Modelové skúšobné zariadenie hydraulických turbín zohráva dôležitú úlohu vo vývoji hydroenergetických technológií. Je to dôležité zariadenie na zlepšenie kvality hydroenergetických produktov a optimalizáciu výkonu jednotiek. Na výrobu akéhokoľvek obežného kolesa musí byť najprv vyvinuté modelové obežné koleso a model je možné testovať simuláciou skutočného vodomera vodnej elektrárne na skúšobnom stole pre hydraulické stroje s vysokým spádom. Ak všetky údaje spĺňajú požiadavky používateľa, obežné koleso je možné formálne vyrobiť. Preto niektorí známi zahraniční výrobcovia hydroenergetických zariadení majú niekoľko skúšobných stolíc s vysokým spádom, ktoré spĺňajú potreby rôznych funkcií, ako napríklad päť pokročilých vysoko presných modelových skúšobných stolíc francúzskej spoločnosti Nyrpic; Hitachi a Toshiba majú po päť modelových skúšobných stolíc s vodným spádom viac ako 50 m. Podľa potrieb výroby veľký výskumný ústav elektrických strojov navrhol skúšobné zariadenie s vysokým vodným spádom s plnou funkčnosťou a vysokou presnosťou, ktoré dokáže vykonávať modelové skúšky rúrkových, zmiešaných, axiálnych a reverzibilných hydraulických strojov. Vodný spád môže dosiahnuť 150 m. Skúšobné zariadenie 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, NAIS fp10sh PLC ako hlavný ovládač a IPC (priemyselný riadiaci počítač) realizuje centralizované riadenie. Systém využíva technológiu zbernice na realizáciu pokročilého plne digitálneho režimu riadenia, ktorý zaisťuje spoľahlivosť, bezpečnosť a jednoduchú údržbu systému. Ide o systém riadenia testov hydraulických strojov s vysokým stupňom automatizácie v Číne. Zloženie riadiaceho systému
Skúšobná lavica pre vysoké tlaky vody sa skladá z dvoch motorov čerpadiel s inštalovaným výkonom 550 kW a rozsahom otáčok 250 – 1100 ot./min., ktoré urýchľujú prietok vody v potrubí k vodomeru požadovanému používateľom a udržiavajú plynulý chod spádu vody. Parametre obežného kolesa sú monitorované dynamometrom. Výkon motora dynamometra je 500 kW a otáčky sú medzi 300 a 2300 ot./min. Na stanici A a stanici B je jeden dynamometer. Princíp skúšobnej lavice pre vysoké tlaky hydraulických strojov je znázornený na obr. 1. Systém vyžaduje, aby presnosť riadenia motora bola menšia ako 0,5 % a priemerný čas medzi poruchami (MTTF) bol väčší ako 5000 hodín. Po dlhom výskume bol zvolený systém riadenia otáčok jednosmerným prúdom DCS500. DCS500 môže prijímať riadiace príkazy dvoma spôsobmi, jedným je prijímanie signálov 4 – 20 mA na splnenie požiadaviek na rýchlosť; Druhou možnosťou je pridať modul PROFIBUS DP na splnenie požiadavky na rýchlosť prijímaním v digitálnom režime. Prvá metóda je jednoduchá a lacná, ale bude rušiť prenos prúdu, čo ovplyvní presnosť riadenia; Hoci je druhý režim drahší, dokáže zabezpečiť presnosť údajov v procese prenosu a presnosť riadenia. Systém preto používa štyri 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 čerpadla, prenáša otáčky motora do DCS500 cez PROFIBUS DP a získava stav a parametre chodu motora z DCS500 a prenáša ich do nadradeného IPC cez PROFIBUS FMS na realizáciu monitorovania v reálnom čase.
PLC vyberá modul afp37911 vyrobený spoločnosťou NAIS Europe ako hlavnú stanicu, ktorá súčasne podporuje protokoly FMS a DP. Tento modul je hlavnou stanicou FMS a komunikuje s IPC a systémom zberu údajov v režime master-master; je to tiež hlavná stanica DP, ktorá realizuje komunikáciu master-slave s DCS500.
Systém zberu údajov využíva technológiu zbernice VXI na zhromažďovanie rôznych parametrov dynamometra a ich zobrazenie na veľkej obrazovke a prepisovanie výsledkov do tabuliek a grafov (túto časť vykonávajú iné spoločnosti). IPC komunikuje so systémom zberu údajov prostredníctvom FMS. Zloženie celého systému je znázornené na obr. 2.
1.1 priemyselná zbernica PROFIBUS PROFIBUS je štandard vyvinutý 13 spoločnosťami, ako sú Siemens a AEC, a 5 vedeckovýskumnými inštitúciami v rámci spoločného vývojového projektu. Bol uvedený v európskej norme en50170 a je jedným z odporúčaných štandardov priemyselnej zbernice v Číne. Zahŕňa nasledujúce formy:
·PROFIBUS FMS rieši všeobecné komunikačné úlohy na úrovni dielne poskytuje veľké množstvo komunikačných služieb vykonáva cyklické a necyklické komunikačné úlohy so strednou prenosovou rýchlosťou. Modul Profibus od NAIS podporuje * * * komunikačnú rýchlosť 1,2 Mbps a nepodporuje cyklický komunikačný režim môže používať iba MMA necyklický prenos dát hlavné pripojenie komunikáciu s inými hlavnými stanicami FMS a tento modul nie je kompatibilný s PROFIBUS FMS * * * spoločnosti preto nemožno počas návrhu schémy použiť jednu z foriem PROFIBUS.
·PROFIBUS PA štandardná iskrovo bezpečná prenosová technológia špeciálne navrhnutá pre automatizáciu procesov realizuje komunikačný protokol špecifikovaný v norme IEC1158-2 a používa sa na miestach s vysokými bezpečnostnými požiadavkami a na staniciach napájaných 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 priemyselný riadiaci počítač Advantech z Taiwanu. Používa operačný systém Windows NT4.0 pre pracovné stanice. Používa priemyselný konfiguračný softvér WinCC od spoločnosti Siemens. Na veľkej obrazovke sa zobrazujú prevádzkové podmienky a informácie o systéme a graficky sa zobrazuje prietok v potrubí a stav blokovania. Všetky údaje sú prenášané 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 vytvoriť sieť, vytvoriť sieťovú komunikáciu Cr (komunikačný vzťah) a vytvoriť objektový slovník OD (objektový slovník). WINCC je vyrobený spoločnosťou Siemens. Podporuje iba priame pripojenie s PLC S5/S7 od spoločnosti a s inými PLC komunikuje iba prostredníctvom technológie DDE od spoločnosti Windows. Softvérová spoločnosť poskytuje serverový softvér DDE na realizáciu komunikácie PROFIBUS s WinCC.
1.3. a.s.
Spoločnosť Fp10sh spoločnosti NAIS je vybraná ako akciová spoločnosť.
(2) funkcia 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 výpust oleja a 2 mazacie solenoidové ventily. Smer prúdenia a prietok vody sú riadené spínačom ventilu, aby sa splnili testovacie požiadavky používateľov.
2.1 konštantný tlak Nastavte rýchlosť otáčania vodného čerpadla: stabilizujte ju na určitej hodnote a tlak vody je v tomto čase konštantný; upravte rýchlosť dynamometra na určitú hodnotu. Po stabilizácii prevádzkových podmienok počas 2-4 minút zhromaždte relevantné údaje. Počas testu je potrebné udržiavať tlak vody nezmenený. Na motor čerpadla sa umiestni kódovací disk na zaznamenávanie otáčok motora, aby DCS500 vytvoril uzavretú slučku riadenia. Otáčky vodného čerpadla sa zadávajú pomocou klávesnice IPC.
2.2 konštantná rýchlosť
Nastavte rýchlosť dynamometra tak, aby sa stabilizovala na určitej hodnote a rýchlosť dynamometra zostala konštantná; nastavte rýchlosť čerpadla na určitú hodnotu (t. j. nastavte výtlačok) a po stabilizácii prevádzkových podmienok 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 výstupný krútiaci moment dynamometra bol približne nulový (za týchto prevádzkových podmienok dynamometer pracuje na výrobu energie a elektrickú prevádzku) a zhromažďujte relevantné údaje. Počas testu musia byť otáčky motora čerpadla konštantné a regulované zariadením DCS500.
2.4 kalibrácia prietoku
Systém je vybavený dvoma nádržami na korekciu prietoku na kalibráciu prietokomerov v systéme. Pred kalibráciou najskôr zistite vyznačenú hodnotu prietoku, potom spustite motor vodného čerpadla a plynule upravujte rýchlosť otáčania motora vodného čerpadla. V tomto čase venujte pozornosť hodnote prietoku. Keď hodnota prietoku dosiahne požadovanú hodnotu, stabilizujte motor vodného čerpadla na aktuálnej rýchlosti otáčania (v tomto čase voda cirkuluje v kalibračnom potrubí). Nastavte čas spínania deflektora. Po stabilizácii prevádzkového stavu zapnite solenoidový ventil a spustite meranie času. Súčasne prepnite vodu z potrubia do kalibračnej nádrže. Po uplynutí času sa solenoidový ventil odpojí. V tomto čase sa voda prepne do kalibračného potrubia a rýchlosť otáčania motora vodného čerpadla sa zníži, aby sa stabilizovala na určitej rýchlosti. 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 konkrétneho ventilu nezávisle pomocou klávesnice bez toho, aby bola obmedzená vzájomným blokovaním. Systém využíva modul diaľkového vstupu/výstupu 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 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 založená na priemyselnej zbernici sa stane hlavným prúdom priemyselných aplikácií.
Čas uverejnenia: 24. augusta 2022
