Випробувальний стенд моделей гідравлічних турбін відіграє важливу роль у розвитку гідроенергетичних технологій. Це важливе обладнання для покращення якості гідроенергетичної продукції та оптимізації продуктивності агрегатів. Виробництво будь-якого робочого колеса передбачає розробку модельного робочого колеса та випробування моделі шляхом імітації фактичних показників напору гідроелектростанції на випробувальному стенді для високонапірних гідравлічних машин. Якщо всі дані відповідають вимогам користувачів, робоче колесо може бути офіційно виготовлене. Тому деякі іноземні виробники гідроенергетичного обладнання мають кілька випробувальних стендів для високонапірних гідравлічних машин, щоб задовольнити потреби різних функцій. Наприклад, французька компанія neyrpic має п'ять передових високоточних модельних випробувальних стендів; Hitachi та Toshiba мають п'ять модельних випробувальних стендів з водяним напором понад 50 м. Відповідно до потреб виробництва, великий науково-дослідний інститут електротехніки розробив повнофункціональний та високоточний випробувальний стенд для високонапірних гідравлічних машин, який може проводити модельні випробування трубчастих, змішаних, осьових та реверсивних гідравлічних машин відповідно, а водяний напір може сягати 150 м. Випробувальний стенд може бути адаптований для модельних випробувань вертикальних та горизонтальних агрегатів. Випробувальний стенд розроблений з двома станціями a та B. Під час роботи станції a встановлюється станція B, що може скоротити цикл випробувань. A. B дві станції використовують один комплект електричної системи керування та випробувальної системи. Електрична система керування використовує PROFIBUS як основу, ПЛК NAIS fp10sh як основний контролер, а IPC (промисловий керуючий комп'ютер) реалізує централізоване керування. Система використовує технологію польової шини для реалізації вдосконаленого повністю цифрового режиму керування, що забезпечує надійність, безпеку та легке обслуговування системи. Це система керування випробуваннями водоохоронного обладнання з високим ступенем автоматизації, виготовлена в Китаї. Склад системи керування.
Випробувальний стенд для високого напору складається з двох насосних двигунів потужністю 550 кВт та діапазоном швидкості 250 ~ 1100 об/хв, які прискорюють потік води в трубопроводі до водомірів, необхідних користувачеві, та забезпечують плавну роботу водоміра. Параметри робочого колеса контролюються динамометром. Потужність двигуна динамометра становить 500 кВт, швидкість – від 300 до 2300 об/хв, а на станціях A та B встановлено по одному динамометру. Принцип роботи випробувального стенду для високого напору гідравлічних машин показано на рисунку 1. Система вимагає, щоб точність керування двигуном була менше 0,5%, а середній час напрацювання на відмову (MTBF) – більше 5000 годин. Після тривалих досліджень було обрано систему регулювання швидкості постійного струму DCS500, виготовлену компанією ***. DCS500 може отримувати команди керування двома способами. Один – отримувати сигнали 4 ~ 20 мА для задоволення вимог до швидкості; Другий спосіб – додати модуль PROFIBUS DP для прийому в цифровому режимі, щоб задовольнити вимоги до швидкості. Перший метод має просте керування та низьку ціну, але він буде перешкоджати передачі струму та впливати на точність керування; хоча другий метод є дорогим, він може забезпечити точність даних та точність керування в процесі передачі. Тому система використовує чотири DCS500 для керування двома динамометрами та двома двигунами водяного насоса відповідно. Як ведена станція PROFIBUS DP, чотири пристрої взаємодіють з ПЛК головної станції в режимі ведучий-ведений. ПЛК керує запуском/зупинкою динамометра та двигуна водяного насоса, передає дані про швидкість обертання двигуна до DCS500 через PROFIBUS DP та отримує стан та параметри роботи двигуна від DCS500.
ПЛК вибирає модуль afp37911 виробництва NAIS Europe як головну станцію, яка одночасно підтримує протоколи FMS та DP. Модуль є головною станцією FMS, яка реалізує основний режим зв'язку з IPC та системою збору даних; він також є головною станцією DP, яка реалізує зв'язок "головний-підлеглий" з DCS500.
Всі параметри динамометра будуть зібрані та відображені на екрані за допомогою технології VXI Bus (інші параметри будуть зібрані компанією VXI). IPC підключається до системи збору даних через FMS для завершення зв'язку. Склад усієї системи показано на рисунку 2.
1.1 польова шина PROFIBUS – це стандарт, розроблений 13 компаніями та 5 науково-дослідними установами в рамках спільного проєкту розробки. Він включений до європейського стандарту en50170 та є одним із рекомендованих у Китаї промислових стандартів польових шин. Він включає такі форми:
·PROFIBUS FMS вирішує загальні комунікаційні завдання на рівні майстерні, забезпечує велику кількість комунікаційних послуг та виконує циклічні та нециклічні комунікаційні завдання із середньою швидкістю передачі. Модуль Profibus NAIS підтримує швидкість зв'язку 1,2 Мбіт/с і не підтримує циклічний режим зв'язку. Він може зв'язуватися лише з іншими головними станціями FMS за допомогою MMA нециклічна передача даних головне з'єднання �, і модуль не сумісний з FMS. Тому він не може використовувати лише одну форму PROFIBUS у схемотехніки.
·PROFIBUS-DP оптимізоване високошвидкісне та дешеве комунікаційне з'єднання призначене для зв'язку між системою автоматичного керування та децентралізованим вводом/виводом на рівні обладнання. Оскільки DP та FMS використовують один і той самий протокол зв'язку, вони можуть співіснувати в одному сегменті мережі. Між NAIS та a, msaz нециклічна передача даних з'єднання головний-підлеглий підлегла станція активно не взаємодіє.
·PROFIBUS PA стандартна іскробезпечна технологія передачі, спеціально розроблена для автоматизації процесів реалізує процедури зв'язку, зазначені в iec1158-2 для випадків з високими вимогами безпеки та станцій, що живляться від шини. Середовищем передачі, що використовується в системі, є мідна екранована вита пара протокол зв'язку - RS485, а швидкість зв'язку становить 500 кбіт/с. Застосування промислової польової шини гарантує безпеку та надійність системи.
1.2 Промисловий керуючий комп'ютер IPC
Верхній промисловий керуючий комп'ютер використовує тайванський промисловий керуючий комп'ютер Advantech, що працює під управлінням операційної системи Windows NT4.0 для робочої станції. Програмне забезпечення для промислової конфігурації WinCC компанії Siemens використовується для відображення інформації про робочий стан системи на великому екрані та графічного представлення потоку та блокування трубопроводу. Всі дані передаються з ПЛК через PROFIBUS. IPC внутрішньо оснащений мережевою картою Profiboard, виробленою німецькою компанією Softing, яка спеціально розроблена для PROFIBUS. За допомогою програмного забезпечення для конфігурації, що надається Softing, можна налаштувати мережу, встановити зв'язок мережевого зв'язку Cr (комунікаційний зв'язок) та словник об'єктів OD (словник об'єктів). WINCC виробляється Siemens. Він підтримує пряме з'єднання лише з ПЛК S5/S7 компанії та може взаємодіяти з іншими ПЛК лише за допомогою технології DDE, що надається Windows. Компанія Softing надає серверне програмне забезпечення DDE для реалізації зв'язку PROFIBUS з WinCC.
1.3 ПЛК
Fp10sh компанії NAIS обрано як ПАТ.
2 функції системи керування
Окрім керування двома двигунами водяного насоса та двома динамометрами, система керування також повинна керувати 28 електричними клапанами, 4 двигунами ваги, 8 двигунами масляних насосів, 3 двигунами вакуумних насосів, 4 двигунами насосів для зливу оливи та 2 електромагнітними клапанами змащення. Напрямок потоку та витрата води контролюються за допомогою перемикача клапанів для задоволення вимог користувачів до випробувань.
2.1 постійний напір
Відрегулюйте швидкість водяного насоса: стабілізуйте її на певному значенні, щоб напір води був визначеним у цей момент; відрегулюйте швидкість динамометра до певного значення та зберіть відповідні дані після того, як робочий стан стабілізується протягом 2 ~ 4 хвилин. Під час випробування необхідно підтримувати напір води незмінним. Кодовий диск розміщується на двигуні водяного насоса для збору даних про швидкість двигуна, таким чином, DCS500 формує замкнутий цикл керування. Швидкість водяного насоса вводиться за допомогою клавіатури IPC.
2.2 постійна швидкість
Відрегулюйте швидкість динамометра, щоб стабілізувати її на певному значенні. У цей час швидкість динамометра постійна; відрегулюйте швидкість насоса до певного значення (тобто відрегулюйте напір) та зберіть відповідні дані після того, як робочий стан стабілізується протягом 2 ~ 4 хвилин. DCS500 формує замкнутий цикл для швидкості динамометра, щоб стабілізувати швидкість динамометра.
2.3 тест на неконтрольований рух
Відрегулюйте швидкість динамометра до певного значення та залиште швидкість динамометра незмінною. відрегулюйте швидкість водяного насоса, щоб вихідний крутний момент динамометра був близьким до нуля (за цих робочих умов динамометр працює на вироблення електроенергії та в електричному режимі), та зберіть відповідні дані. Під час випробування швидкість двигуна водяного насоса повинна залишатися незмінною та регулюватися за допомогою DCS500.
2.4 калібрування потоку
Система оснащена двома резервуарами для корекції витрати для калібрування витратоміра в системі. Перед калібруванням спочатку визначте зазначене значення витрати, потім запустіть двигун водяного насоса та плавно регулюйте швидкість двигуна водяного насоса. У цей час зверніть увагу на значення витрати. Коли значення витрати досягне потрібного значення, стабілізуйте двигун водяного насоса на поточній швидкості (у цей час вода циркулює в калібрувальному трубопроводі). Встановіть час перемикання дефлектора. Після стабілізації робочого стану увімкніть електромагнітний клапан, запустіть відлік часу та одночасно перемкніть воду з трубопроводу до резервуара для корекції. Коли час відліку закінчиться, електромагнітний клапан відключається. У цей час вода знову перемикається на калібрувальний трубопровід. Зменште швидкість двигуна водяного насоса, стабілізуйте його на певній швидкості та зчитайте відповідні дані. Потім злийте воду та відкалібруйте наступну точку.
2.5 ручне/автоматичне безперешкодне перемикання
Для полегшення обслуговування та налагодження системи розроблено ручну клавіатуру. Оператор може керувати дією клапана незалежно за допомогою клавіатури, що не обмежується блокуванням. Система використовує модуль дистанційного вводу/виводу NAIS, який може керувати клавіатурою в різних місцях. Під час ручного/автоматичного перемикання стан клапана залишається незмінним.
Система використовує ПЛК як основний контролер, що спрощує систему та забезпечує високу надійність і легке обслуговування; PROFIBUS реалізує повну передачу даних, уникає електромагнітних перешкод і забезпечує відповідність системи вимогам точності проекту; Реалізовано обмін даними між різними пристроями; Гнучкість PROFIBUS забезпечує зручні умови для розширення системи. Схема проектування системи з промисловою польовою шиною як основою стане основним напрямком промислового застосування.
Час публікації: 17 лютого 2022 р.
