Hydrauliska turbinmodelltestbänkar spelar en viktig roll i utvecklingen av vattenkraftteknik. Det är en viktig utrustning för att förbättra kvaliteten på vattenkraftprodukter och optimera enheternas prestanda. Produktionen av alla löprännor måste först utveckla en modelllöpränna och testa modellen genom att simulera vattenkraftverkets faktiska tryckmätare på en testbädd för hydrauliska maskiner med hög tryckhöjd. Om alla data uppfyller användarnas krav kan löprännan officiellt produceras. Därför har vissa utländska tillverkare av vattenkraftutrustning flera testbänkar för högt vattentryck för att möta behoven hos olika funktioner. Till exempel har det franska företaget Nirpic fem avancerade högprecisionsmodelltestbänkar; Hitachi och Toshiba har fem modelltestbänkar med en vattenhöjd på mer än 50 m. Enligt produktionens behov har ett stort forskningsinstitut för elektriska maskiner designat en testbänk för högt vattentryck med alla funktioner och hög precision, som kan utföra modelltester på rörformiga, blandflödes-, axialflödes- och reversibla hydrauliska maskiner, och vattenhöjden kan nå 150 m. Testbänken kan anpassas till modelltester av vertikala och horisontella enheter. Testbänken är utformad med två stationer a och B. När station a är i drift installeras station B, vilket kan förkorta testcykeln. A. B två stationer delar en uppsättning elektriskt styrsystem och testsystem. Det elektriska styrsystemet använder PROFIBUS som kärna, NAIS fp10sh PLC som huvudstyrenhet och IPC (industriell styrdator) realiserar centraliserad styrning. Systemet använder fältbussteknik för att realisera det avancerade heldigitala styrläget, vilket säkerställer systemets tillförlitlighet, säkerhet och enkelt underhåll. Det är ett teststyrsystem för vattenbesparingsmaskiner med hög grad av automatisering i Kina. Sammansättning av styrsystemet
Testbänken för högt vattentryck består av två pumpmotorer med en effekt på 550 kW och ett hastighetsområde på 250 ~ 1100 r/min, vilket accelererar vattenflödet i rörledningen till de vattentrycksmätare som användaren behöver och håller vattentrycket igång smidigt. Parametrarna för löpröret övervakas av dynamometern. Dynamometerns motoreffekt är 500 kW, hastigheten ligger mellan 300 ~ 2300 r/min, och det finns en dynamometer vid stationerna a och B. Principen för testbänken för hydrauliska maskiner med högt vattentryck visas i figur 1. Systemet kräver att motorstyrningsnoggrannheten är mindre än 0,5 % och att MTBF är större än 5000 timmar. Efter mycket forskning har man valt DC-hastighetsregleringssystem DCS500, tillverkat av ett * * * företag. DCS500 kan ta emot styrkommandon på två sätt. Ett är att ta emot 4 ~ 20 mA-signaler för att uppfylla hastighetskraven; Det andra är att lägga till en PROFIBUS DP-modul för att ta emot i digitalt läge för att uppfylla hastighetskraven. Den första metoden har enkel styrning och lågt pris, men den kommer att störas vid strömöverföring och påverka styrnoggrannheten. Även om den andra metoden är dyr kan den säkerställa datanoggrannheten och styrnoggrannheten i överföringsprocessen. Därför använder systemet fyra DCS500 för att styra två dynamometrar respektive två vattenpumpsmotorer. Som PROFIBUS DP-slavstation kommunicerar de fyra enheterna med huvudstationens PLC i master-slave-läge. PLC:n styr start/stopp av dynamometern och vattenpumpsmotorn, överför motorns körhastighet till DCS500 via PROFIBUS DP och hämtar motorns körtillstånd och parametrar från DCS500.
PLC:n väljer afp37911-modulen, producerad av NAIS Europe, som masterstation, vilken stöder FMS- och DP-protokoll samtidigt. Modulen är huvudstationen i FMS, som möjliggör kommunikation i huvudläge med IPC och datainsamlingssystem; den är också DP-masterstationen, som möjliggör master-slave-kommunikation med DCS500.
Alla dynamometerparametrar samlas in och visas på skärmen via VXI Bus Technology (övriga parametrar samlas in av VXI). IPC ansluter till datainsamlingssystemet via FMS för att slutföra kommunikationen. Hela systemets sammansättning visas i figur 2.
1.1 Fältbuss PROFIBUS är en standard som formulerats av 13 företag och 5 vetenskapliga forskningsinstitut i ett gemensamt utvecklingsprojekt. Den har listats i den europeiska standarden en50170 och är en av de industriella fältbussstandarder som rekommenderas i Kina. Den omfattar följande former:
·PROFIBUS FMS löser de allmänna kommunikationsuppgifterna på verkstadsnivå, tillhandahåller ett stort antal kommunikationstjänster och slutför cykliska och icke-cykliska kommunikationsuppgifter med medelhög överföringshastighet. Profibus-modulen i NAIS stöder en kommunikationshastighet på 1,2 Mbps och stöder inte cykliskt kommunikationsläge. Den kan endast kommunicera med andra FMS-masterstationer genom att använda MMA icke-cyklisk dataöverföring masteranslutning och modulen är inte kompatibel med FMS. Därför kan den inte bara använda en form av PROFIBUS i schemadesign.
· PROFIBUS-DP optimerad höghastighets- och billig kommunikationsanslutning är utformad för kommunikation mellan automatiska styrsystem och decentraliserade I/O på utrustningsnivå. Eftersom DP och FMS använder samma kommunikationsprotokoll kan de samexistera i samma nätverkssegment. Mellan NAIS och en, msaz icke-cyklisk dataöverföring master-slave-anslutning kommunicerar inte slavstationen aktivt.
·PROFIBUS PA standard egensäker överföringsteknik speciellt utformad för processautomation realiserar kommunikationsprocedurerna som specificeras i IEC1158-2 för tillfällen med höga säkerhetskrav och stationer som drivs av bussen. Överföringsmediet som används i systemet är kopparskärmad tvinnad parkabel kommunikationsprotokollet är RS485 och kommunikationshastigheten är 500 kbps. Användningen av industriell fältbuss garanterar systemets säkerhet och tillförlitlighet.
1.2 IPC industriell styrdator
Den övre industriella styrdatorn använder Taiwan Advantech industriell styrdator som kör Windows NT4 0 arbetsstationsoperativsystem WinCC industriell konfigurationsprogramvara från Siemens används för att visa information om systemets driftsförhållanden på en stor skärm och grafiskt representera rörledningsflöde och blockeringar. All data överförs från PLC via PROFIBUS. IPC är internt utrustad med ett profiboard-nätverkskort producerat av det tyska företaget Softing, vilket är speciellt utformat för PROFIBUS. Genom konfigurationsprogramvaran som tillhandahålls av Softing kan nätverk upprättas, nätverkskommunikationsrelationer Cr (kommunikationsrelationer) och objektordbok OD (objektordbok) kan upprättas. WINCC produceras av Siemens. Den stöder endast direkt anslutning till företagets S5/S7 PLC och kan endast kommunicera med andra PLC:er via DDE-teknik som tillhandahålls av Windows. Softing tillhandahåller DDE-serverprogramvara för att realisera PROFIBUS-kommunikation med WinCC.
1.3 PLC
Fp10sh från NAIS-företaget har valts som PLC.
2 styrsystemfunktioner
Förutom att styra två vattenpumpsmotorer och två dynamometrar behöver styrsystemet även styra 28 elektriska ventiler, 4 viktmotorer, 8 oljepumpsmotorer, 3 vakuumpumpsmotorer, 4 oljedräneringspumpsmotorer och 2 smörjmagnetventiler. Vattnets flödesriktning och flöde styrs via ventilbrytaren för att uppfylla användarnas testkrav.
2,1 konstant tryck
Justera vattenpumpens hastighet: stabilisera den vid ett visst värde, så att vattentrycket är bestämt vid denna tidpunkt; justera dynamometerns hastighet till ett visst värde och samla in relevanta data efter att driftsförhållandena har varit stabila i 2 ~ 4 minuter. Under testet är det nödvändigt att hålla vattentrycket oförändrat. En kodskiva placeras på vattenpumpens motor för att samla in motorhastigheten, så att DCS500 bildar en sluten reglering. Vattenpumpens hastighet matas in via IPC-tangentbordet.
2,2 konstant hastighet
Justera dynamometerns hastighet för att stabilisera den vid ett visst värde. Vid denna tidpunkt är dynamometerns hastighet konstant; justera pumphastigheten till ett visst värde (dvs. justera tryckhöjden) och samla in relevant data efter att arbetsförhållandena har varit stabila i 2 ~ 4 minuter. DCS500 bildar en sluten slinga för dynamometerns hastighet för att stabilisera dynamometerns hastighet.
2.3 skenningstest
Justera dynamometerns hastighet till ett visst värde och håll dynamometerns hastighet oförändrad. Justera vattenpumpens hastighet så att dynamometerns utgående vridmoment ligger nära noll (under dessa driftsförhållanden arbetar dynamometern för kraftgenerering och elektrisk drift), och samla in relevanta data. Under testet måste vattenpumpens motorhastighet förbli oförändrad och justeras av DCS500.
2.4 flödeskalibrering
Systemet är utrustat med två flödeskorrigeringstankar för kalibrering av flödesmätaren i systemet. Före kalibrering, bestäm först det markerade flödesvärdet, starta sedan vattenpumpmotorn och justera kontinuerligt vattenpumpmotorns hastighet. Var uppmärksam på flödesvärdet. När flödesvärdet når önskat värde, stabilisera vattenpumpmotorn vid den aktuella hastigheten (vid denna tidpunkt cirkulerar vattnet i kalibreringsröret). Ställ in deflektorns omkopplingstid. När driftsförhållandena är stabila, slå på magnetventilen, starta tidtagningen och koppla samtidigt om vattnet i röret till korrigeringstanken. När tidtagningstiden är ute kopplas magnetventilen bort. Vid denna tidpunkt kopplas vattnet om till kalibreringsröret igen. Minska vattenpumpmotorns hastighet, stabilisera den vid en viss hastighet och läs av relevant data. Töm sedan vattnet och kalibrera nästa punkt.
2.5 manuell / automatisk störningsfri omkoppling
För att underlätta underhåll och felsökning av systemet är ett manuellt tangentbord utformat för systemet. Operatören kan styra en ventils funktion oberoende via tangentbordet, vilket inte begränsas av förregling. Systemet använder NAIS fjärr-I/O-modul, vilket kan få tangentbordet att fungera på olika platser. Under manuell/automatisk växling förblir ventilens tillstånd oförändrat.
Systemet använder PLC som huvudstyrenhet, vilket förenklar systemet och säkerställer hög tillförlitlighet och enkelt underhåll av systemet; PROFIBUS realiserar fullständig dataöverföring, undviker elektromagnetisk störning och gör att systemet uppfyller designens noggrannhetskrav; Datadelning mellan olika enheter realiseras; PROFIBUS flexibilitet ger praktiska förutsättningar för systemets expansion. Systemdesignschemat med industriell fältbuss som kärna kommer att bli mainstream för industriella tillämpningar.
Publiceringstid: 17 februari 2022
