Skúšobná lavica pre modely hydraulických turbín zohráva dôležitú úlohu vo vývoji hydroenergetických technológií. Je to dôležité zariadenie na zlepšenie kvality hydroenergetických produktov a optimalizáciu výkonu jednotiek. Výroba akéhokoľvek obežného kolesa si vyžaduje najprv vývoj modelového obežného kolesa a testovanie modelu simuláciou skutočných vodomerov vodnej elektrárne na testovacej lavice pre vysokotlakové hydraulické stroje. Ak všetky údaje spĺňajú požiadavky používateľov, obežné koleso sa môže oficiálne vyrobiť. Preto niektorí zahraniční výrobcovia hydroenergetických zariadení majú niekoľko skúšobných lavíc pre vysoké vodné spády, aby splnili potreby rôznych funkcií. Napríklad francúzska spoločnosť Neyrpic má päť pokročilých vysoko presných modelových skúšobných lavíc; Hitachi a Toshiba majú päť modelových skúšobných lavíc s vodným spádom viac ako 50 m. Podľa potrieb výroby veľký výskumný ústav elektrických strojov navrhol testovaciu lavicu pre vysoké vodné spády s plnou funkciou a vysokou presnosťou, ktorá dokáže vykonávať modelové skúšky rúrkových, zmiešaných, axiálnych a reverzibilných hydraulických strojov, pričom vodný spád môže dosiahnuť 150 m. Skúšobná lavica sa dá prispôsobiť modelovým skúškam vertikálnych a horizontálnych jednotiek. Testovacia lavica je navrhnutá s dvoma stanicami a a B. Keď stanica a pracuje, je nainštalovaná stanica B, čo môže skrátiť testovací cyklus. A. B Dve stanice zdieľajú jeden systém elektrického riadenia a testovacieho systému. Elektrický riadiaci systém využíva PROFIBUS ako jadro, PLC NAIS fp10sh ako hlavný ovládač a IPC (priemyselný riadiaci počítač) realizuje centralizované riadenie. Systém využíva technológiu fieldbus na realizáciu pokročilého plne digitálneho režimu riadenia, ktorý zaisťuje spoľahlivosť, bezpečnosť a jednoduchú údržbu systému. Ide o systém riadenia testov strojov na šetrenie vodou s vysokým stupňom automatizácie v Číne. Zloženie riadiaceho systému
Skúšobná lavica pre vysoké tlaky vody pozostáva z dvoch čerpacích motorov s výkonom 550 kW a rozsahom otáčok 250 ~ 1100 ot./min., ktoré zrýchľujú prietok vody v potrubí k vodomerom požadovaným používateľom a udržiavajú plynulý chod spádu vody. Parametre obežného kolesa sú monitorované dynamometrom. Výkon motora dynamometra je 500 kW, otáčky sú medzi 300 ~ 2300 ot./min. a na staniciach A a B je jeden dynamometer. Princíp skúšobnej lavice pre vysoké tlaky hydraulických strojov je znázornený na obrázku 1. Systém vyžaduje, aby presnosť riadenia motora bola menšia ako 0,5 % a MTBF bola väčšia ako 5000 hodín. Po dlhom výskume bol zvolený systém regulácie otáčok jednosmerným prúdom DCS500 od spoločnosti *** * *. DCS500 dokáže prijímať riadiace príkazy dvoma spôsobmi. Jedným z nich je prijímanie signálov 4 ~ 20 mA na splnenie požiadaviek na rýchlosť; Druhým je pridanie modulu PROFIBUS DP na príjem v digitálnom režime, aby sa splnili požiadavky na rýchlosť. Prvá metóda má jednoduché ovládanie a nízku cenu, ale bude rušená pri prenose prúdu a ovplyvní presnosť riadenia; Hoci je druhá metóda drahšia, dokáže zabezpečiť presnosť údajov a presnosť riadenia v procese prenosu. Preto systém využíva štyri zariadenia DCS500 na riadenie dvoch dynamometrov a dvoch motorov vodných čerpadiel. Ako podriadená stanica PROFIBUS DP komunikujú tieto štyri zariadenia s PLC hlavnej stanice v režime master-slave. PLC riadi štart/stop dynamometra a motora vodného čerpadla, prenáša údaje o otáčkach motora do DCS500 cez PROFIBUS DP a získava stav a parametre chodu motora z DCS500.
PLC si ako hlavnú stanicu vyberá modul afp37911 vyrobený spoločnosťou NAIS Europe, ktorý súčasne podporuje protokoly FMS a DP. Modul je hlavnou stanicou FMS, ktorá realizuje hlavnú komunikáciu v hlavnom režime s IPC a systémom zberu údajov; je to tiež hlavná stanica DP, ktorá realizuje komunikáciu master-slave s DCS500.
Všetky parametre dynamometra budú zhromažďované a zobrazované na obrazovke prostredníctvom technológie VXI Bus (ostatné parametre bude zhromažďovať spoločnosť VXI). IPC sa pripája k systému zberu údajov prostredníctvom FMS pre dokončenie komunikácie. Zloženie celého systému je znázornené na obrázku 2.
1.1 Zbernica PROFIBUS je norma, ktorú v rámci spoločného vývojového projektu sformulovalo 13 spoločností a 5 vedeckovýskumných inštitúcií. Je uvedená v európskej norme en50170 a je jednou z priemyselných zbernicových noriem odporúčaných v Číne. Zahŕňa nasledujúce formy:
·PROFIBUS FMS rieši všeobecné komunikačné úlohy na úrovni dielne, poskytuje veľké množstvo komunikačných služieb a vykonáva cyklické a necyklické komunikačné úlohy so strednou prenosovou rýchlosťou. Modul Profibus systému NAIS podporuje komunikačnú rýchlosť 1,2 Mbps a nepodporuje cyklický komunikačný režim. S inými hlavnými stanicami FMS dokáže komunikovať iba pomocou MMA necyklický prenos dát hlavné pripojenie a modul nie je kompatibilný s FMS. Preto v návrhu schémy nemôže používať iba jednu formu PROFIBUS.
·PROFIBUS-DP optimalizované vysokorýchlostné a lacné komunikačné pripojenie je navrhnuté na komunikáciu medzi automatickým riadiacim systémom a decentralizovanými I/O na úrovni zariadenia. Pretože DP a FMS používajú rovnaký komunikačný protokol, môžu koexistovať v tom istom sieťovom segmente. Medzi NAIS a podriadenou stanicou a podriadenou stanicou aktívne nekomunikuje necyklický prenos dát pripojenie master-slave.
·PROFIBUS PA štandardná iskrovo bezpečná prenosová technológia špeciálne navrhnutá pre automatizáciu procesov realizuje komunikačné postupy špecifikované v norme IEC1158-2 pre prípady s vysokými bezpečnostnými požiadavkami a stanice napájané zbernicou. Prenosové médium použité v systéme je tienená krútená dvojlinka z medi komunikačný protokol je RS485 a komunikačná rýchlosť je 500 kb/s. Použitie priemyselnej zbernice zaručuje bezpečnosť a spoľahlivosť systému.
1.2 Priemyselný riadiaci počítač IPC
Horný priemyselný riadiaci počítač využíva taiwanský priemyselný riadiaci počítač Advantech s operačným systémom Windows NT4.0 pre pracovnú stanicu. Na zobrazenie informácií o prevádzkovom stave systému na veľkej obrazovke a grafické znázornenie prietoku a upchatia potrubia sa používa priemyselný konfiguračný softvér WinCC od spoločnosti Siemens. Všetky údaje sa prenášajú z PLC cez PROFIBUS. IPC je interne vybavený sieťovou kartou Profiboard od nemeckej spoločnosti Softing, ktorá je špeciálne navrhnutá pre PROFIBUS. Prostredníctvom konfiguračného softvéru od spoločnosti Softing je možné dokončiť sieťové pripojenie, vytvoriť sieťový komunikačný vzťah Cr (komunikačný vzťah) a objektový slovník OD (objektový slovník). WINCC je vyrobený spoločnosťou Siemens. Podporuje iba priame pripojenie s PLC S5/S7 od spoločnosti a s inými PLC môže komunikovať iba prostredníctvom technológie DDE poskytovanej systémom Windows. Spoločnosť Softing poskytuje serverový softvér DDE na realizáciu komunikácie PROFIBUS s WinCC.
1.3 PLC
Spoločnosť Fp10sh spoločnosti NAIS je vybraná ako akciová spoločnosť.
2 funkcie riadiaceho systému
Okrem ovládania dvoch motorov vodných čerpadiel a dvoch dynamometrov musí riadiaci systém ovládať aj 28 elektrických ventilov, 4 motory závaží, 8 motorov olejových čerpadiel, 3 motory vákuových čerpadiel, 4 motory čerpadiel na vypúšťanie oleja a 2 solenoidové ventily mazania. Smer prúdenia a prietok vody sa ovládajú prepínačom ventilov, aby sa splnili testovacie požiadavky používateľov.
2.1 konštantný tlak
Upravte rýchlosť vodného čerpadla: stabilizujte ju na určitej hodnote, aby bol v tomto čase istý výtlak vody; upravte rýchlosť dynamometra na určitú hodnotu a po stabilnom prevádzkovom stave počas 2 ~ 4 minút zhromažďujte relevantné údaje. Počas testu je potrebné udržiavať výtlak vody nezmenený. Na motor vodného čerpadla sa umiestni kódovací disk na zhromažďovanie otáčok motora, takže DCS500 vytvára uzavretú slučku regulácie. Otáčky vodného čerpadla sa zadávajú pomocou klávesnice IPC.
2.2 konštantná rýchlosť
Upravte rýchlosť dynamometra tak, aby sa stabilizovala na určitej hodnote. V tomto čase je rýchlosť dynamometra konštantná; upravte rýchlosť čerpadla na určitú hodnotu (t. j. upravte výtlačok) a po stabilnom prevádzkovom stave počas 2 ~ 4 minút zhromažďujte relevantné údaje. DCS500 vytvára uzavretú slučku pre rýchlosť dynamometra, aby sa stabilizovala rýchlosť dynamometra.
2.3 test úniku
Nastavte rýchlosť dynamometra na určitú hodnotu a udržujte rýchlosť dynamometra nezmenenú. Upravte rýchlosť vodného čerpadla tak, aby sa výstupný krútiaci moment dynamometra blížil k nule (za týchto prevádzkových podmienok dynamometer pracuje na výrobu energie a elektrickú prevádzku) a zhromažďujte relevantné údaje. Počas testu sa vyžaduje, aby rýchlosť motora vodného čerpadla zostala nezmenená a bola nastavená pomocou DCS500.
2.4 kalibrácia prietoku
Systém je vybavený dvoma nádržami na korekciu prietoku na kalibráciu prietokomeru v systéme. Pred kalibráciou najskôr zistite vyznačenú hodnotu prietoku, potom spustite motor vodného čerpadla a plynule upravujte rýchlosť motora vodného čerpadla. V tomto čase venujte pozornosť hodnote prietoku. Keď hodnota prietoku dosiahne požadovanú hodnotu, stabilizujte motor vodného čerpadla na aktuálnej rýchlosti (v tomto čase voda cirkuluje v kalibračnom potrubí). Nastavte čas spínania deflektora. Po stabilizácii prevádzkového stavu zapnite solenoidový ventil, spustite meranie času a súčasne prepnite vodu z potrubia do korekčnej nádrže. Po uplynutí času sa solenoidový ventil odpojí. V tomto čase sa voda opäť prepne do kalibračného potrubia. Znížte rýchlosť motora vodného čerpadla, stabilizujte ho na určitej rýchlosti a odčítajte príslušné údaje. Potom vypustite vodu a kalibrujte ďalší bod.
2,5 manuálne/automatické nerušené prepínanie
Pre uľahčenie údržby a ladenia systému je navrhnutá manuálna klávesnica. Obsluha môže ovládať činnosť ventilu nezávisle pomocou klávesnice, ktorá nie je obmedzená vzájomným blokovaním. Systém využíva modul diaľkového I/O NAIS, ktorý umožňuje ovládať klávesnicu na rôznych miestach. Počas manuálneho/automatického prepínania zostáva stav ventilu nezmenený.
Systém využíva PLC ako hlavný riadiaci systém, čo zjednodušuje systém a zaisťuje vysokú spoľahlivosť a jednoduchú údržbu systému; PROFIBUS realizuje kompletný prenos dát, zabraňuje elektromagnetickému rušeniu a umožňuje systému spĺňať požiadavky na presnosť návrhu; Je realizované zdieľanie dát medzi rôznymi zariadeniami; Flexibilita PROFIBUS poskytuje vhodné podmienky pre rozširovanie systému. Schéma návrhu systému s priemyselnou zbernicou ako jadrom sa stane hlavným prúdom priemyselných aplikácií.
Čas uverejnenia: 17. februára 2022
