöt ja varmistaa, että järjestelmä täyttää suunnittelun tarkkuusvaatimukset; Tiedon jakaminen eri laitteiden välillä toteutuu; PROFIBUSin joustavuus tarjoaa kätevät edellytykset järjestelmän laajentamiselle. Järjestelmäsuunnittelu, jossa ytimenä on teollisuuskenttäväylä, tulee olemaan teollisten sovellusten valtavirtaa.
Julkaisun aika: 17. helmikuuta 2022
