Hydrauliska turbinmodeller spelar en viktig roll i utvecklingen av vattenkraftteknik. Det är en viktig utrustning för att förbättra kvaliteten på vattenkraftprodukter och optimera enheternas prestanda. För produktion av alla löprännor måste modelllöprännan utvecklas först, och modellen kan testas genom att simulera vattenkraftverkets faktiska tryckmätare på en testbänk för hydrauliska maskiner med hög tryckhöjd. Om alla data uppfyller användarens krav kan löprännan tillverkas formellt. Därför har några välkända tillverkare av vattenkraftutrustning utomlands flera testbänkar för hög tryckhöjd som uppfyller behoven hos olika funktioner, såsom fem avancerade högprecisionsmodelltestbänkar från det franska företaget Nyrpic; Hitachi och Toshiba har vardera fem modelltestbänkar med vattenhöjd över 50 m. Enligt produktionens behov har ett stort forskningsinstitut för elmaskiner designat en testbänk för hög tryckhöjd med alla funktioner och hög noggrannhet, som kan utföra modelltester på rörformiga, blandflödes-, axialflödes- och reversibla hydrauliska maskiner. 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 helt digitala styrläget, vilket säkerställer systemets tillförlitlighet, säkerhet och enkelt underhåll. Det är ett hydrauliskt maskinteststyrsystem med hög grad av automatisering i Kina. Sammansättning av styrsystemet
Testbänken för högt vattentryck består av två pumpmotorer med en installerad effekt på 550 kW och ett rotationshastighetsområde på 250-1100 r/min för att accelerera vattenflödet i rörledningen till den vattentrycksmätare som användaren behöver och hålla vattentrycket igång smidigt. Parametrarna för löpröret övervakas av dynamometern. Dynamometerns motoreffekt är 500 kW, och rotationshastigheten är mellan 300 och 2300 r/min. Det finns en dynamometer vid station a och station 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 medeltiden mellan fel (MTTF) är större än 5000 timmar. Efter mycket forskning har DCS500 DC-hastighetsstyrsystem valts. DCS500 kan ta emot styrkommandon på två sätt, ett är att ta emot 4-20 mA-signaler för att uppfylla hastighetskraven; Den andra metoden är att lägga till en PROFIBUS DP-modul för att uppfylla hastighetskravet genom att ta emot i digitalt läge. Den första metoden är enkel och billig, men den kommer att störa den aktuella överföringen, vilket påverkar styrnoggrannheten. Även om det andra läget är dyrt kan det säkerställa datanoggrannheten i överföringsprocessen och styrnoggrannheten. 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 dynamometer och pumpmotor, överför motorns körhastighet till DCS500 via PROFIBUS DP, och hämtar motorns körstatus och parametrar från DCS500, och överför dem till den övre IPC:n via PROFIBUS FMS för att realtidsövervakning.
PLC:n väljer afp37911-modulen från NAIS Europe som masterstation, vilken stöder FMS- och DP-protokoll samtidigt. Denna modul är huvudstationen för FMS och kommunicerar med IPC och datainsamlingssystemet i master-masterläge. Den är också en DP-masterstation som möjliggör master-slave-kommunikation med DCS500.
Datainsamlingssystemet använder VXI-bussteknik för att samla in olika parametrar från dynamometern och visa dem på storskärmen, och forma resultaten till tabeller och grafer (denna del utförs av andra företag). IPC kommunicerar med datainsamlingssystemet via FMS. Hela systemets sammansättning visas i figur 2.
1.1 fältbuss PROFIBUS PROFIBUS är en standard som utvecklats av 13 företag som Siemens och AEC och 5 vetenskapliga forskningsinstitut i ett gemensamt utvecklingsprojekt. Den har listats i den europeiska standarden en50170 och är en av de rekommenderade industriella fältbussstandarderna i Kina. Den omfattar följande former:
·PROFIBUS FMS löser de allmänna kommunikationsuppgifterna på verkstadsnivå tillhandahåller ett stort antal kommunikationstjänster slutför cykliska och icke-cykliska kommunikationsuppgifter med medelhög överföringshastighet. Profibus-modulen i NAIS stöder * * * kommunikationshastighet på 1,2 Mbps och stöder inte cykliskt kommunikationsläge den kan endast använda MMA icke-cyklisk dataöverföring masteranslutning kommunikation med andra FMS-masterstationer och denna modul är inte kompatibel med PROFIBUS FMS från ett * * * företag därför kan en form av PROFIBUS inte användas under schemadesign.
· PROFIBUS PA den standardiserade egensäkra överföringstekniken som är speciellt utformad för processautomation realiserar kommunikationsprotokollet som specificeras i IEC1158-2 och används på platser 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 Advantechs industriella styrdator från Taiwan som kör operativsystemet Windows NT4.0 för arbetsstationer använder WinCC:s industriella konfigurationsprogramvara från Siemens Den stora skärmen visar systemets driftsförhållanden och offertinformation, samt visar grafiskt rörledningsflödet och blockeringsförhållandena. All data överförs av PLC via PROFIBUS. IPC:n är internt utrustad med ett profiboard-nätverkskort tillverkat av det tyska företaget Softing, vilket är speciellt utformat för PROFIBUS. Genom konfigurationsprogramvaran från Softing kan nätverk upprättas, nätverkskommunikationsrelationer Cr (kommunikationsrelationer) upprättas och objektordbok OD (objektordbok) upprättas. WINCC produceras av Siemens. Den stöder endast direktanslutning till företagets S5/S7 PLC och kan endast kommunicera med andra PLC:er via DDE-teknik från Windows. Programvaruföretaget tillhandahåller DDE-serverprogramvara för att realisera PROFIBUS-kommunikation med WinCC.
１．３ PLC
Fp10sh från NAIS-företaget har valts som PLC.
(2) styrsystemets funktion
Förutom att styra två vattenpumpsmotorer och två dynamometrar behöver styrsystemet även styra 28 elektriska ventiler, 4 viktmotorer, 8 oljepumpsmotorer, 3 vakuumpumpsmotorer, 4 oljeutloppspumpsmotorer och 2 smörjmagnetventiler. Vattnets flödesriktning och flöde styrs av ventilbrytaren för att uppfylla användarnas testkrav.
2.1 konstant tryck Justera vattenpumpens rotationshastighet: stabilisera den vid ett visst värde, så att vattentrycket är konstant vid denna tidpunkt; justera dynamometerns hastighet till ett visst värde. Samla in relevant data efter att driftsförhållandena har varit stabila i 2–4 minuter. Under testet måste vattentrycket hållas oförändrat. En kodskiva placeras på pumpmotorn 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 så att den stabiliseras vid ett visst värde, och dynamometerns hastighet är 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 den.
2.3 skenningstest
Justera dynamometerns hastighet till ett visst värde och håll dynamometerns hastighet oförändrad. Justera vattenpumpens hastighet så att dynamometerns utgående vridmoment är ungefär noll (under dessa driftsförhållanden arbetar dynamometern för kraftgenerering och elektrisk drift), och samla in relevanta data. Under testet måste pumpmotorns hastighet vara konstant och regleras av DCS500.
2.4 flödeskalibrering
Systemet är utrustat med två flödeskorrigeringstankar för kalibrering av flödesmätarna i systemet. Före kalibrering, bestäm först det markerade flödesvärdet, starta sedan vattenpumpmotorn och justera kontinuerligt vattenpumpmotorns rotationshastighet. Var uppmärksam på flödesvärdet. När flödesvärdet når önskat värde, stabilisera vattenpumpmotorn vid den aktuella rotationshastigheten (vid denna tidpunkt cirkulerar vattnet i kalibreringsröret). Ställ in deflektorns omkopplingstid. När arbetsförhållandena är stabila, slå på magnetventilen och starta tidtagningen. Samtidigt, växla vattnet i röret till kalibreringstanken. När tidtagningstiden är ute kopplas magnetventilen bort. Vid denna tidpunkt växlas vattnet till kalibreringsröret och vattenpumpmotorns rotationshastighet minskas för att stabiliseras vid en viss hastighet. Läs av relevanta 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 funktionen hos en viss ventil oberoende av varandra via tangentbordet utan att begränsas av förreglingen. Systemet använder NAIS-fjärrstyrningsmodulen för I/O, vilket kan få tangentbordet att fungera på olika platser. Under manuell/automatisk växling förblir ventilens status oförändrad.
Systemet använder PLC som huvudstyrenhet, vilket förenklar systemet och säkerställer systemets höga tillförlitlighet och underhållbarhet; PROFIBUS möjliggör fullständig dataöverföring, undviker elektromagnetisk störning och gör att systemet uppfyller kraven på designnoggrannhet; Datadelning mellan olika enheter realiseras; PROFIBUS flexibilitet ger praktiska förutsättningar för systemexpansion. Systemdesignschemat baserat på industriell fältbuss kommer att bli mainstream för industriella tillämpningar.
Publiceringstid: 24 augusti 2022
