Bancul de testare pentru modele de turbine hidraulice joacă un rol important în dezvoltarea tehnologiei hidroenergetice. Este un echipament important pentru îmbunătățirea calității produselor hidroenergetice și optimizarea performanței unităților. Producția oricărui rotor trebuie mai întâi să dezvolte un rotor model și să testeze modelul simulând înălțimile reale de presiune ale centralei hidroelectrice pe un banc de testare pentru mașini hidraulice cu înălțime mare. Dacă toate datele îndeplinesc cerințele utilizatorilor, rotorul poate fi produs oficial. Prin urmare, unii producători străini de echipamente hidroenergetice au mai multe bancuri de testare pentru înălțimi mari de presiune pentru a satisface nevoile diverselor funcții. De exemplu, compania franceză Neyrpic are cinci bancuri de testare avansate de înaltă precizie pentru modele; Hitachi și Toshiba au cinci bancuri de testare pentru modele cu o înălțime a apei mai mare de 50 m. În funcție de nevoile producției, un mare institut de cercetare a mașinilor electrice a proiectat un banc de testare pentru înălțimi mari de presiune cu funcții complete și precizie ridicată, care poate efectua teste pe modele de mașini hidraulice tubulare, cu flux mixt, cu flux axial și reversibile, iar înălțimea apei poate ajunge la 150 m. Bancul de testare se poate adapta la testarea modelelor de unități verticale și orizontale. Bancul de testare este proiectat cu două stații A și B. Când stația A funcționează, se instalează stația B, ceea ce poate scurta ciclul de testare. Cele două stații A și B partajează un set de sistem de control electric și un sistem de testare. Sistemul de control electric utilizează PROFIBUS ca nucleu, PLC-ul NAIS fp10sh ca controler principal, iar IPC (computer de control industrial) realizează controlul centralizat. Sistemul adoptă tehnologia fieldbus pentru a realiza modul avansat de control complet digital, care asigură fiabilitatea, siguranța și întreținerea ușoară a sistemului. Este un sistem de control al testării mașinilor de conservare a apei cu un grad ridicat de automatizare, utilizat în China. Compoziția sistemului de control
Bancul de testare pentru înălțimea mare de apă este format din două motoare de pompă cu o putere de 550 kW și un interval de viteză de 250 ~ 1100 r/min, care accelerează debitul de apă din conductă până la contoarele de înălțime de apă necesare utilizatorului și mențin înălțimea de apă în funcțiune fără probleme. Parametrii rotorului sunt monitorizați de un dinamometru. Puterea motorului dinamometrului este de 500 kW, turația este între 300 ~ 2300 r/min, iar în stațiile A și B există un dinamometru. Principiul bancului de testare pentru mașini hidraulice cu înălțime mare de apă este prezentat în Figura 1. Sistemul necesită ca precizia de control al motorului să fie mai mică de 0,5%, iar MTBF să fie mai mare de 5000 de ore. După numeroase cercetări, a fost selectat sistemul de reglare a vitezei în curent continuu DCS500, produs de o companie specializată. DCS500 poate primi comenzi de control în două moduri. Unul este de a primi semnale de 4 ~ 20 mA pentru a îndeplini cerințele de viteză; A doua metodă este adăugarea unui modul PROFIBUS DP pentru recepția în mod digital și îndeplinirea cerințelor de viteză. Prima metodă are un control simplu și un preț redus, dar va fi perturbată în transmisia curentului și va afecta precizia controlului; deși a doua metodă este scumpă, poate asigura acuratețea datelor și precizia controlului în procesul de transmisie. Prin urmare, sistemul adoptă patru DCS500 pentru a controla două dinamometre și, respectiv, două motoare de pompă de apă. Ca stație slave PROFIBUS DP, cele patru dispozitive comunică cu PLC-ul stației master în modul master-slave. PLC-ul controlează pornirea/oprirea dinamometrului și a motorului pompei de apă, transmite viteza de funcționare a motorului către DCS500 prin PROFIBUS DP și obține starea de funcționare și parametrii motorului de la DCS500.
PLC-ul selectează modulul afp37911 produs de NAIS Europe ca stație principală, care suportă simultan protocoalele FMS și DP. Modulul este stația principală a FMS, care realizează comunicarea principală în modul principal cu IPC și sistemul de achiziție de date; este, de asemenea, stația principală DP, care realizează comunicarea master-slave cu DCS500.
Toți parametrii dinamometrului vor fi colectați și afișați pe ecran prin intermediul tehnologiei VXI Bus (ceilalți parametri vor fi colectați de compania VXI). IPC-ul se conectează cu sistemul de achiziție de date prin FMS pentru a finaliza comunicarea. Compoziția întregului sistem este prezentată în Figura 2.
1.1 magistrală de câmp PROFIBUS este un standard formulat de 13 companii și 5 instituții de cercetare științifică în cadrul unui proiect comun de dezvoltare. A fost inclus în standardul european en50170 și este unul dintre standardele industriale pentru magistrale de câmp recomandate în China. Acesta include următoarele forme:
·PROFIBUS FMS rezolvă sarcinile generale de comunicare la nivel de atelier, oferă un număr mare de servicii de comunicare și finalizează sarcinile de comunicare ciclice și neciclice cu o viteză medie de transmisie. Modulul Profibus al NAIS acceptă o rată de comunicație de 1,2 Mbps și nu acceptă modul de comunicare ciclică. Poate comunica doar cu alte stații master FMS utilizând conexiunea master MMA transmisie de date neciclică și nu este compatibil cu FMS. Prin urmare, nu poate utiliza o singură formă de PROFIBUS în proiectarea schemei.
·Conexiunea de comunicație PROFIBUS-DP , optimizată, de mare viteză și ieftină, este concepută pentru comunicarea dintre sistemul de control automat și echipamentele I/O descentralizate. Deoarece DP și FMS adoptă același protocol de comunicație, acestea pot coexista în același segment de rețea. Între NAIS și o stație slave, msaz transmisie de date neciclică conexiune master-slave stația slave nu comunică activ.
·PROFIBUS PA tehnologie standard de transmisie cu siguranță intrinsecă, special concepută pentru automatizarea proceselor realizează procedurile de comunicare specificate în IEC 1158-2 pentru situații cu cerințe ridicate de siguranță și stații alimentate de magistrală. Mediul de transmisie utilizat în sistem este o pereche de fire răsucite ecranate cu cupru protocolul de comunicație este RS485, iar rata de comunicație este de 500 kbps. Aplicarea magistralei de câmp industriale oferă o garanție pentru siguranța și fiabilitatea sistemului.
1.2 Calculator de control industrial IPC
Calculatorul de control industrial superior adoptă un computer de control industrial Taiwan Advantech care rulează sistemul de operare Windows NT4.0 pentru stații de lucru. Software-ul de configurare industrială WinCC de la compania Siemens este utilizat pentru a afișa informațiile despre starea de funcționare a sistemului pe un ecran mare și pentru a reprezenta grafic fluxul și blocajele din conducte. Toate datele sunt transmise de la PLC prin PROFIBUS. IPC-ul este echipat intern cu o placă de rețea ProfiBoard produsă de compania germană Softing, special concepută pentru PROFIBUS. Prin intermediul software-ului de configurare furnizat de Softing, se poate realiza conectarea la rețea, se poate stabili relația de comunicare în rețea Cr (relație de comunicare) și dicționarul de obiecte OD (dicționar de obiecte). WINCC este produs de Siemens. Acesta acceptă doar conexiune directă cu PLC-urile S5/S7 ale companiei și poate comunica cu alte PLC-uri doar prin tehnologia DDE furnizată de Windows. Compania Softing oferă software de server DDE pentru a realiza comunicarea PROFIBUS cu WinCC.
1.3 PLC-uri
Fp10sh al companiei NAIS este selectat ca PLC.
2 funcții ale sistemului de control
Pe lângă controlul a două motoare de pompă de apă și a două dinamometre, sistemul de control trebuie să controleze și 28 de electrovalve, 4 motoare de greutate, 8 motoare de pompă de ulei, 3 motoare de pompă de vid, 4 motoare de pompă de scurgere a uleiului și 2 electrovalve de lubrifiere. Direcția de curgere și debitul apei sunt controlate prin comutatorul de valve pentru a îndeplini cerințele de testare ale utilizatorilor.
2.1 înălțime constantă
Reglați viteza pompei de apă: stabilizați-o la o anumită valoare, iar înălțimea de presiune a apei este sigură în acest moment; reglați viteza dinamometrului la o anumită valoare și colectați datele relevante după ce condițiile de funcționare sunt stabile timp de 2 ~ 4 minute. În timpul testului, este necesar să mențineți înălțimea de presiune a apei neschimbată. Un disc de cod este plasat pe motorul pompei de apă pentru a colecta viteza motorului, astfel încât DCS500 să formeze un control în buclă închisă. Viteza pompei de apă este introdusă prin tastatura IPC.
2.2 viteză constantă
Reglați viteza dinamometrului pentru a o stabiliza la o anumită valoare. În acest moment, viteza dinamometrului este constantă; reglați viteza pompei la o anumită valoare (adică reglați înălțimea de pompare) și colectați datele relevante după ce condițiile de funcționare sunt stabile timp de 2 ~ 4 minute. DCS500 formează o buclă închisă pentru viteza dinamometrului pentru a stabiliza viteza dinamometrului.
2.3 test de fugă
Reglați viteza dinamometrului la o anumită valoare și mențineți viteza dinamometrului neschimbată. Reglați viteza pompei de apă astfel încât cuplul de ieșire al dinamometrului să fie aproape de zero (în aceste condiții de funcționare, dinamometrul funcționează pentru generarea de energie și funcționarea electrică) și colectați date relevante. În timpul testului, viteza motorului pompei de apă trebuie să rămână neschimbată și să fie ajustată cu DCS500.
2.4 calibrarea debitului
Sistemul este echipat cu două rezervoare de corecție a debitului pentru calibrarea debitmetrului din sistem. Înainte de calibrare, determinați mai întâi valoarea debitului marcată, apoi porniți motorul pompei de apă și reglați continuu viteza motorului pompei de apă. În acest moment, acordați atenție valorii debitului. Când valoarea debitului atinge valoarea necesară, stabilizați motorul pompei de apă la viteza curentă (în acest moment, apa circulă în conducta de calibrare). Setați timpul de comutare al deflectorului. După ce condițiile de funcționare sunt stabile, porniți electrovalva, porniți cronometrarea și comutați apa din conductă în rezervorul de corecție în același timp. Când timpul de sincronizare a expirat, electrovalva este deconectată. În acest moment, apa este comutată din nou în conducta de calibrare. Reduceți viteza motorului pompei de apă, stabilizați-o la o anumită viteză și citiți datele relevante. Apoi, goliți apa și calibrați punctul următor.
2.5 comutare manuală / automată neperturbată
Pentru a facilita întreținerea și depanarea sistemului, este proiectată o tastatură manuală. Operatorul poate controla acțiunea unei valve independent prin intermediul tastaturii, care nu este constrânsă de interblocare. Sistemul adoptă modulul NAIS I/O de la distanță, care poate face ca tastatura să funcționeze în diferite locuri. În timpul comutării manuale/automate, starea valvei rămâne neschimbată.
Sistemul adoptă PLC ca și controler principal, ceea ce simplifică sistemul și asigură o fiabilitate ridicată și o întreținere ușoară a sistemului; PROFIBUS realizează o transmisie completă a datelor, evită interferențele electromagnetice și face ca sistemul să îndeplinească cerințele de precizie ale proiectului; Se realizează partajarea datelor între diferite dispozitive; Flexibilitatea PROFIBUS oferă condiții convenabile pentru extinderea sistemului. Schema de proiectare a sistemului cu magistrala de câmp industrială ca nucleu va deveni principala aplicație industrială.
Data publicării: 17 februarie 2022
