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. Para a produción de calquera turbina, primeiro debe desenvolverse o modelo de turbina e o modelo pode probarse simulando o medidor de altura real da central hidroeléctrica no banco de probas de maquinaria hidráulica de alta altura. Se todos os datos cumpren os requisitos do usuario, o motor pode producirse formalmente. Polo tanto, algúns fabricantes de equipos hidroeléctricos coñecidos no estranxeiro teñen varios bancos de probas de alta altura que satisfán as necesidades de diversas funcións, como cinco bancos de probas de modelos avanzados de alta precisión da empresa inglesa francesa; Hitachi e Toshiba teñen cada un cinco bancos de probas de modelos con altura de auga superior a 50 m. De acordo coas necesidades de produción, un gran instituto de investigación de máquinas eléctricas deseñou un banco de probas de alta altura de auga 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. 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 (ordenador de control industrial) realiza un control centralizado. O sistema adopta a tecnoloxía de bus de campo para realizar o modo de control dixital completo avanzado, o que garante a fiabilidade, a seguridade e o sinxelo mantemento do sistema. É o sistema de control de probas de maquinaria hidráulica cun alto grao de automatización en China. Composición do sistema de control
O banco de probas de alta presión está composto por dous motores de bomba cunha potencia instalada de 550 kW e un rango de velocidade de rotación de 250-1100 r/min para acelerar o fluxo de auga na tubaxe ata o contador de presión que require o usuario e manter a presión funcionando sen problemas. Os parámetros do rodete son monitorizados polo dinamómetro. A potencia do motor do dinamómetro é de 500 kW e a velocidade de rotación está entre 300 e 2300 r/min. Hai un dinamómetro na estación A e na estación 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 tempo medio entre fallos (MTTF) sexa superior a 5000 horas. Despois de moita investigación, seleccionouse o sistema de control de velocidade CC DCS500. O DCS500 pode recibir comandos de control de dúas maneiras: unha é recibir sinais de 4-20 mA para cumprir os requisitos de velocidade; A outra é engadir un módulo PROFIBUS DP para cumprir co requisito de velocidade mediante a recepción en modo dixital. O primeiro método é sinxelo e económico, pero interferirá na transmisión actual, o que afectará á precisión do control; aínda que o segundo modo é caro, pode garantir a precisión dos datos no proceso de transmisión e a precisión do control. Polo tanto, o sistema usa 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, 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 e transmíteos ao IPC superior a través de PROFIBUS FMS para realizar unha monitorización en tempo real.
O PLC selecciona o módulo afp37911 producido por NAIS Europe como estación mestra, que admite os protocolos FMS e DP ao mesmo tempo. Este módulo é a estación principal do FMS e comunícase co IPC e o sistema de adquisición de datos en modo mestre mestre; Tamén é unha estación mestra DP, que realiza a comunicación mestre-escravo co DCS500.
O sistema de adquisición de datos adopta a tecnoloxía de bus VXI para recoller varios parámetros do dinamómetro e mostralos na pantalla grande, e formar * * * os resultados en táboas e gráficos (esta parte é completada por outras empresas). O IPC comunícase co sistema de adquisición de datos a través do FMS. A composición de todo o sistema móstrase na figura 2.
1.1 bus de campo PROFIBUS PROFIBUS é un estándar desenvolvido por 13 empresas como Siemens e AEC 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 industriais 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 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 admite o modo de comunicación cíclica só pode usar MMA transmisión de datos non cíclica conexión mestra comunicación con outras estacións mestras FMS e este módulo non é compatible con PROFIBUS FMS dunha empresa polo tanto, non se pode usar unha forma de PROFIBUS durante o deseño do esquema.
·PROFIBUS PA a tecnoloxía de transmisión intrinsecamente segura estándar especialmente deseñada para a automatización de procesos realiza o protocolo de comunicación especificado na norma IEC 1158-2 e utilízase en lugares 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 garante 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 Advantech de Taiwán; executa o sistema operativo de estación de traballo Windows NT4.0; adopta o software de configuración industrial WinCC de Siemens; a pantalla grande mostra as condicións de funcionamento e a información de cotización do sistema, e mostra graficamente o fluxo da canalización e as condicións de bloqueo. Todos os datos son transmitidos polo 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, pódese establecer a relación de comunicación de rede Cr (relación de comunicación) e pódese establecer o dicionario de obxectos OD (dicionario de obxectos). WINCC é producido por Siemens. Só admite a conexión directa cos PLC S5/S7 da empresa e só pode comunicarse con outros PLC a través da tecnoloxía DDE proporcionada por Windows. A empresa de software proporciona software de servidor DDE para realizar a comunicación PROFIBUS con WinCC.
1.3 PLC
Selecciónase Fp10sh da empresa NAIS como PLC.
(2) función 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 descarga de aceite e 2 válvulas solenoides de lubricación. A dirección do fluxo e o fluxo de auga contrólanse mediante o interruptor da válvula para cumprir cos requisitos de proba dos usuarios.
2.1 altura constante Axuste a velocidade de rotación da bomba de auga: faga que se manteña estable a un determinado valor e que a altura da auga sexa constante nese momento; axuste a velocidade do dinamómetro a un determinado valor. Despois de que as condicións de traballo sexan estables durante 2-4 minutos, recompile os datos relevantes. Durante a proba, é necesario manter a altura da auga sen cambios. Colóquese un disco de código no motor da bomba 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 IPC.
2.2 velocidade constante
Axuste a velocidade do dinamómetro para que sexa estable a un determinado valor e que a velocidade do dinamómetro sexa 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 de xeito que o par de saída do dinamómetro sexa aproximadamente cero (nesta condición de traballo, o dinamómetro funciona para a xeración de enerxía e o funcionamento eléctrico) e recolla os datos relevantes. Durante a proba, a velocidade do motor da bomba debe ser constante e estar regulada polo DCS500.
2.4 calibración de fluxo
O sistema está equipado con dous tanques de corrección de fluxo para calibrar os medidores de fluxo do sistema. Antes da calibración, primeiro determine o valor de fluxo marcado, despois arranque o motor da bomba de auga e axuste continuamente a velocidade de rotación do motor da bomba de auga. Neste momento, preste atención ao valor de fluxo. Cando o valor de fluxo alcance o valor requirido, estableza o motor da bomba de auga á velocidade de rotación 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 e inicie a temporización. Ao mesmo tempo, cambie a auga da tubaxe ao tanque de calibración. Cando remate o tempo de temporización, a válvula solenoide desconéctase. Neste momento, a auga cambie á tubaxe de calibración e a velocidade de rotación do motor da bomba de auga redúcese para estabilizarse a unha determinada velocidade. Lea os datos relevantes. Despois, 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 determinada válvula de forma independente a través do teclado sen estar limitado polo enclavamento. 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 o simplifica e garante unha alta fiabilidade e mantemento do sistema; 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 baseado no bus de campo industrial converterase na corrente principal da aplicación industrial.
Data de publicación: 24 de agosto de 2022
