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

जलविद्युत प्रौद्योगिकी के विकास में हाइड्रोलिक टरबाइन मॉडल परीक्षण मंच 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 रनर के उत्पादन के लिए, पहले मॉडल रनर विकसित करना आवश्यक है, और उच्च हेड हाइड्रोलिक मशीनरी परीक्षण बेंच पर जलविद्युत स्टेशन के वास्तविक हेड मीटर का अनुकरण करके मॉडल का परीक्षण किया जा सकता है। यदि सभी डेटा उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, तो रनर का औपचारिक उत्पादन किया जा सकता है। इसलिए, विदेशों में कुछ प्रसिद्ध जलविद्युत उपकरण निर्माताओं के पास विभिन्न कार्यों की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले कई उच्च हेड परीक्षण बेंच हैं, जैसे कि फ्रांस की nyrpic कंपनी के पांच उन्नत उच्च-सटीकता मॉडल परीक्षण बेंच; हिताची और तोशिबा के पास 50 मीटर से अधिक जल हेड वाले पांच-पांच मॉडल परीक्षण स्टैंड हैं। उत्पादन की आवश्यकताओं के अनुसार, एक बड़े विद्युत मशीन अनुसंधान संस्थान ने पूर्ण कार्यक्षमता और उच्च सटीकता वाला एक उच्च जल हेड परीक्षण बेंच डिजाइन किया है, जो क्रमशः ट्यूबलर, मिश्रित प्रवाह, अक्षीय प्रवाह और प्रतिवर्ती हाइड्रोलिक मशीनरी पर मॉडल परीक्षण कर सकता है। जल हेड 150 मीटर तक पहुंच सकता है। यह टेस्ट 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 कर रहा होता 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 घटक 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 प्राप्त करने के लिए फील्ड बस तकनीक का उपयोग करती है, जो प्रणाली की विश्वसनीयता, सुरक्षा और आसान रखरखाव सुनिश्चित करती है। यह चीन में उच्च स्तर के स्वचालन वाली हाइड्रोलिक मशीनरी परीक्षण नियंत्रण प्रणाली है। नियंत्रण प्रणाली की संरचना।

उच्च जलस्तर परीक्षण बेंच में 550 किलोवाट की स्थापित शक्ति और 250-1100 चक्कर/मिनट की घूर्णन गति सीमा वाले दो पंप मोटर लगे होते हैं, जो उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक जलस्तर मीटर तक पाइपलाइन में जल 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 और घूर्णन गति 300 से 2300 चक्कर/मिनट के बीच है। स्टेशन A और स्टेशन B पर एक-एक डायनेमोमीटर लगा 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 विफलताओं के बीच औसत समय (MTTF) 5000 घंटे से अधिक हो। बहुत सारे शोध के बाद, DCS500 DC गति नियंत्रण प्रणाली का चयन किया गया है। DCS500 दो तरीकों से नियंत्रण आदेश प्राप्त कर सकता है, एक 4-20 mA सिग्नल प्राप्त करके गति आवश्यकताओं को पूरा करना; दूसरा तरीका है डिजिटल मोड में डेटा प्राप्त करके गति की आवश्यकता को पूरा करने के लिए PROFIBUS DP मॉड्यूल जोड़ना। पहला तरीका सरल और सस्ता है, लेकिन इससे करंट ट्रांसमिशन में रुकावट आएगी, जिससे नियंत्रण की सटीकता प्रभावित होगी; हालांकि दूसरा तरीका महंगा है, लेकिन यह ट्रांसमिशन प्रक्रिया में डेटा की सटीकता और नियंत्रण की सटीकता सुनिश्चित करता है। इसलिए, सिस्टम दो डायनेमोमीटर और दो वाटर पंप मोटरों को नियंत्रित करने के लिए चार DCS500 का उपयोग करता 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 पंप मोटर के स्टार्ट/स्टॉप को नियंत्रित करता है, PROFIBUS DP के माध्यम से मोटर की चलने की गति को DCS500 को भेजता है, और DCS500 से मोटर की चलने की स्थिति और पैरामीटर प्राप्त करता है, और उन्हें PROFIBUS FMS के माध्यम से ऊपरी IPC को भेजता है ताकि वास्तविक समय की निगरानी की जा सके।

पीएलसी, एनएआईएस यूरोप द्वारा निर्मित afp37911 मॉड्यूल को मास्टर स्टेशन के रूप में चुनता है, जो एक साथ एफएमएस और डीपी प्रोटोकॉल को सपोर्ट करता है। यह मॉड्यूल एफएमएस का मुख्य स्टेशन है और मास्टर-मास्टर मोड में आईपीसी और डेटा अधिग्रहण प्रणाली के साथ संचार करता है; यह एक डीपी मास्टर स्टेशन भी है, जो डीसीएस500 के साथ मास्टर-स्लेव संचार स्थापित करता है।

डेटा अधिग्रहण प्रणाली डायनेमोमीटर के विभिन्न मापदंडों को एकत्रित करने और उन्हें बड़ी स्क्रीन पर प्रदर्शित करने के लिए VXI बस तकनीक का उपयोग करती है, और परिणामों को तालिकाओं और ग्राफ़ में रूपांतरित करती है (यह कार्य अन्य कंपनियों द्वारा पूरा किया जाता है)। IPC, FMS के माध्यम से डेटा अधिग्रहण प्रणाली से संचार करता है। संपूर्ण प्रणाली की संरचना चित्र 2 में दर्शाई गई है।
1.1 फील्डबस PROFIBUS PROFIBUS एक मानक है जिसे सीमेंस और AEC जैसी 13 कंपनियों और 5 वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों ने संयुक्त विकास परियोजना के तहत विकसित 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 और अन्य FMS मास्टर स्टेशनों के साथ संचार का उपयोग कर सकता है। यह मॉड्यूल किसी कंपनी के PROFIBUS FMS के साथ संगत नहीं है, इसलिए योजना डिजाइन के दौरान PROFIBUS के एक रूप का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
PROFIBUS PA एक मानक आंतरिक रूप से सुरक्षित ट्रांसमिशन तकनीक है जिसे विशेष रूप से प्रक्रिया स्वचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह IEC1158-2 में निर्दिष्ट संचार प्रोटोकॉल का पालन करती है और उच्च सुरक्षा आवश्यकताओं वाले स्थानों और बस द्वारा संचालित स्टेशनों में उपयोग की जाती है। सिस्टम में प्रयुक्त ट्रांसमिशन माध्यम कॉपर शील्डेड ट्विस्टेड पेयर है, संचार प्रोटोकॉल RS485 है और संचार दर 500kbps है। औद्योगिक फील्ड बस का अनुप्रयोग सिस्टम की सुरक्षा और विश्वसनीयता की गारंटी प्रदान करता है।
1.2 आईपीसी औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर
ऊपरी औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर ताइवान के एडवां टेक औद्योगिक नियंत्रण कंप्यूटर का उपयोग करता है और विंडोज NT4.0 वर्कस्टेशन ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलता है। यह सीमेंस के WinCC औद्योगिक कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर का उपयोग करता है। इसकी बड़ी स्क्रीन सिस्टम की परिचालन स्थितियों और कोटेशन की जानकारी प्रदर्शित करती है, साथ ही पाइपलाइन प्रवाह और अवरोध स्थितियों को ग्राफ़िक रूप से दर्शाती है। सभी डेटा PLC द्वारा PROFIBUS के माध्यम से प्रेषित किए जाते हैं। IPC में जर्मन कंपनी सॉफ्टिंग द्वारा निर्मित PROFIBUS के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया प्रोफीबोर्ड नेटवर्क कार्ड लगा हुआ है। सॉफ्टिंग द्वारा प्रदान किए गए कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर के माध्यम से नेटवर्किंग पूरी की जा सकती है, नेटवर्क संचार संबंध (Cr) स्थापित किया जा सकता है और ऑब्जेक्ट डिक्शनरी (OD) 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 PLC के साथ केवल विंडोज द्वारा प्रदान की गई DDE तकनीक के माध्यम से संचार कर सकता है। सॉफ़्टवेयर 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 डिस्चार्ज पंप मोटर और 2 लुब्रिकेटिंग सोलनॉइड वाल्व को भी नियंत्रित करना होता है। पानी की प्रवाह दिशा और प्रवाह को वाल्व स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाता है ताकि उपयोगकर्ताओं की परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।
2.1 स्थिर जलस्तर: जल पंप की घूर्णन गति को एक निश्चित मान पर स्थिर करें, जिससे जलस्तर स्थिर हो जाएगा; डायनेमोमीटर की गति को भी एक निश्चित मान पर समायोजित करें। कार्य स्थिति 2-4 मिनट तक स्थिर रहने के बाद, संबंधित डेटा एकत्र करें। परीक्षण के दौरान, जलस्तर को अपरिवर्तित रखना आवश्यक है। पंप मोटर पर एक कोड डिस्क लगाई जाती है जिससे मोटर की गति रिकॉर्ड की जा सके, और DCS500 एक क्लोज्ड-लूप नियंत्रण स्थापित करता है। जल 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, जिससे गति स्थिर हो जाए; पंप की गति को एक निश्चित मान पर समायोजित करें (अर्थात हेड को समायोजित करें), और कार्य स्थिति स्थिर होने के 2-4 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 लगभग शून्य 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, पंप मोटर की गति स्थिर होनी चाहिए और इसे DCS500 द्वारा नियंत्रित किया जाना चाहिए।
2.4 प्रवाह अंशांकन
सिस्टम में फ्लो मीटर को कैलिब्रेट करने के लिए दो फ्लो करेक्शन टैंक लगे हैं। कैलिब्रेशन से पहले, सबसे पहले निर्धारित फ्लो वैल्यू निर्धारित करें, फिर वाटर पंप मोटर चालू करें और लगातार उसकी घूर्णन गति को समायोजित करते रहें। इस दौरान फ्लो वैल्यू पर ध्यान दें। जब फ्लो वैल्यू निर्धारित मान तक पहुँच जाए, तो वाटर पंप मोटर को वर्तमान घूर्णन गति पर स्थिर करें (इस समय कैलिब्रेशन पाइपलाइन में पानी प्रवाहित होता रहेगा)। डिफ्लेक्टर का स्विचिंग समय निर्धारित करें। जब सिस्टम स्थिर हो जाए, तो सोलेनोइड वाल्व चालू करें और टाइमिंग शुरू करें। साथ ही, पाइपलाइन में मौजूद पानी को कैलिब्रेशन टैंक में स्थानांतरित करें। टाइमिंग समय समाप्त होने पर, सोलेनोइड वाल्व को डिस्कनेक्ट करें। इस समय, पानी को कैलिब्रेशन पाइपलाइन में स्थानांतरित करें और वाटर पंप मोटर की घूर्णन गति को एक निश्चित गति पर स्थिर होने तक कम करें। 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 इंटरलॉकिंग की बाध्यता के बिना कीबोर्ड के माध्यम से किसी विशिष्ट वाल्व की क्रिया को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित कर सकता 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 इसकी उच्च विश्वसनीयता और रखरखाव सुनिश्चित होता है; प्रोफिबस पूर्ण डेटा ट्रांसमिशन को सक्षम बनाता है, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचाता है और सिस्टम को डिज़ाइन सटीकता आवश्यकताओं को पूरा करने में सहायक बनाता है; विभिन्न उपकरणों के बीच डेटा साझाकरण संभव है; प्रोफिबस की लचीलता सिस्टम विस्तार के लिए सुविधाजनक परिस्थितियाँ प्रदान करती है। औद्योगिक फील्ड बस पर आधारित सिस्टम डिज़ाइन योजना औद्योगिक अनुप्रयोगों का मुख्य आधार बनेगी।