اهمیت بستر آزمایش مدل توربین هیدرولیک در توسعه فناوری برق آبی

میز تست مدل توربین هیدرولیک نقش مهمی در توسعه فناوری انرژی آبی ایفا می کند.این یک تجهیزات مهم برای بهبود کیفیت محصولات برق آبی و بهینه سازی عملکرد واحدها است.تولید هر رانر ابتدا باید یک رانر مدل ایجاد کند و مدل را با شبیه سازی هد متر واقعی ایستگاه برق آبی بر روی بستر آزمایشی ماشین آلات هیدرولیک هد بالا آزمایش کند.اگر همه داده ها نیازهای کاربران را برآورده کنند، رانر می تواند به طور رسمی تولید شود.بنابراین، برخی از تولید کنندگان تجهیزات برق آبی خارجی چندین میز تست سر آب بالا برای رفع نیازهای عملکردهای مختلف دارند.به عنوان مثال، شرکت neyrpic فرانسه دارای پنج میز آزمایش مدل با دقت بالا است.هیتاچی و توشیبا دارای پنج پایه تست مدل با سر آب بیش از 50 متر هستند.با توجه به نیاز تولید، یک پژوهشکده بزرگ ماشین‌آلات برقی، بستر تست هد آب بالا با عملکرد کامل و دقت بالا را طراحی کرده است که می‌تواند آزمایش‌های مدل را به ترتیب بر روی ماشین‌های لوله‌ای، جریان مختلط، جریان محوری و ماشین‌های هیدرولیک برگشت‌پذیر انجام دهد. ارتفاع آب می تواند به 150 متر برسد.میز تست می تواند با آزمون مدل واحدهای عمودی و افقی سازگار شود.نیمکت آزمایش با دو ایستگاه a و B طراحی شده است. هنگامی که ایستگاه a کار می کند، ایستگاه B نصب می شود که می تواند چرخه آزمایش را کوتاه کند.A. B دو ایستگاه دارای یک مجموعه از سیستم کنترل الکتریکی و سیستم آزمایش هستند.سیستم کنترل الکتریکی PROFIBUS را به عنوان هسته، NAIS fp10sh PLC را به عنوان کنترل کننده اصلی و IPC (کامپیوتر کنترل صنعتی) کنترل متمرکز را انجام می دهد.این سیستم از فناوری فیلدباس برای تحقق حالت کنترل دیجیتال پیشرفته استفاده می کند که قابلیت اطمینان، ایمنی و نگهداری آسان سیستم را تضمین می کند.این یک سیستم کنترل تست ماشین آلات حفاظت از آب با درجه بالایی از اتوماسیون در چین است.ترکیب سیستم کنترل

میز تست هد آب بالا متشکل از دو موتور پمپ با توان 550 کیلووات و محدوده سرعت 250 ~ 1100r / دقیقه است که جریان آب را در خط لوله تا هد مترهای مورد نیاز کاربر تسریع می کند و هد آب را در حال اجرا نگه می دارد. به نرمی.پارامترهای دونده توسط دینامومتر کنترل می شود.قدرت موتور دینامومتر 500 کیلو وات است، سرعت بین 300 ~ 2300r / دقیقه است، و یک دینامومتر در ایستگاه های a و B وجود دارد. اصل میز تست ماشین آلات هیدرولیک هد بالا در شکل 1 نشان داده شده است. سیستم نیاز دارد که دقت کنترل موتور کمتر از 0.5% و MTBF بیشتر از 5000 ساعت است.پس از تحقیقات فراوان، سیستم تنظیم سرعت DCS500 DC تولید شده توسط یک شرکت * * * انتخاب شد.DCS500 می تواند دستورات کنترل را به دو صورت دریافت کند.یکی دریافت 4 سیگنال 20 میلی آمپر برای برآوردن سرعت مورد نیاز است.مورد دوم اضافه کردن ماژول PROFIBUS DP برای دریافت در حالت دیجیتال برای برآوردن سرعت مورد نیاز است.روش اول دارای کنترل ساده و قیمت پایین است، اما در انتقال جریان مختل می شود و بر دقت کنترل تأثیر می گذارد.اگرچه روش دوم گران است، اما می تواند از صحت داده ها و دقت کنترل در فرآیند انتقال اطمینان حاصل کند.بنابراین، سیستم از چهار DCS500 برای کنترل دو دینامومتر و دو موتور پمپ آب استفاده می کند.به عنوان ایستگاه برده PROFIBUS DP، چهار دستگاه با PLC ایستگاه اصلی در حالت master-slave ارتباط برقرار می کنند.PLC شروع / توقف دینامومتر و موتور پمپ آب را کنترل می کند، سرعت کارکرد موتور را از طریق PROFIBUS DP به DCS500 منتقل می کند و وضعیت و پارامترهای موتور را از DCS500 به دست می آورد.
PLC ماژول afp37911 تولید شده توسط NAIS Europe را به عنوان ایستگاه اصلی انتخاب می کند که پروتکل های FMS و DP را همزمان پشتیبانی می کند.ماژول ایستگاه اصلی FMS است که ارتباط حالت اصلی را با IPC و سیستم جمع آوری داده انجام می دهد.همچنین ایستگاه اصلی DP است که ارتباط master-slave را با DCS500 برقرار می کند.
تمامی پارامترهای دینامومتر از طریق فناوری VXI Bus جمع آوری و روی صفحه نمایش داده می شود (سایر پارامترها توسط شرکت VXI جمع آوری می شود).IPC برای تکمیل ارتباط با سیستم جمع آوری داده ها از طریق FMS متصل می شود.ترکیب کل سیستم در شکل 2 نشان داده شده است.

1.1 فیلدباس PROFIBUS استانداردی است که توسط 13 شرکت و 5 موسسه تحقیقاتی علمی در پروژه توسعه مشترک فرموله شده است.در استاندارد اروپایی en50170 ذکر شده است و یکی از استانداردهای فیلدباس صنعتی توصیه شده در چین است.این شامل فرم های زیر است:
· PROFIBUS FMS وظایف ارتباطی عمومی را در سطح کارگاه حل می کند، تعداد زیادی خدمات ارتباطی را ارائه می دهد و وظایف ارتباطی چرخه ای و غیر چرخه ای را با سرعت انتقال متوسط ​​تکمیل می کند.ماژول Profibus NAIS از نرخ ارتباطی 1.2mbps پشتیبانی می کند و از حالت ارتباط چرخه ای پشتیبانی نمی کند.فقط با استفاده از MMA  انتقال داده غیر چرخه ای  اتصال اصلی  می تواند با سایر ایستگاه های اصلی FMS ارتباط برقرار کند و ماژول با FMS سازگار نیست.بنابراین، نمی تواند تنها از یک شکل PROFIBUS در طراحی طرح استفاده کند.
·PROFIBUS-DP  اتصال ارتباطی پرسرعت و ارزان بهینه شده برای ارتباط بین سیستم کنترل خودکار و سطح تجهیزات ورودی/خروجی غیرمتمرکز طراحی شده است. از آنجایی که DP و FMS پروتکل ارتباطی یکسانی را اتخاذ می کنند، می توانند در یک بخش شبکه همزیستی داشته باشند.بین NAIS و a، msaz  انتقال داده غیر چرخه ای  اتصال master-slave  ایستگاه برده به طور فعال ارتباط برقرار نمی کند.
·فناوری انتقال ذاتا ایمن استاندارد PROFIBUS PA  که مخصوص اتوماسیون فرآیند طراحی شده است. رویه‌های ارتباطی مشخص‌شده در iec1158-2  را برای مواردی با الزامات ایمنی بالا و ایستگاه‌هایی که توسط اتوبوس تغذیه می‌شوند، تحقق می‌بخشد.رسانه انتقال مورد استفاده در سیستم جفت پیچ خورده محافظ مس است  پروتکل ارتباطی RS485 و سرعت ارتباط 500 کیلوبیت در ثانیه است.استفاده از فیلدباس صنعتی تضمینی برای ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم است.

1.2 کامپیوتر کنترل صنعتی IPC
رایانه کنترل صنعتی فوقانی از رایانه کنترل صنعتی Advantech تایوان استفاده می کند  سیستم عامل ایستگاه کاری Windows NT4 0 را اجرا می کند  نرم افزار پیکربندی صنعتی WinCC شرکت زیمنس برای نمایش اطلاعات وضعیت عملکرد سیستم بر روی صفحه نمایش بزرگ استفاده می شود و به صورت گرافیکی جریان خط لوله را نشان می دهد و انسدادتمام داده ها از طریق PROFIBUS از PLC منتقل می شود.IPC به صورت داخلی مجهز به کارت شبکه profiboard تولید شرکت سافتینگ آلمانی است که مخصوص PROFIBUS طراحی شده است.از طریق نرم افزار پیکربندی ارائه شده توسط نرم افزار، می توان شبکه سازی را تکمیل کرد، ارتباط شبکه ارتباطی Cr (رابطه ارتباطی) و دیکشنری شی OD (فرهنگ لغت شی) را می توان برقرار کرد.WINCC توسط زیمنس تولید می شود.این فقط از اتصال مستقیم با S5 / S7 PLC این شرکت پشتیبانی می کند و فقط از طریق فناوری DDE ارائه شده توسط ویندوز می تواند با سایر PLC ها ارتباط برقرار کند.شرکت Softing نرم افزار سرور DDE را برای برقراری ارتباط PROFIBUS با WinCC ارائه می دهد.

1.3 PLC
Fp10sh شرکت NAIS به عنوان PLC انتخاب شده است.

2 عملکرد سیستم کنترل
سیستم کنترل علاوه بر کنترل دو موتور پمپ آب و دو دینامومتر، نیاز به کنترل 28 شیر برقی، 4 موتور وزن، 8 موتور پمپ روغن، 3 موتور پمپ خلاء، 4 موتور پمپ تخلیه روغن و 2 شیر برقی روانکاری دارد.جهت جریان و جریان آب از طریق سوئیچ شیرها کنترل می شود تا نیازهای آزمایشی کاربران را برآورده کند.

2.1 سر ثابت
سرعت پمپ آب را تنظیم کنید: آن را در یک مقدار مشخص ثابت کنید و سر آب در این زمان مشخص است.سرعت دینامومتر را روی مقدار مشخصی تنظیم کنید و پس از اینکه شرایط کار به مدت 2 تا 4 دقیقه پایدار شد، داده های مربوطه را جمع آوری کنید.در طول آزمایش، لازم است سر آب را بدون تغییر نگه دارید.یک دیسک کد روی موتور پمپ آب قرار می گیرد تا سرعت موتور را جمع آوری کند، به طوری که DCS500 یک کنترل حلقه بسته را تشکیل می دهد.سرعت پمپ آب توسط صفحه کلید IPC وارد می شود.

2.2 سرعت ثابت
سرعت دینامومتر را طوری تنظیم کنید که در یک مقدار مشخص ثابت شود.در این زمان، سرعت دینامومتر ثابت است.سرعت پمپ را به مقدار معینی تنظیم کنید (یعنی هد را تنظیم کنید)، و پس از اینکه شرایط کار به مدت 2 تا 4 دقیقه پایدار شد، داده های مربوطه را جمع آوری کنید.DCS500 یک حلقه بسته برای سرعت دینامومتر تشکیل می دهد تا سرعت دینامومتر را تثبیت کند.

2.3 آزمون فراری
سرعت دینامومتر را روی مقدار مشخصی تنظیم کنید و سرعت دینامومتر را بدون تغییر نگه دارید  سرعت پمپ آب را تنظیم کنید تا گشتاور خروجی دینامومتر نزدیک به صفر شود (در این شرایط کار، دینامومتر برای تولید برق و عملیات الکتریکی)، و جمع آوری داده های مربوطه.در طول آزمایش، سرعت موتور پمپ آب باید بدون تغییر باقی بماند و توسط DCS500 تنظیم شود.

2.4 کالیبراسیون جریان
این سیستم مجهز به دو مخزن تصحیح جریان برای کالیبراسیون فلومتر در سیستم می باشد.قبل از کالیبراسیون، ابتدا مقدار جریان مشخص شده را تعیین کنید، سپس موتور پمپ آب را راه اندازی کنید و به طور مداوم سرعت موتور پمپ آب را تنظیم کنید.در این زمان به مقدار جریان توجه کنید.هنگامی که مقدار جریان به مقدار لازم رسید، موتور پمپ آب را در سرعت فعلی تثبیت کنید (در این زمان، آب در خط لوله کالیبراسیون گردش می کند).زمان تعویض دفلکتور را تنظیم کنید.پس از پایدار شدن شرایط کار، شیر برقی را روشن کنید، زمان بندی را شروع کنید و همزمان آب در خط لوله را به مخزن اصلاح تغییر دهید.وقتی زمان تایم تمام شد، شیر برقی قطع می شود.در این زمان، آب دوباره به خط لوله کالیبراسیون سوئیچ می شود.سرعت موتور پمپ آب را کاهش دهید، آن را در سرعت مشخصی تثبیت کنید و داده های مربوطه را بخوانید.سپس آب را خالی کرده و نقطه بعدی را مدرج کنید.

2.5 سوئیچینگ دستی / اتوماتیک بدون مزاحمت
به منظور تسهیل در نگهداری و رفع اشکال سیستم، یک صفحه کلید دستی برای سیستم طراحی شده است.اپراتور می تواند عملکرد یک سوپاپ را به طور مستقل از طریق صفحه کلید کنترل کند، که توسط قفل شدن محدود نمی شود.این سیستم از ماژول ورودی / خروجی از راه دور NAIS استفاده می کند که می تواند باعث شود صفحه کلید در مکان های مختلف کار کند.در طول سوئیچ دستی / خودکار، وضعیت سوپاپ بدون تغییر باقی می ماند.
سیستم از PLC به عنوان کنترل کننده اصلی استفاده می کند که سیستم را ساده می کند و اطمینان بالا و نگهداری آسان سیستم را تضمین می کند.PROFIBUS انتقال کامل داده ها را انجام می دهد، از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری می کند و باعث می شود سیستم الزامات دقت طراحی را برآورده کند.به اشتراک گذاری داده ها بین دستگاه های مختلف تحقق می یابد.انعطاف پذیری PROFIBUS شرایط مناسبی را برای گسترش سیستم فراهم می کند.طرح طراحی سیستم با فیلدباس صنعتی به عنوان هسته اصلی به جریان اصلی کاربرد صنعتی تبدیل خواهد شد.