Випробувальний стенд моделей гідравлічних турбін відіграє важливу роль у розвитку гідроенергетичних технологій. Це важливе обладнання для покращення якості гідроенергетичної продукції та оптимізації продуктивності агрегатів. Для виробництва будь-якого робочого колеса спочатку необхідно розробити модель робочого колеса, а потім випробувати модель, імітуючи фактичний напір гідроелектростанції на випробувальному стенді для високонапірних гідравлічних машин. Якщо всі дані відповідають вимогам користувача, робоче колесо можна офіційно виготовити. Тому деякі відомі закордонні виробники гідроенергетичного обладнання мають кілька випробувальних стендів для високонапірних гідравлічних машин, які відповідають потребам різних функцій, наприклад, п'ять передових високоточних модельних випробувальних стендів французької компанії Nyrpic; Hitachi та Toshiba мають по п'ять модельних випробувальних стендів з напором води понад 50 м. Відповідно до потреб виробництва, великий науково-дослідний інститут електромашин розробив випробувальний стенд для високонапірних гідравлічних машин з повним набором функцій та високою точністю, який може проводити модельні випробування трубчастих, змішаних, осьових та реверсивних гідравлічних машин відповідно. Напір води може досягати 150 м. Випробувальний стенд можна адаптувати до 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 гідравлічних машин з високим ступенем автоматизації в Китаї. Склад системи керування.
Випробувальний стенд для високого напору складається з двох насосних двигунів встановленою потужністю 550 кВт та діапазоном швидкості обертання 250-1100 об/хв для прискорення потоку води в трубопроводі до необхідного користувачем водоміра та забезпечення плавної роботи водоміра. Параметри робочого колеса контролюються динамометром. Потужність двигуна динамометра становить 500 кВт, а швидкість обертання - від 300 до 2300 об/хв. На станції A та станції B встановлено по одному динамометру. Принцип роботи випробувального стенду для високого напору гідравлічних машин показано на рис. 1. Система вимагає, щоб точність керування двигуном була менше 0,5%, а середній час напрацювання на відмову (MTTF) перевищував 5000 годин. Після тривалих досліджень було обрано систему керування швидкістю постійного струму DCS500. DCS500 може отримувати команди керування двома способами: один - приймати сигнали 4-20 мА для задоволення вимог до швидкості; Інший варіант – додати модуль PROFIBUS DP для задоволення вимог щодо швидкості шляхом прийому в цифровому режимі. Перший метод простий і дешевий, але він буде перешкоджати передачі струму, що впливатиме на точність керування; хоча другий режим є дорогим, він може забезпечити точність даних у процесі передачі та точність керування. Тому система використовує чотири DCS500 для керування двома динамометрами та двома двигунами водяного насоса відповідно. Як ведена станція PROFIBUS DP, чотири пристрої зв'язуються з ПЛК головної станції в режимі ведучий-ведений. ПЛК керує запуском/зупинкою динамометра та двигуна насоса, передає швидкість обертання двигуна до DCS500 через PROFIBUS DP, отримує стан та параметри роботи двигуна від DCS500 і передає їх до верхнього IPC через PROFIBUS FMS для здійснення моніторингу в режимі реального часу.
ПЛК вибирає модуль afp37911 виробництва NAIS Europe як головну станцію, яка одночасно підтримує протоколи FMS та DP. Цей модуль є головною станцією FMS та взаємодіє з IPC та системою збору даних у режимі головної станції; він також є головною станцією DP, яка реалізує зв'язок головний-підлеглий з DCS500.
Система збору даних використовує технологію шини VXI для збору різних параметрів динамометра та відображення їх на великому екрані, а також формування результатів у таблицях та графіках (цю частину виконують інші компанії). IPC взаємодіє із системою збору даних через FMS. Склад усієї системи показано на рис. 2.
1.1 польова шина PROFIBUS PROFIBUS – це стандарт, розроблений 13 компаніями, такими як Siemens та AEC, та 5 науково-дослідними установами в рамках спільного проєкту розробки. Він включений до європейського стандарту en50170 та є одним із рекомендованих стандартів промислової польової шини в Китаї. Він включає такі форми:
·PROFIBUS FMS вирішує загальні комунікаційні завдання на рівні майстерні забезпечує велику кількість комунікаційних послуг 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 використовувати лише MMA нециклічна передача даних головне з'єднання зв'язок з іншими головними станціями FMS і цей модуль не сумісний з PROFIBUS FMS * * * компанії тому одну з форм PROFIBUS не можна використовувати під час проектування схеми.
·PROFIBUS PA стандартна іскробезпечна технологія передачі, спеціально розроблена для автоматизації процесів реалізує протокол зв'язку, зазначений у стандарті IEC1158-2 , та використовується в місцях з високими вимогами безпеки та на станціях, 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 промисловий керуючий комп'ютер Advantech з Тайваню, який працює на операційній системі Windows NT4.0 для робочої станції, а також використовує програмне забезпечення для промислової конфігурації WinCC від Siemens. На великому екрані відображаються робочі умови та інформація про котирування системи, а також графічно показано потік трубопроводу та умови блокування. Всі дані передаються ПЛК через PROFIBUS. IPC внутрішньо оснащений мережевою картою Profiboard німецької компанії Softing, спеціально розробленою для PROFIBUS. За допомогою програмного забезпечення для конфігурації, що надається Softing, можна налаштувати мережу, встановити мережевий зв'язок Cr (зв'язок зв'язку) та встановити об'єктний словник 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-розробник програмного забезпечення надає програмне забезпечення сервера DDE для реалізації зв'язку PROFIBUS з WinCC.
1.3. ПАТ
Fp10sh компанії NAIS обрано як ПАТ.
(2) функція системи керування
Окрім керування двома двигунами водяного насоса та двома динамометрами, система керування також повинна керувати 28 електричними клапанами, 4 двигунами вантажів, 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 перемикачем клапана для задоволення вимог користувачів до випробувань.
2.1 постійний напір Відрегулюйте швидкість обертання водяного насоса: стабілізуйте її на певному значенні, щоб напір води був постійним у цей час; відрегулюйте швидкість динамометра до певного значення. Після стабілізації робочого стану протягом 2-4 хвилин зберіть відповідні дані. Під час випробування необхідно підтримувати напір води незмінним. На двигун насоса встановлюється кодовий диск для збору даних про швидкість двигуна, щоб DCS500 формував замкнутий цикл керування. Швидкість водяного насоса вводиться за допомогою клавіатури IPC.
2.2 постійна швидкість
Відрегулюйте швидкість динамометра, щоб стабілізувати її на певному значенні, а швидкість динамометра залишалася постійною; 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 таким чином, щоб вихідний крутний момент динамометра був приблизно нульовим (за цих робочих умов динамометр працює на вироблення електроенергії та в електричному режимі), та зберіть відповідні дані. Під час випробування швидкість двигуна насоса має бути постійною та регулюватися DCS500.
2.4 калібрування потоку
Система оснащена двома резервуарами для корекції витрати для калібрування витратомірів у системі. Перед калібруванням спочатку визначте зазначене значення витрати, потім запустіть двигун водяного насоса та плавно регулюйте швидкість обертання двигуна водяного насоса. У цей час зверніть увагу на значення витрати. Коли значення витрати досягне потрібного значення, стабілізуйте двигун водяного насоса на поточній швидкості обертання (у цей час вода циркулює в калібрувальному трубопроводі). Встановіть час перемикання дефлектора. Після стабілізації робочого стану увімкніть електромагнітний клапан та запустіть відлік часу. Одночасно перемкніть воду з трубопроводу до калібрувального резервуара. Коли час відліку часу закінчиться, електромагнітний клапан відключається. У цей час вода перемикається на калібрувальний трубопровід, а швидкість обертання двигуна водяного насоса зменшується для стабілізації на певній швидкості. 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 певного клапана незалежно за допомогою клавіатури, не обмежуючись блокуванням. Система використовує модуль дистанційного вводу/виводу NAIS, який дозволяє клавіатурі працювати 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 ремонтопридатність; PROFIBUS реалізує повну передачу даних, уникає електромагнітних перешкод і забезпечує відповідність системи вимогам точності проектування; реалізовано обмін даними між різними пристроями; гнучкість PROFIBUS забезпечує зручні умови для розширення системи. Схема проектування системи на основі промислової польової шини стане основним напрямком промислового застосування.
Час публікації: 24 серпня 2022 р.
