A bancada de testes de modelos de turbinas hidráulicas desempenha um papel importante no desenvolvimento da tecnologia hidrelétrica. É um equipamento essencial para melhorar a qualidade dos produtos hidrelétricos e otimizar o desempenho das unidades. A produção de qualquer rotor deve primeiro desenvolver um rotor modelo e testá-lo simulando as alturas manométricas reais da usina hidrelétrica em uma bancada de testes de máquinas hidráulicas de alta pressão. Se todos os dados atenderem aos requisitos dos usuários, a bancada pode ser oficialmente produzida. Portanto, alguns fabricantes estrangeiros de equipamentos hidrelétricos possuem diversas bancadas de testes de alta pressão hidráulica para atender às necessidades de diversas funções. Por exemplo, a empresa francesa Neyrpic possui cinco bancadas de testes de modelos avançados de alta precisão; a Hitachi e a Toshiba possuem cinco bancadas de testes de modelos com alturas manométricas superiores a 50 m. De acordo com as necessidades de produção, um grande instituto de pesquisa em máquinas elétricas projetou uma bancada de testes de alta pressão hidráulica com funções completas e alta precisão, que pode realizar testes de modelo em máquinas hidráulicas tubulares, de fluxo misto, de fluxo axial e reversíveis, respectivamente, com alturas manométricas de até 150 m. A bancada de testes pode ser adaptada ao teste de modelos de unidades verticais e horizontais. A bancada de testes é projetada com duas estações A e B. Quando a estação A está em operação, a estação B é instalada, o que pode encurtar o ciclo de teste. As duas estações A e B compartilham um conjunto de sistema de controle elétrico e sistema de teste. O sistema de controle elétrico utiliza o PROFIBUS como núcleo, o CLP NAIS FP10SH como controlador principal e o IPC (Computador de Controle Industrial) realiza o controle centralizado. O sistema adota a tecnologia fieldbus para implementar o modo de controle totalmente digital avançado, o que garante confiabilidade, segurança e fácil manutenção do sistema. É um sistema de controle de teste de máquinas para conservação de água com alto grau de automação na China. Composição do sistema de controle
A bancada de teste de alta pressão hidráulica consiste em dois motores de bomba com potência de 550 kW e uma faixa de velocidade de 250 ~ 1100 r / min, que aceleram o fluxo de água na tubulação para os medidores de pressão hidráulica exigidos pelo usuário e mantêm a pressão hidráulica funcionando sem problemas. Os parâmetros do corredor são monitorados pelo dinamômetro. A potência do motor do dinamômetro é de 500 kW, a velocidade está entre 300 ~ 2300 r / min e há um dinamômetro nas estações a e B. O princípio da bancada de teste de máquinas hidráulicas de alta pressão hidráulica é mostrado na Figura 1. O sistema requer que a precisão do controle do motor seja inferior a 0,5% e o MTBF seja superior a 5000 horas. Após muita pesquisa, o sistema de regulação de velocidade DCS500 produzido por uma empresa * * * é selecionado. O DCS500 pode receber comandos de controle de duas maneiras. Uma é receber sinais de 4 ~ 20 mA para atender aos requisitos de velocidade; O segundo método é adicionar o módulo PROFIBUS DP para receber em modo digital para atender aos requisitos de velocidade. O primeiro método tem controle simples e baixo custo, mas será perturbado na transmissão de corrente e afetará a precisão do controle; embora o segundo método seja caro, ele pode garantir a precisão dos dados e a precisão do controle no processo de transmissão. Portanto, o sistema adota quatro DCS500 para controlar dois dinamômetros e dois motores de bomba d'água, respectivamente. Como estação escrava PROFIBUS DP, os quatro dispositivos se comunicam com o CLP da estação mestre em modo mestre-escravo. O CLP controla a partida/parada do dinamômetro e do motor da bomba d'água, transmite a velocidade de operação do motor para o DCS500 através do PROFIBUS DP e obtém o estado de operação do motor e os parâmetros do DCS500.
O CLP selecionou o módulo afp37911, produzido pela NAIS Europe, como estação mestre, que suporta os protocolos FMS e DP simultaneamente. O módulo é a estação principal do FMS, que realiza a comunicação principal com o IPC e o sistema de aquisição de dados; também é a estação mestre DP, que realiza a comunicação mestre-escravo com o DCS500.
Todos os parâmetros do dinamômetro serão coletados e exibidos na tela através da Tecnologia de Barramento VXI (os demais parâmetros serão coletados pela empresa VXI). O IPC se conecta ao sistema de aquisição de dados via FMS para completar a comunicação. A composição de todo o sistema é mostrada na Figura 2.
1.1 O PROFIBUS de barramento de campo é um padrão formulado por 13 empresas e 5 instituições de pesquisa científica em um projeto de desenvolvimento conjunto. Foi listado na norma europeia EN50170 e é um dos padrões industriais de barramento de campo recomendados na China. Inclui os seguintes formatos:
·O PROFIBUS FMS resolve as tarefas gerais de comunicação em nível de oficina, fornece um grande número de serviços de comunicação e completa as tarefas de comunicação cíclica e não cíclica com velocidade de transmissão média. O módulo Profibus do NAIS suporta a taxa de comunicação de 1,2 Mbps e não suporta o modo de comunicação cíclico. Ele só pode se comunicar com outras estações mestre FMS usando MMA transmissão de dados não cíclica conexão mestre e o módulo não é compatível com FMS. Portanto, ele não pode utilizar apenas uma forma de PROFIBUS no projeto do esquema.
·PROFIBUS-DP conexão de comunicação otimizada, de alta velocidade e barata, projetada para comunicação entre sistemas de controle automático e E/S descentralizadas em nível de equipamento. Como DP e FMS adotam o mesmo protocolo de comunicação, eles podem coexistir no mesmo segmento de rede. Entre NAIS e a, msaz transmissão de dados não cíclica conexão mestre-escravo estação escrava não se comunica ativamente.
·PROFIBUS PA Tecnologia de transmissão intrinsecamente segura, padrão, especialmente projetada para automação de processos implementa os procedimentos de comunicação especificados na norma IEC 1158-2 para situações com altos requisitos de segurança e estações alimentadas pelo barramento. O meio de transmissão utilizado no sistema é um par trançado com blindagem de cobre o protocolo de comunicação é RS485 e a taxa de comunicação é de 500 kbps. A aplicação do barramento de campo industrial garante a segurança e a confiabilidade do sistema.
1.2 Computador de controle industrial IPC
O computador de controle industrial superior adota o computador de controle industrial Taiwan Advantech executando o sistema operacional Windows NT4 0 workstation O software de configuração industrial WinCC da empresa Siemens é usado para exibir as informações de condição operacional do sistema na tela grande e representar graficamente o fluxo de tubulação e bloqueio. Todos os dados são transmitidos do PLC via PROFIBUS. O IPC é equipado internamente com uma placa de rede profiboard produzida pela empresa alemã Softing, que é especialmente projetada para PROFIBUS. Através do software de configuração fornecido pela Softing, a rede pode ser concluída, a relação de comunicação de rede Cr (relação de comunicação) e o dicionário de objetos OD (dicionário de objetos) podem ser estabelecidos. O WINCC é produzido pela Siemens. Ele suporta apenas conexão direta com o PLC S5 / S7 da empresa e só pode se comunicar com outros PLCs através da tecnologia DDE fornecida pelo Windows. A empresa Softing fornece software de servidor DDE para realizar a comunicação PROFIBUS com o WinCC.
1.3 CLP
Fp10sh da empresa NAIS é selecionada como PLC.
2 funções do sistema de controle
Além de controlar dois motores de bomba d'água e dois dinamômetros, o sistema de controle também precisa controlar 28 válvulas elétricas, 4 motores de pesagem, 8 motores de bomba de óleo, 3 motores de bomba de vácuo, 4 motores de bomba de drenagem de óleo e 2 válvulas solenoides de lubrificação. A direção do fluxo e o fluxo de água são controlados por meio de um interruptor de válvulas para atender aos requisitos de teste dos usuários.
2.1 altura manométrica constante
Ajuste a velocidade da bomba d'água: mantenha-a estável em um determinado valor, e a altura manométrica da água esteja definida neste momento; ajuste a velocidade do dinamômetro para um determinado valor e colete os dados relevantes após a condição de trabalho se estabilizar por 2 a 4 minutos. Durante o teste, é necessário manter a altura manométrica da água inalterada. Um disco de código é colocado no motor da bomba d'água para coletar a velocidade do motor, de modo que o DCS500 forme um controle em malha fechada. A velocidade da bomba d'água é inserida pelo teclado IPC.
2.2 velocidade constante
Ajuste a velocidade do dinamômetro para mantê-lo estável em um determinado valor. Nesse momento, a velocidade do dinamômetro permanece constante; ajuste a velocidade da bomba para um determinado valor (ou seja, ajuste a altura manométrica) e colete os dados relevantes após a condição de trabalho se estabilizar por 2 a 4 minutos. O DCS500 forma um circuito fechado para a velocidade do dinamômetro, estabilizando-a.
2.3 teste de fuga
Ajuste a velocidade do dinamômetro para um determinado valor e mantenha-a inalterada. Ajuste a velocidade da bomba d'água para que o torque de saída do dinamômetro seja próximo de zero (nessas condições de trabalho, o dinamômetro opera para geração de energia e operação elétrica) e colete os dados relevantes. Durante o teste, a velocidade do motor da bomba d'água deve permanecer inalterada e ajustada pelo DCS500.
2.4 calibração de fluxo
O sistema está equipado com dois tanques de correção de fluxo para calibrar o medidor de vazão no sistema. Antes da calibração, primeiro determine o valor de fluxo marcado, em seguida, ligue o motor da bomba d'água e ajuste continuamente a velocidade do motor da bomba d'água. Neste momento, preste atenção ao valor do fluxo. Quando o valor do fluxo atingir o valor necessário, estabilize o motor da bomba d'água na velocidade atual (neste momento, a água circula na tubulação de calibração). Defina o tempo de comutação do defletor. Após a condição de trabalho estar estável, ligue a válvula solenoide, inicie a temporização e, ao mesmo tempo, comute a água na tubulação para o tanque de correção. Quando o tempo de temporização terminar, a válvula solenoide é desconectada. Neste momento, a água é comutada para a tubulação de calibração novamente. Reduza a velocidade do motor da bomba d'água, estabilize-o em uma determinada velocidade e leia os dados relevantes. Em seguida, drene a água e calibre o próximo ponto.
2.5 comutação manual / automática sem perturbações
Para facilitar a manutenção e a depuração do sistema, foi projetado um teclado manual. O operador pode controlar a ação de uma válvula de forma independente através do teclado, sem a restrição de intertravamento. O sistema utiliza o módulo de E/S remota NAIS, que permite que o teclado opere em diferentes locais. Durante a comutação manual/automática, o estado da válvula permanece inalterado.
O sistema adota um CLP como controlador principal, o que simplifica o sistema e garante alta confiabilidade e fácil manutenção; o PROFIBUS realiza a transmissão completa de dados, evita interferências eletromagnéticas e garante que o sistema atenda aos requisitos de precisão do projeto; o compartilhamento de dados entre diferentes dispositivos é realizado; a flexibilidade do PROFIBUS proporciona condições convenientes para a expansão do sistema. O projeto do sistema com barramento de campo industrial como núcleo se tornará a principal aplicação industrial.
Data de publicação: 17 de fevereiro de 2022
