जलविद्युत प्रौद्योगिकी के विकास में हाइड्रोलिक टरबाइन मॉडल परीक्षण मंच का महत्व

जलविद्युत प्रौद्योगिकी के विकास में हाइड्रोलिक टरबाइन मॉडल परीक्षण बेंच की महत्वपूर्ण भूमिका है। यह जलविद्युत उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार और इकाइयों के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। किसी भी टरबाइन के उत्पादन के लिए, सबसे पहले एक मॉडल टरबाइन विकसित करना और उच्च जलस्तर वाले हाइड्रोलिक मशीनरी परीक्षण-बेड पर जलविद्युत स्टेशन के वास्तविक जलस्तर का अनुकरण करके मॉडल का परीक्षण करना आवश्यक है। यदि सभी डेटा उपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, तो टरबाइन का आधिकारिक उत्पादन किया जा सकता है। इसलिए, कुछ विदेशी जलविद्युत उपकरण निर्माताओं के पास विभिन्न कार्यों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कई उच्च जलस्तर परीक्षण बेंच हैं। उदाहरण के लिए, फ्रांस की नेयरपिक कंपनी के पास पांच उन्नत उच्च-सटीकता वाले मॉडल परीक्षण बेंच हैं; हिताची और तोशिबा के पास 50 मीटर से अधिक जलस्तर वाले पांच मॉडल परीक्षण स्टैंड हैं। उत्पादन की आवश्यकताओं के अनुसार, एक बड़े विद्युत मशीनरी अनुसंधान संस्थान ने पूर्ण कार्यक्षमता और उच्च परिशुद्धता वाला एक उच्च जलस्तर परीक्षण-बेड डिज़ाइन किया है, जो क्रमशः ट्यूबलर, मिश्रित प्रवाह, अक्षीय प्रवाह और प्रतिवर्ती हाइड्रोलिक मशीनरी पर मॉडल परीक्षण कर सकता है, और जलस्तर 150 मीटर तक पहुंच सकता है। यह परीक्षण बेंच ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज इकाइयों के मॉडल परीक्षण के लिए अनुकूल है। टेस्ट बेंच को दो स्टेशनों A और B के साथ डिज़ाइन किया गया है। जब स्टेशन A काम करता है, तो स्टेशन B को चालू किया जाता है, जिससे परीक्षण चक्र छोटा हो जाता है। स्टेशन A और B एक ही विद्युत नियंत्रण प्रणाली और परीक्षण प्रणाली साझा करते हैं। विद्युत नियंत्रण प्रणाली में PROFIBUS मुख्य आधार है, NAIS fp10sh PLC मुख्य नियंत्रक है, और IPC (औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर) केंद्रीकृत नियंत्रण प्रदान करता है। यह प्रणाली उन्नत पूर्ण डिजिटल नियंत्रण मोड को साकार करने के लिए फील्डबस तकनीक का उपयोग करती है, जो प्रणाली की विश्वसनीयता, सुरक्षा और आसान रखरखाव सुनिश्चित करती है। यह चीन में उच्च स्तर के स्वचालन वाली जल संरक्षण मशीनरी परीक्षण नियंत्रण प्रणाली है। नियंत्रण प्रणाली की संरचना।

उच्च जलस्तर परीक्षण बेंच में 550 किलोवाट शक्ति और 250 ~ 1100 चक्कर/मिनट की गति सीमा वाले दो पंप मोटर होते हैं, जो उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक जलस्तर मीटर तक पाइपलाइन में पानी के प्रवाह को तेज करते हैं और जलस्तर को सुचारू रूप से बनाए रखते हैं। रनर के मापदंडों की निगरानी डायनेमोमीटर द्वारा की जाती है। डायनेमोमीटर की मोटर शक्ति 500 ​​किलोवाट है, गति 300 ~ 2300 चक्कर/मिनट के बीच है, और स्टेशन A और B पर एक-एक डायनेमोमीटर है। उच्च जलस्तर हाइड्रोलिक मशीनरी परीक्षण बेंच का सिद्धांत चित्र 1 में दर्शाया गया है। सिस्टम के लिए आवश्यक है कि मोटर नियंत्रण सटीकता 0.5% से कम हो और MTBF 5000 घंटे से अधिक हो। बहुत सारे शोध के बाद, एक कंपनी द्वारा निर्मित DCS500 DC गति विनियमन प्रणाली का चयन किया गया है। DCS500 दो तरीकों से नियंत्रण आदेश प्राप्त कर सकता है। एक तरीका है गति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए 4 ~ 20mA सिग्नल प्राप्त करना; दूसरा तरीका है गति संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिजिटल मोड में डेटा प्राप्त करने हेतु PROFIBUS DP मॉड्यूल जोड़ना। पहले तरीके में नियंत्रण सरल और लागत कम है, लेकिन इससे करंट ट्रांसमिशन में बाधा आ सकती है और नियंत्रण की सटीकता प्रभावित हो सकती है; हालांकि दूसरा तरीका महंगा है, लेकिन यह ट्रांसमिशन प्रक्रिया में डेटा की सटीकता और नियंत्रण की सटीकता सुनिश्चित करता है। इसलिए, सिस्टम में दो डायनेमोमीटर और दो वाटर पंप मोटरों को नियंत्रित करने के लिए चार DCS500 का उपयोग किया गया है। PROFIBUS DP स्लेव स्टेशन के रूप में, चारों डिवाइस मास्टर-स्लेव मोड में मास्टर स्टेशन PLC के साथ संचार करते हैं। PLC डायनेमोमीटर और वाटर पंप मोटर के स्टार्ट/स्टॉप को नियंत्रित करता है, PROFIBUS DP के माध्यम से मोटर की चलने की गति को DCS500 में संचारित करता है, और DCS500 से मोटर की चलने की स्थिति और पैरामीटर प्राप्त करता है।
पीएलसी ने एनएआईएस यूरोप द्वारा निर्मित एएफपी37911 मॉड्यूल को मास्टर स्टेशन के रूप में चुना है, जो एफएमएस और डीपी प्रोटोकॉल दोनों को एक साथ सपोर्ट करता है। यह मॉड्यूल एफएमएस का मुख्य स्टेशन है, जो आईपीसी और डेटा अधिग्रहण प्रणाली के साथ मुख्य मोड संचार स्थापित करता है; यह डीपी का मास्टर स्टेशन भी है, जो डीसीएस500 के साथ मास्टर-स्लेव संचार स्थापित करता है।
डायनेमोमीटर के सभी पैरामीटर VXI बस टेक्नोलॉजी के माध्यम से एकत्र किए जाएंगे और स्क्रीन पर प्रदर्शित किए जाएंगे (अन्य पैरामीटर VXI कंपनी द्वारा एकत्र किए जाएंगे)। IPC, FMS के माध्यम से डेटा अधिग्रहण प्रणाली से जुड़कर संचार को पूर्ण करता है। संपूर्ण प्रणाली की संरचना चित्र 2 में दर्शाई गई है।

1.1 फील्डबस PROFIBUS एक मानक है जिसे 13 कंपनियों और 5 वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों ने संयुक्त विकास परियोजना के तहत तैयार किया है। इसे यूरोपीय मानक en50170 में सूचीबद्ध किया गया है और यह चीन में अनुशंसित औद्योगिक फील्डबस मानकों में से एक है। इसमें निम्नलिखित रूप शामिल हैं:
PROFIBUS FMS कार्यशाला स्तर पर सामान्य संचार कार्यों को हल करता है, बड़ी संख्या में संचार सेवाएं प्रदान करता है, और मध्यम संचरण गति के साथ चक्रीय और गैर-चक्रीय संचार कार्यों को पूरा करता है। NAIS का Profibus मॉड्यूल 1.2mbps की संचार दर का समर्थन करता है और चक्रीय संचार मोड का समर्थन नहीं करता है। यह केवल MMA (गैर-चक्रीय डेटा संचरण) मास्टर कनेक्शन का उपयोग करके अन्य FMS मास्टर स्टेशनों के साथ संचार कर सकता है और यह मॉड्यूल FMS के साथ संगत नहीं है। इसलिए, योजना डिजाइन में PROFIBUS के केवल एक रूप का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
PROFIBUS-DP एक अनुकूलित उच्च-गति और किफायती संचार कनेक्शन है जिसे स्वचालित नियंत्रण प्रणाली और उपकरण स्तर के विकेन्द्रीकृत इनपुट/आउटपुट के बीच संचार के लिए डिज़ाइन किया गया है। DP और FMS एक ही संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं, इसलिए वे एक ही नेटवर्क सेगमेंट में सह-अस्तित्व में रह सकते हैं। NAIS और msaz के बीच गैर-चक्रीय डेटा संचरण होता है, जिसमें मास्टर-स्लेव कनेक्शन होता है और स्लेव स्टेशन सक्रिय रूप से संचार नहीं करता है।
·प्रोफिबस पीए एक मानक आंतरिक रूप से सुरक्षित ट्रांसमिशन तकनीक है जिसे विशेष रूप से प्रक्रिया स्वचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह आईईसी 1158-2 में निर्दिष्ट संचार प्रक्रियाओं को पूरा करती है। यह उच्च सुरक्षा आवश्यकताओं वाले अवसरों और बस द्वारा संचालित स्टेशनों के लिए उपयुक्त है। सिस्टम में प्रयुक्त ट्रांसमिशन माध्यम कॉपर शील्डेड ट्विस्टेड पेयर है। संचार प्रोटोकॉल RS485 है और संचार दर 500 केबीपीएस है। औद्योगिक फील्डबस का उपयोग सिस्टम की सुरक्षा और विश्वसनीयता की गारंटी प्रदान करता है।

1.2 आईपीसी औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर
ऊपरी औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर ताइवान एडवां टेक औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर का उपयोग करता है, जो विंडोज NT4 0 वर्कस्टेशन ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलता है। सिस्टम की परिचालन स्थिति की जानकारी बड़ी स्क्रीन पर प्रदर्शित करने और पाइपलाइन प्रवाह और अवरोध को ग्राफ़िक रूप से दर्शाने के लिए सीमेंस कंपनी के WinCC औद्योगिक कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया जाता है। सभी डेटा PLC से PROFIBUS के माध्यम से प्रेषित होता है। IPC में आंतरिक रूप से जर्मन कंपनी सॉफ्टिंग द्वारा निर्मित PROFIBUS के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया प्रोफीबोर्ड नेटवर्क कार्ड लगा है। सॉफ्टिंग द्वारा प्रदान किए गए कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर के माध्यम से नेटवर्किंग पूरी की जा सकती है, नेटवर्क संचार संबंध Cr (संचार संबंध) और ऑब्जेक्ट डिक्शनरी OD (ऑब्जेक्ट डिक्शनरी) स्थापित की जा सकती है। WINCC सीमेंस द्वारा निर्मित है। यह केवल कंपनी के S5/S7 PLC के साथ सीधा कनेक्शन सपोर्ट करता है, और अन्य PLCs के साथ केवल विंडोज द्वारा प्रदान की गई DDE तकनीक के माध्यम से संचार कर सकता है। सॉफ्टिंग कंपनी WinCC के साथ PROFIBUS संचार को सक्षम करने के लिए DDE सर्वर सॉफ़्टवेयर प्रदान करती है।

1.3 पीएलसी
NAIS कंपनी की Fp10sh को PLC के रूप में चुना गया है।

2 नियंत्रण प्रणाली कार्य
दो वाटर पंप मोटरों और दो डायनेमोमीटरों को नियंत्रित करने के अलावा, नियंत्रण प्रणाली को 28 इलेक्ट्रिक वाल्व, 4 वेट मोटर, 8 ऑयल पंप मोटर, 3 वैक्यूम पंप मोटर, 4 ऑयल ड्रेन पंप मोटर और 2 लुब्रिकेशन सोलनॉइड वाल्व को भी नियंत्रित करना होता है। उपयोगकर्ताओं की परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए वाल्वों के स्विच के माध्यम से पानी की प्रवाह दिशा और प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है।

2.1 निरंतर सिर
वाटर पंप की गति को समायोजित करें: इसे एक निश्चित मान पर स्थिर करें, और इस समय वाटर हेड निश्चित होना चाहिए; डायनेमोमीटर की गति को एक निश्चित मान पर समायोजित करें, और 2 से 4 मिनट तक स्थिर कार्य स्थिति के बाद संबंधित डेटा एकत्र करें। परीक्षण के दौरान, वाटर हेड को अपरिवर्तित रखना आवश्यक है। मोटर की गति को रिकॉर्ड करने के लिए वाटर पंप मोटर पर एक कोड डिस्क लगाई जाती है, जिससे DCS500 एक क्लोज्ड-लूप नियंत्रण बनाता है। वाटर पंप की गति IPC कीबोर्ड द्वारा इनपुट की जाती है।

2.2 स्थिर गति
डायनेमोमीटर की गति को एक निश्चित मान पर स्थिर करने के लिए समायोजित करें। इस समय, डायनेमोमीटर की गति स्थिर है; पंप की गति को एक निश्चित मान पर समायोजित करें (अर्थात हेड को समायोजित करें), और कार्य स्थिति स्थिर होने के 2 से 4 मिनट बाद संबंधित डेटा एकत्र करें। DCS500 डायनेमोमीटर की गति को स्थिर करने के लिए एक बंद लूप बनाता है।

2.3 अनियंत्रित परीक्षण
डायनेमोमीटर की गति को एक निश्चित मान पर समायोजित करें और गति को अपरिवर्तित रखें। जल पंप की गति को इस प्रकार समायोजित करें कि डायनेमोमीटर का आउटपुट टॉर्क शून्य के करीब हो जाए (इस कार्यशील स्थिति में, डायनेमोमीटर विद्युत उत्पादन और विद्युत संचालन के लिए कार्य करता है), और संबंधित डेटा एकत्र करें। परीक्षण के दौरान, जल पंप मोटर की गति को अपरिवर्तित रखना आवश्यक है और इसे DCS500 द्वारा समायोजित किया जाना चाहिए।

2.4 प्रवाह अंशांकन
सिस्टम में फ्लोमीटर को कैलिब्रेट करने के लिए दो फ्लो करेक्शन टैंक लगे हैं। कैलिब्रेशन से पहले, सबसे पहले चिह्नित फ्लो मान निर्धारित करें, फिर वाटर पंप मोटर चालू करें और लगातार उसकी गति को समायोजित करते रहें। इस दौरान, फ्लो मान पर ध्यान दें। जब फ्लो मान आवश्यक मान तक पहुँच जाए, तो वाटर पंप मोटर को वर्तमान गति पर स्थिर करें (इस समय, कैलिब्रेशन पाइपलाइन में पानी प्रवाहित होता रहेगा)। डिफ्लेक्टर का स्विचिंग समय सेट करें। जब सिस्टम स्थिर हो जाए, तो सोलेनोइड वाल्व चालू करें, टाइमिंग शुरू करें और साथ ही पाइपलाइन के पानी को करेक्शन टैंक में भेजें। टाइमिंग का समय समाप्त होने पर, सोलेनोइड वाल्व को डिस्कनेक्ट करें। इस समय, पानी को फिर से कैलिब्रेशन पाइपलाइन में भेजें। वाटर पंप मोटर की गति कम करें, उसे एक निश्चित गति पर स्थिर करें और संबंधित डेटा पढ़ें। फिर पानी निकाल दें और अगले बिंदु को कैलिब्रेट करें।

2.5 मैन्युअल / स्वचालित अबाधित स्विचिंग
सिस्टम के रखरखाव और त्रुटि निवारण को सुगम बनाने के लिए, सिस्टम में एक मैनुअल कीबोर्ड डिज़ाइन किया गया है। ऑपरेटर कीबोर्ड के माध्यम से स्वतंत्र रूप से वाल्व की क्रिया को नियंत्रित कर सकता है, जो इंटरलॉकिंग से बाधित नहीं है। सिस्टम में NAIS रिमोट I/O मॉड्यूल का उपयोग किया गया है, जिससे कीबोर्ड को विभिन्न स्थानों से संचालित किया जा सकता है। मैनुअल/ऑटोमैटिक स्विचिंग के दौरान, वाल्व की स्थिति अपरिवर्तित रहती है।
यह सिस्टम मुख्य नियंत्रक के रूप में पीएलसी का उपयोग करता है, जिससे सिस्टम सरल हो जाता है और उच्च विश्वसनीयता तथा आसान रखरखाव सुनिश्चित होता है; प्रोफिबस पूर्ण डेटा ट्रांसमिशन को सक्षम बनाता है, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचाता है और सिस्टम को डिज़ाइन की सटीकता आवश्यकताओं को पूरा करने में सहायक बनाता है; विभिन्न उपकरणों के बीच डेटा साझाकरण संभव है; प्रोफिबस की लचीलता सिस्टम के विस्तार के लिए सुविधाजनक परिस्थितियाँ प्रदान करती है। औद्योगिक फील्डबस को आधार बनाकर बनाई गई यह सिस्टम डिज़ाइन योजना औद्योगिक अनुप्रयोगों में मुख्यधारा बन जाएगी।