Испытательный стенд модели гидротурбины играет важную роль в развитии гидроэнергетических технологий. Это важное оборудование для улучшения качества гидроэнергетической продукции и оптимизации производительности агрегатов. Производство любого рабочего колеса должно сначала разработать модель рабочего колеса и испытать модель, имитируя фактические напорные счетчики гидроэлектростанции на испытательном стенде гидравлического оборудования с высоким напором. Если все данные соответствуют требованиям пользователей, рабочее колесо может быть официально изготовлено. Поэтому некоторые зарубежные производители гидроэнергетического оборудования имеют несколько испытательных стендов с высоким напором воды для удовлетворения потребностей различных функций. Например, французская компания neyrpic имеет пять передовых высокоточных модельных испытательных стендов; Hitachi и Toshiba имеют пять модельных испытательных стендов с напором воды более 50 м. В соответствии с потребностями производства крупный научно-исследовательский институт электротехнического оборудования спроектировал испытательный стенд с высоким напором воды с полным набором функций и высокой точностью, который может проводить модельные испытания трубчатых, смешанных, осевых и реверсивных гидравлических машин соответственно, а напор воды может достигать 150 м. Испытательный стенд может адаптироваться к модельным испытаниям вертикальных и горизонтальных агрегатов. Испытательный стенд спроектирован с двумя станциями a и B. Когда работает станция a, устанавливается станция B, что может сократить цикл испытаний. A. B две станции совместно используют один комплект электрической системы управления и испытательной системы. Электрическая система управления использует PROFIBUS в качестве ядра, NAIS fp10sh PLC в качестве основного контроллера, а IPC (промышленный управляющий компьютер) реализует централизованное управление. Система использует технологию полевой шины для реализации усовершенствованного полностью цифрового режима управления, что обеспечивает надежность, безопасность и простоту обслуживания системы. Это система управления испытанием оборудования для водопользования с высокой степенью автоматизации в Китае. Состав системы управления
Испытательный стенд высокого напора воды состоит из двух насосных двигателей мощностью 550 кВт и диапазоном скоростей 250 ~ 1100 об / мин, которые ускоряют поток воды в трубопроводе до требуемых пользователем измерителей напора воды и поддерживают плавную работу напора воды. Параметры бегуна контролируются динамометром. Мощность двигателя динамометра составляет 500 кВт, скорость составляет от 300 ~ 2300 об / мин, и на станциях a и b имеется по одному динамометру. Принцип испытательного стенда гидравлического оборудования высокого напора показан на рисунке 1. Система требует, чтобы точность управления двигателем была менее 0,5%, а среднее время безотказной работы было больше 5000 часов. После долгих исследований была выбрана система регулирования скорости постоянного тока DCS500, производимая компанией * * *. DCS500 может получать команды управления двумя способами. Один из них - получать сигналы 4 ~ 20 мА для удовлетворения требований к скорости; Второй способ заключается в добавлении модуля PROFIBUS DP для приема в цифровом режиме для удовлетворения требований к скорости. Первый способ имеет простое управление и низкую цену, но он будет нарушен при передаче тока и повлияет на точность управления; хотя второй способ является дорогостоящим, он может обеспечить точность данных и точность управления в процессе передачи. Поэтому система использует четыре DCS500 для управления двумя динамометрами и двумя двигателями водяного насоса соответственно. В качестве подчиненной станции PROFIBUS DP четыре устройства взаимодействуют с ПЛК главной станции в режиме ведущий-ведомый. ПЛК управляет пуском/остановкой динамометра и двигателя водяного насоса, передает скорость работы двигателя в DCS500 через PROFIBUS DP и получает состояние работы двигателя и параметры от DCS500.
PLC выбирает модуль afp37911 производства NAIS Europe в качестве главной станции, которая поддерживает протоколы FMS и DP одновременно. Модуль является главной станцией FMS, которая реализует основную связь основного режима с IPC и системой сбора данных; Он также является главной станцией DP, которая реализует связь master-slave с DCS500.
Все параметры динамометра будут собираться и отображаться на экране с помощью технологии VXI Bus (остальные параметры будут собираться компанией VXI). IPC подключается к системе сбора данных через FMS для завершения коммуникации. Состав всей системы показан на рисунке 2.
1.1 fieldbus PROFIBUS — это стандарт, разработанный 13 компаниями и 5 научно-исследовательскими институтами в рамках совместного проекта разработки. Он был включен в европейский стандарт en50170 и является одним из промышленных стандартов fieldbus, рекомендованных в Китае. Он включает в себя следующие формы:
·PROFIBUS FMS решает общие задачи связи на уровне цеха, предоставляет большое количество услуг связи и выполняет задачи циклической и нециклической связи со средней скоростью передачи. Модуль Profibus NAIS поддерживает скорость связи 1,2 Мбит/с и не поддерживает режим циклической связи. Он может взаимодействовать только с другими главными станциями FMS с помощью MMA нециклической передачи данных главного соединения , и модуль несовместим с FMS. Поэтому он не может использовать только одну форму PROFIBUS при проектировании схемы.
·PROFIBUS-DP оптимизированное высокоскоростное и дешевое коммуникационное соединение предназначено для связи между автоматической системой управления и децентрализованным вводом-выводом на уровне оборудования. Поскольку DP и FMS используют один и тот же протокол связи, они могут сосуществовать в одном сегменте сети. Между NAIS и a, msaz нециклическая передача данных соединение ведущий-ведомый ведомая станция не осуществляет активную связь.
·PROFIBUS PA стандартная искробезопасная технология передачи данных, специально разработанная для автоматизации процессов реализует процедуры связи, указанные в IEC1158-2 для случаев с высокими требованиями к безопасности и станций, питаемых от шины. Среда передачи данных, используемая в системе, — это медная экранированная витая пара протокол связи — RS485, а скорость связи — 500 кбит/с. Применение промышленной полевой шины гарантирует безопасность и надежность системы.
1.2 Промышленный управляющий компьютер IPC
Верхний промышленный управляющий компьютер использует промышленный управляющий компьютер Taiwan Advantech работающий под управлением операционной системы Windows NT4 0 workstation программное обеспечение промышленной конфигурации WinCC компании Siemens используется для отображения информации о рабочем состоянии системы на большом экране и графического представления потока и блокировки трубопровода. Все данные передаются с ПЛК через PROFIBUS. IPC внутренне оснащен сетевой картой profiboard, произведенной немецкой компанией softing, которая специально разработана для PROFIBUS. С помощью конфигурационного программного обеспечения, предоставленного softing, можно выполнить сетевое взаимодействие, установить сетевое коммуникационное отношение Cr (коммуникационное отношение) и словарь объектов OD (словарь объектов). WINCC производится Siemens. Он поддерживает только прямое соединение с ПЛК S5 / S7 компании и может взаимодействовать только с другими ПЛК через технологию DDE, предоставляемую windows. Компания Softing предоставляет программное обеспечение сервера DDE для реализации связи PROFIBUS с WinCC.
1.3 ПЛК
В качестве PLC выбран Fp10sh компании NAIS.
2 функции системы управления
Помимо управления двумя двигателями водяных насосов и двумя динамометрами, система управления также должна управлять 28 электрическими клапанами, 4 двигателями весов, 8 двигателями масляных насосов, 3 двигателями вакуумных насосов, 4 двигателями насосов слива масла и 2 электромагнитными клапанами смазки. Направление потока и поток воды контролируются с помощью переключателя клапанов для соответствия требованиям испытаний пользователей.
2.1 постоянный напор
Отрегулируйте скорость водяного насоса: сделайте ее стабильной на определенном значении, и напор воды в это время определенный; Отрегулируйте скорость динамометра на определенное значение и соберите соответствующие данные после того, как рабочее состояние будет стабильным в течение 2 ~ 4 минут. Во время испытания необходимо поддерживать напор воды неизменным. Кодовый диск помещается на двигатель водяного насоса для сбора скорости двигателя, так что DCS500 формирует замкнутый контур управления. Скорость водяного насоса вводится с клавиатуры IPC.
2.2 постоянная скорость
Отрегулируйте скорость динамометра, чтобы сделать ее стабильной на определенном значении. В это время скорость динамометра постоянна; Отрегулируйте скорость насоса на определенное значение (т.е. отрегулируйте напор) и соберите соответствующие данные после того, как рабочее состояние будет стабильным в течение 2 ~ 4 минут. DCS500 формирует замкнутый контур для скорости динамометра, чтобы стабилизировать скорость динамометра.
2.3 тест на разгон
Отрегулируйте скорость динамометра до определенного значения и поддерживайте ее неизменной отрегулируйте скорость водяного насоса так, чтобы выходной крутящий момент динамометра был близок к нулю (в этом рабочем состоянии динамометр работает на выработку электроэнергии и электрический режим), и соберите соответствующие данные. Во время испытания скорость двигателя водяного насоса должна оставаться неизменной и регулироваться DCS500.
2.4 калибровка потока
Система оснащена двумя баками коррекции расхода для калибровки расходомера в системе. Перед калибровкой сначала определите отмеченное значение расхода, затем запустите двигатель водяного насоса и непрерывно регулируйте скорость двигателя водяного насоса. В это время обратите внимание на значение расхода. Когда значение расхода достигнет требуемого значения, стабилизируйте двигатель водяного насоса на текущей скорости (в это время вода циркулирует в калибровочном трубопроводе). Установите время переключения дефлектора. После того, как рабочее состояние стабилизируется, включите электромагнитный клапан, начните отсчет времени и одновременно переключите воду в трубопроводе на бак коррекции. Когда время отсчета времени истечет, электромагнитный клапан отсоединяется. В это время вода снова переключается на калибровочный трубопровод. Уменьшите скорость двигателя водяного насоса, стабилизируйте ее на определенной скорости и считайте соответствующие данные. Затем слейте воду и откалибруйте следующую точку.
2.5 ручное / автоматическое переключение без помех
Для облегчения обслуживания и отладки системы, для системы разработана ручная клавиатура. Оператор может управлять действием клапана независимо через клавиатуру, которая не ограничена блокировкой. Система использует модуль удаленного ввода-вывода NAIS, который может заставить клавиатуру работать в разных местах. Во время ручного/автоматического переключения состояние клапана остается неизменным.
Система использует ПЛК в качестве основного контроллера, что упрощает систему и обеспечивает высокую надежность и простоту обслуживания системы; PROFIBUS реализует полную передачу данных, избегает электромагнитных помех и обеспечивает соответствие системы требованиям точности конструкции; Реализован обмен данными между различными устройствами; Гибкость PROFIBUS обеспечивает удобные условия для расширения системы. Схема проектирования системы с промышленной полевой шиной в качестве ядра станет основным направлением промышленного применения.
Время публикации: 17 февр. 2022 г.
