Bệ thử nghiệm mô hình tuabin thủy lực đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ thủy điện. Đây là thiết bị quan trọng để nâng cao chất lượng sản phẩm thủy điện và tối ưu hóa hiệu suất của các đơn vị. Việc sản xuất bất kỳ máy chạy nào trước tiên phải phát triển máy chạy mô hình và thử nghiệm mô hình bằng cách mô phỏng đồng hồ đo áp suất thực tế của nhà máy thủy điện trên bệ thử máy móc thủy lực có cột áp cao. Nếu tất cả dữ liệu đáp ứng được yêu cầu của người dùng, máy chạy có thể được sản xuất chính thức. Do đó, một số nhà sản xuất thiết bị thủy điện nước ngoài có một số bệ thử nghiệm cột áp nước cao để đáp ứng nhu cầu của nhiều chức năng khác nhau. Ví dụ, công ty neyrpic của Pháp có năm bệ thử nghiệm mô hình có độ chính xác cao tiên tiến; Hitachi và Toshiba có năm bệ thử nghiệm mô hình với cột áp nước hơn 50m. Theo nhu cầu sản xuất, một viện nghiên cứu máy móc điện lớn đã thiết kế một bệ thử nghiệm cột áp nước cao với đầy đủ chức năng và độ chính xác cao, có thể thực hiện các thử nghiệm mô hình trên máy móc thủy lực dạng ống, dòng hỗn hợp, dòng trục và đảo ngược tương ứng, và cột áp nước có thể đạt tới 150m. Bệ thử nghiệm có thể thích ứng với thử nghiệm mô hình của các đơn vị thẳng đứng và nằm ngang. Bệ thử nghiệm được thiết kế với hai trạm a và B. Khi trạm a hoạt động, trạm B được lắp đặt, có thể rút ngắn chu kỳ thử nghiệm. Hai trạm A. B chia sẻ một bộ hệ thống điều khiển điện và hệ thống thử nghiệm. Hệ thống điều khiển điện lấy PROFIBUS làm lõi, PLC NAIS fp10sh làm bộ điều khiển chính và IPC (máy tính điều khiển công nghiệp) thực hiện điều khiển tập trung. Hệ thống áp dụng công nghệ fieldbus để thực hiện chế độ điều khiển kỹ thuật số tiên tiến, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và bảo trì dễ dàng của hệ thống. Đây là hệ thống điều khiển thử nghiệm máy móc thủy lợi có mức độ tự động hóa cao tại Trung Quốc. Thành phần của hệ thống điều khiển
Bàn thử nghiệm đầu nước cao bao gồm hai động cơ bơm có công suất 550KW và phạm vi tốc độ 250 ~ 1100 vòng / phút, giúp tăng tốc lưu lượng nước trong đường ống đến đồng hồ đo đầu nước theo yêu cầu của người sử dụng và giữ cho đầu nước chạy trơn tru. Các thông số của máy chạy được theo dõi bởi máy đo lực. Công suất động cơ của máy đo lực là 500kW, tốc độ trong khoảng 300 ~ 2300 vòng / phút và có một máy đo lực ở các trạm a và B. Nguyên lý của bàn thử nghiệm máy móc thủy lực đầu cao được thể hiện trong Hình 1. Hệ thống yêu cầu độ chính xác điều khiển động cơ nhỏ hơn 0,5% và MTBF lớn hơn 5000 giờ. Sau nhiều nghiên cứu, hệ thống điều chỉnh tốc độ DCS500 DC do một công ty * * * sản xuất đã được lựa chọn. DCS500 có thể nhận lệnh điều khiển theo hai cách. Một là nhận tín hiệu 4 ~ 20mA để đáp ứng yêu cầu về tốc độ; Thứ hai là thêm mô-đun PROFIBUS DP để nhận ở chế độ kỹ thuật số để đáp ứng yêu cầu về tốc độ. Phương pháp đầu tiên có điều khiển đơn giản và giá thành thấp, nhưng sẽ bị nhiễu trong quá trình truyền dòng điện và ảnh hưởng đến độ chính xác của điều khiển; Mặc dù phương pháp thứ hai tốn kém, nhưng nó có thể đảm bảo độ chính xác của dữ liệu và độ chính xác của điều khiển trong quá trình truyền. Do đó, hệ thống sử dụng bốn DCS500 để điều khiển hai máy đo lực và hai động cơ bơm nước tương ứng. Là trạm phụ PROFIBUS DP, bốn thiết bị giao tiếp với PLC trạm chính ở chế độ chủ-tớ. PLC điều khiển khởi động / dừng của máy đo lực và động cơ bơm nước, truyền tốc độ chạy của động cơ đến DCS500 thông qua PROFIBUS DP và lấy trạng thái chạy và các thông số của động cơ từ DCS500.
PLC chọn mô-đun afp37911 do NAIS Europe sản xuất làm trạm chính, hỗ trợ giao thức FMS và DP cùng lúc. Mô-đun là trạm chính của FMS, thực hiện giao tiếp chế độ chính với IPC và hệ thống thu thập dữ liệu; Đây cũng là trạm chính DP, thực hiện giao tiếp chủ-tớ với DCS500.
Tất cả các thông số của lực kế sẽ được thu thập và hiển thị trên màn hình thông qua Công nghệ Bus VXI (các thông số khác sẽ được công ty VXI thu thập). IPC kết nối với hệ thống thu thập dữ liệu thông qua FMS để hoàn thiện giao tiếp. Cấu trúc của toàn bộ hệ thống được thể hiện trong Hình 2.
1.1 fieldbus PROFIBUS là một tiêu chuẩn do 13 công ty và 5 viện nghiên cứu khoa học xây dựng trong dự án phát triển chung. Nó đã được liệt kê trong tiêu chuẩn châu Âu en50170 và là một trong những tiêu chuẩn fieldbus công nghiệp được khuyến nghị ở Trung Quốc. Nó bao gồm các hình thức sau:
·PROFIBUS FMS giải quyết các nhiệm vụ truyền thông chung ở cấp độ xưởng, cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ truyền thông và hoàn thành các nhiệm vụ truyền thông tuần hoàn và không tuần hoàn với tốc độ truyền trung bình. Mô-đun Profibus của NAIS hỗ trợ tốc độ truyền thông 1,2mbps và không hỗ trợ chế độ truyền thông tuần hoàn. Nó chỉ có thể giao tiếp với các trạm chính FMS khác bằng cách sử dụng MMA truyền dữ liệu không tuần hoàn kết nối chính và mô-đun không tương thích với FMS. Do đó, nó không thể chỉ sử dụng một dạng PROFIBUS trong thiết kế sơ đồ.
·PROFIBUS-DP kết nối truyền thông tốc độ cao và giá rẻ được tối ưu hóa được thiết kế cho truyền thông giữa hệ thống điều khiển tự động và I / O phân cấp cấp thiết bị. Vì DP và FMS áp dụng cùng một giao thức truyền thông, chúng có thể cùng tồn tại trong cùng một phân đoạn mạng. Giữa NAIS và a, msaz truyền dữ liệu không tuần hoàn kết nối chủ-tớ trạm tớ không chủ động truyền thông.
·PROFIBUS PA công nghệ truyền dẫn an toàn nội tại tiêu chuẩn được thiết kế đặc biệt cho tự động hóa quy trình thực hiện các thủ tục truyền thông được chỉ định trong iec1158-2 cho những trường hợp có yêu cầu an toàn cao và các trạm được cấp nguồn bằng bus. Phương tiện truyền dẫn được sử dụng trong hệ thống là cáp xoắn đôi được bảo vệ bằng đồng giao thức truyền thông là RS485 và tốc độ truyền thông là 500kbps. Việc áp dụng bus trường công nghiệp đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của hệ thống.
1.2 Máy tính điều khiển công nghiệp IPC
Máy tính điều khiển công nghiệp phía trên sử dụng máy tính điều khiển công nghiệp Advantech Đài Loan chạy hệ điều hành máy trạm Windows NT4 0 Phần mềm cấu hình công nghiệp WinCC của công ty Siemens được sử dụng để hiển thị thông tin tình trạng hoạt động của hệ thống trên màn hình lớn và biểu diễn đồ họa lưu lượng và tắc nghẽn đường ống. Tất cả dữ liệu được truyền từ PLC qua PROFIBUS. IPC được trang bị bên trong một card mạng profiboard do công ty softing của Đức sản xuất, được thiết kế riêng cho PROFIBUS. Thông qua phần mềm cấu hình do softing cung cấp, có thể hoàn thành mạng, có thể thiết lập mối quan hệ truyền thông mạng Cr (mối quan hệ truyền thông) và từ điển đối tượng OD (từ điển đối tượng). WINCC do Siemens sản xuất. Nó chỉ hỗ trợ kết nối trực tiếp với PLC S5 / S7 của công ty và chỉ có thể giao tiếp với các PLC khác thông qua công nghệ DDE do windows cung cấp. Công ty Softing cung cấp phần mềm máy chủ DDE để thực hiện giao tiếp PROFIBUS với WinCC.
1.3 Bộ điều khiển lập trình
Fp10sh của công ty NAIS được chọn làm PLC.
2 chức năng hệ thống điều khiển
Ngoài việc điều khiển hai động cơ bơm nước và hai máy đo lực, hệ thống điều khiển còn cần điều khiển 28 van điện, 4 động cơ trọng lượng, 8 động cơ bơm dầu, 3 động cơ bơm chân không, 4 động cơ bơm xả dầu và 2 van điện từ bôi trơn. Hướng dòng chảy và lưu lượng nước được điều khiển thông qua công tắc van để đáp ứng yêu cầu thử nghiệm của người sử dụng.
2.1 đầu không đổi
Điều chỉnh tốc độ của máy bơm nước: làm cho nó ổn định ở một giá trị nhất định, và đầu nước chắc chắn tại thời điểm này; Điều chỉnh tốc độ của máy đo lực đến một giá trị nhất định, và thu thập dữ liệu có liên quan sau khi điều kiện làm việc ổn định trong 2 ~ 4 phút. Trong quá trình thử nghiệm, cần phải giữ đầu nước không đổi. Một đĩa mã được đặt trên động cơ máy bơm nước để thu thập tốc độ động cơ, do đó DCS500 tạo thành một điều khiển vòng kín. Tốc độ của máy bơm nước được nhập bằng bàn phím IPC.
2.2 tốc độ không đổi
Điều chỉnh tốc độ của lực kế để làm cho nó ổn định ở một giá trị nhất định. Lúc này, tốc độ của lực kế là không đổi; Điều chỉnh tốc độ bơm đến một giá trị nhất định (tức là điều chỉnh đầu), và thu thập dữ liệu có liên quan sau khi điều kiện làm việc ổn định trong 2 ~ 4 phút. DCS500 tạo thành một vòng khép kín cho tốc độ của lực kế để ổn định tốc độ của lực kế.
2.3 Kiểm tra chạy trốn
Điều chỉnh tốc độ của lực kế đến một giá trị nhất định và giữ tốc độ của lực kế không đổi điều chỉnh tốc độ của máy bơm nước để làm cho mô-men xoắn đầu ra của lực kế gần bằng không (trong điều kiện làm việc này, lực kế hoạt động để phát điện và vận hành điện), và thu thập dữ liệu có liên quan. Trong quá trình thử nghiệm, tốc độ của động cơ bơm nước được yêu cầu không đổi và được điều chỉnh bởi DCS500.
2.4 hiệu chuẩn lưu lượng
Hệ thống được trang bị hai bình hiệu chỉnh lưu lượng để hiệu chuẩn lưu lượng kế trong hệ thống. Trước khi hiệu chuẩn, trước tiên hãy xác định giá trị lưu lượng đã đánh dấu, sau đó khởi động động cơ bơm nước và liên tục điều chỉnh tốc độ của động cơ bơm nước. Lúc này, hãy chú ý đến giá trị lưu lượng. Khi giá trị lưu lượng đạt đến giá trị yêu cầu, hãy ổn định động cơ bơm nước ở tốc độ hiện tại (lúc này, nước lưu thông trong đường ống hiệu chuẩn). Đặt thời gian chuyển mạch của bộ phận chuyển hướng. Sau khi điều kiện làm việc ổn định, hãy bật van điện từ, bắt đầu định thời gian và đồng thời chuyển nước trong đường ống sang bình hiệu chỉnh. Khi thời gian định thời gian kết thúc, van điện từ bị ngắt kết nối. Lúc này, nước được chuyển sang đường ống hiệu chuẩn một lần nữa. Giảm tốc độ của động cơ bơm nước, ổn định ở một tốc độ nhất định và đọc dữ liệu có liên quan. Sau đó xả nước và hiệu chuẩn điểm tiếp theo.
2.5 chuyển đổi thủ công / tự động không bị nhiễu
Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì và gỡ lỗi hệ thống, một bàn phím thủ công được thiết kế cho hệ thống. Người vận hành có thể điều khiển hoạt động của van một cách độc lập thông qua bàn phím, không bị ràng buộc bởi sự liên động. Hệ thống sử dụng mô-đun I / O từ xa NAIS, có thể khiến bàn phím hoạt động ở nhiều nơi khác nhau. Trong quá trình chuyển đổi thủ công / tự động, trạng thái van vẫn không thay đổi.
Hệ thống sử dụng PLC làm bộ điều khiển chính, giúp đơn giản hóa hệ thống và đảm bảo độ tin cậy cao và dễ bảo trì hệ thống; PROFIBUS thực hiện truyền dữ liệu hoàn chỉnh, tránh nhiễu điện từ và giúp hệ thống đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác của thiết kế; Chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau được thực hiện; Tính linh hoạt của PROFIBUS cung cấp các điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng hệ thống. Sơ đồ thiết kế hệ thống với bus trường công nghiệp làm cốt lõi sẽ trở thành xu hướng chính của ứng dụng công nghiệp.
Thời gian đăng: 17-02-2022
