O banco de probas de modelos de turbinas hidráulicas xoga un papel importante no desenvolvemento da tecnoloxía hidroeléctrica. É un equipo importante para mellorar a calidade dos produtos hidroeléctricos e optimizar o rendemento das unidades. A produción de calquera turbina debe primeiro desenvolver un modelo de turbina e probalo simulando os medidores de altura real da central hidroeléctrica no banco de probas de maquinaria hidráulica de alta altura. Se todos os datos cumpren os requisitos dos usuarios, a turbina pode producirse oficialmente. Polo tanto, algúns fabricantes estranxeiros de equipos hidroeléctricos teñen varios bancos de probas de altura de auga alta para satisfacer as necesidades de diversas funcións. Por exemplo, a empresa francesa neyrpic ten cinco bancos de probas de modelos avanzados de alta precisión; Hitachi e Toshiba teñen cinco bancos de probas de modelos cunha altura de auga de máis de 50 m. De acordo coas necesidades da produción, un gran instituto de investigación de maquinaria eléctrica deseñou un banco de probas de altura de auga alta con funcións completas e alta precisión, que pode realizar probas de modelos en maquinaria hidráulica tubular, de fluxo mixto, de fluxo axial e reversible respectivamente, e a altura de auga pode alcanzar os 150 m. O banco de probas pode adaptarse á proba de modelos de unidades verticais e horizontais. O banco de probas está deseñado con dúas estacións A e B. Cando a estación A funciona, instálase a estación B, o que pode acurtar o ciclo de proba. As dúas estacións A e B comparten un conxunto de sistema de control eléctrico e sistema de proba. O sistema de control eléctrico toma PROFIBUS como núcleo, o PLC NAIS fp10sh como controlador principal e o IPC (computadora de control industrial) realiza un control centralizado. O sistema adopta a tecnoloxía de bus de campo para realizar o modo de control totalmente dixital avanzado, o que garante a fiabilidade, a seguridade e o sinxelo mantemento do sistema. É un sistema de control de probas de maquinaria de conservación de auga cun alto grao de automatización en China. Composición do sistema de control
O banco de probas de alta presión consta de dous motores de bomba cunha potencia de 550 kW e un rango de velocidade de 250 ~ 1100 r/min, que aceleran o fluxo de auga na tubaxe ata os medidores de presión de auga que require o usuario e manteñen a presión de auga funcionando sen problemas. Os parámetros do rodete son monitorizados polo dinamómetro. A potencia do motor do dinamómetro é de 500 kW, a velocidade está entre 300 ~ 2300 r/min e hai un dinamómetro nas estacións a e B. O principio do banco de probas de maquinaria hidráulica de alta presión móstrase na Figura 1. O sistema require que a precisión do control do motor sexa inferior ao 0,5 % e que o MTBF sexa superior a 5000 horas. Despois de moita investigación, seleccionouse o sistema de regulación de velocidade DCS500 CC producido por unha empresa coñecida como * * *. O DCS500 pode recibir comandos de control de dúas maneiras. Unha é recibir sinais de 4 ~ 20 mA para cumprir os requisitos de velocidade; O segundo é engadir un módulo PROFIBUS DP para recibir en modo dixital e cumprir cos requisitos de velocidade. O primeiro método ten un control sinxelo e un prezo baixo, pero verá perturbacións na transmisión de corrente e afectará á precisión do control; aínda que o segundo método é caro, pode garantir a precisión dos datos e a precisión do control no proceso de transmisión. Polo tanto, o sistema adopta catro DCS500 para controlar dous dinamómetros e dous motores de bombas de auga respectivamente. Como estación escrava PROFIBUS DP, os catro dispositivos comunícanse co PLC da estación mestra en modo mestre-escravo. O PLC controla o arranque/parada do dinamómetro e do motor da bomba de auga, transmite a velocidade de funcionamento do motor ao DCS500 a través de PROFIBUS DP e obtén o estado de funcionamento e os parámetros do motor do DCS500.
O PLC selecciona o módulo afp37911 producido por NAIS Europe como estación mestra, que admite os protocolos FMS e DP ao mesmo tempo. O módulo é a estación principal do FMS, que realiza a comunicación principal en modo principal co IPC e o sistema de adquisición de datos; tamén é a estación mestra DP, que realiza a comunicación mestre-escravo co DCS500.
Todos os parámetros do dinamómetro recolleranse e mostraranse na pantalla a través da tecnoloxía de bus VXI (os demais parámetros serán recollidos pola empresa VXI). O IPC conéctase co sistema de adquisición de datos a través do FMS para completar a comunicación. A composición de todo o sistema móstrase na Figura 2.
1.1 bus de campo PROFIBUS é un estándar formulado por 13 empresas e 5 institucións de investigación científica no proxecto de desenvolvemento conxunto. Foi incluído na norma europea en50170 e é un dos estándares de bus de campo industrial recomendados na China. Inclúe as seguintes formas:
·PROFIBUS FMS resolve as tarefas de comunicación xerais a nivel de taller, proporciona un gran número de servizos de comunicación e completa as tarefas de comunicación cíclicas e non cíclicas cunha velocidade de transmisión media. O módulo Profibus do NAIS admite unha velocidade de comunicación de 1,2 Mbps e non o modo de comunicación cíclica. Só pode comunicarse con outras estacións mestras FMS mediante unha conexión mestra MMA de transmisión de datos non cíclica e o módulo non é compatible con FMS. Polo tanto, non pode usar só unha forma de PROFIBUS no deseño do esquema.
·PROFIBUS-DP A conexión de comunicación optimizada de alta velocidade e barata está deseñada para a comunicación entre o sistema de control automático e as E/S descentralizadas a nivel de equipo. Debido a que DP e FMS adoptan o mesmo protocolo de comunicación, poden coexistir no mesmo segmento de rede. Entre NAIS e a, msaz transmisión de datos non cíclica conexión mestre-escravo a estación escrava non se comunica activamente.
·PROFIBUS PA tecnoloxía de transmisión intrinsecamente segura estándar especialmente deseñada para a automatización de procesos realiza os procedementos de comunicación especificados na norma IEC 1158-2 para ocasións con altos requisitos de seguridade e estacións alimentadas polo bus. O medio de transmisión utilizado no sistema é un par trenzado blindado con cobre o protocolo de comunicación é RS485 e a velocidade de comunicación é de 500 kbps. A aplicación do bus de campo industrial ofrece unha garantía para a seguridade e a fiabilidade do sistema.
1.2 Ordenador de control industrial IPC
O ordenador de control industrial superior adopta o ordenador de control industrial Taiwan Advantech con sistema operativo de estación de traballo Windows NT4.0. O software de configuración industrial WinCC da empresa Siemens utilízase para mostrar a información sobre o estado de funcionamento do sistema na pantalla grande e representar graficamente o fluxo e o bloqueo da tubaxe. Todos os datos transmítense desde o PLC a través de PROFIBUS. O IPC está equipado internamente cunha tarxeta de rede Profiboard producida pola empresa alemá Softing, que está especialmente deseñada para PROFIBUS. Mediante o software de configuración proporcionado por Softing, pódese completar a rede, establecer a relación de comunicación de rede Cr (relación de comunicación) e o dicionario de obxectos OD (dicionario de obxectos). WINCC é producido por Siemens. Só admite a conexión directa co PLC S5/S7 da empresa e só pode comunicarse con outros PLC a través da tecnoloxía DDE proporcionada por Windows. A empresa Softing proporciona software de servidor DDE para realizar a comunicación PROFIBUS con WinCC.
1.3 PLC
Selecciónase Fp10sh da empresa NAIS como PLC.
2 funcións do sistema de control
Ademais de controlar dous motores de bombas de auga e dous dinamómetros, o sistema de control tamén precisa controlar 28 válvulas eléctricas, 4 motores de peso, 8 motores de bombas de aceite, 3 motores de bombas de baleiro, 4 motores de bombas de drenaxe de aceite e 2 válvulas solenoides de lubricación. A dirección do fluxo e o fluxo de auga contrólanse mediante o interruptor de válvulas para cumprir cos requisitos de proba dos usuarios.
2.1 altura constante
Axuste a velocidade da bomba de auga: manteña estable a un determinado valor para que a altura da auga sexa segura nese momento; axuste a velocidade do dinamómetro a un determinado valor e recolla os datos relevantes despois de que as condicións de traballo sexan estables durante 2 a 4 minutos. Durante a proba, é necesario manter a altura da auga sen cambios. Colóquese un disco de código no motor da bomba de auga para recoller a velocidade do motor, de xeito que o DCS500 forme un control de bucle pechado. A velocidade da bomba de auga introdúcese mediante o teclado do IPC.
2.2 velocidade constante
Axuste a velocidade do dinamómetro para que sexa estable a un determinado valor. Neste momento, a velocidade do dinamómetro é constante; axuste a velocidade da bomba a un determinado valor (é dicir, axuste a altura) e recolla os datos relevantes despois de que as condicións de traballo sexan estables durante 2 ~ 4 minutos. O DCS500 forma un circuíto pechado para a velocidade do dinamómetro para estabilizar a velocidade do dinamómetro.
2.3 proba de fuxida
Axuste a velocidade do dinamómetro a un determinado valor e manteña a velocidade do dinamómetro sen cambios. Axuste a velocidade da bomba de auga para que o par de saída do dinamómetro sexa próximo a cero (nestas condicións de traballo, o dinamómetro funciona para a xeración de enerxía e o funcionamento eléctrico) e recompile os datos relevantes. Durante a proba, é necesario que a velocidade do motor da bomba de auga permaneza sen cambios e que o DCS500 axústese.
2.4 calibración de fluxo
O sistema está equipado con dous tanques de corrección de fluxo para calibrar o medidor de fluxo no sistema. Antes da calibración, primeiro determine o valor de fluxo marcado e, a continuación, arranque o motor da bomba de auga e axuste continuamente a velocidade do motor da bomba de auga. Neste momento, preste atención ao valor de fluxo. Cando o valor de fluxo alcance o valor requirido, estabilícese o motor da bomba de auga á velocidade actual (neste momento, a auga circula na tubaxe de calibración). Axuste o tempo de conmutación do deflector. Unha vez que as condicións de traballo sexan estables, active a válvula solenoide, inicie a temporización e cambie a auga na tubaxe ao tanque de corrección ao mesmo tempo. Cando remate o tempo de conmutación, a válvula solenoide desconéctase. Neste momento, a auga volve cambiar á tubaxe de calibración. Reduza a velocidade do motor da bomba de auga, estabilíceo a unha determinada velocidade e lea os datos relevantes. A continuación, drene a auga e calibre o seguinte punto.
2.5 conmutación manual/automática sen interrupcións
Para facilitar o mantemento e a depuración do sistema, deseñouse un teclado manual. O operador pode controlar a acción dunha válvula de forma independente a través do teclado, que non está restrinxido por bloqueos. O sistema adopta o módulo de E/S remotas NAIS, que pode facer que o teclado funcione en diferentes lugares. Durante a conmutación manual/automática, o estado da válvula permanece inalterado.
O sistema adopta un PLC como controlador principal, o que simplifica o sistema e garante unha alta fiabilidade e un mantemento sinxelo; PROFIBUS realiza unha transmisión completa de datos, evita as interferencias electromagnéticas e fai que o sistema cumpra os requisitos de precisión do deseño; realízase o intercambio de datos entre diferentes dispositivos; a flexibilidade de PROFIBUS proporciona condicións convenientes para a expansión do sistema. O esquema de deseño do sistema co bus de campo industrial como núcleo converterase na corrente principal da aplicación industrial.
Data de publicación: 17 de febreiro de 2022
