Le banc d'essai de modèle de turbine hydraulique joue un rôle important dans le développement de la technologie hydroélectrique.C'est un équipement important pour améliorer la qualité des produits hydroélectriques et optimiser les performances des unités.La production de tout coureur doit d'abord développer un coureur modèle et tester le modèle en simulant les mètres de chute réels de la centrale hydroélectrique sur le banc d'essai des machines hydrauliques à haute chute.Si toutes les données répondent aux exigences des utilisateurs, le coureur peut être officiellement produit.Ainsi, certains constructeurs étrangers d'équipements hydroélectriques disposent de plusieurs bancs d'essais de hautes chutes d'eau pour répondre aux besoins de diverses fonctions.Par exemple, la société française Neyrpic dispose de cinq bancs d'essai de modèles avancés de haute précision ;Hitachi et Toshiba ont cinq modèles de bancs d'essai avec une hauteur d'eau de plus de 50 m.Selon les besoins de la production, un grand institut de recherche sur les machines électriques a conçu un banc d'essai à hauteur d'eau élevée avec des fonctions complètes et une haute précision, qui peut effectuer des essais sur modèle respectivement sur des machines hydrauliques tubulaires, à flux mixte, à flux axial et réversible, et la hauteur d'eau peut atteindre 150m.Le banc d'essai peut s'adapter à l'essai sur modèle d'unités verticales et horizontales.Le banc d'essai est conçu avec deux stations a et B. lorsque la station a fonctionne, la station B est installée, ce qui peut raccourcir le cycle de test.A. B deux stations partagent un ensemble de système de contrôle électrique et de système de test.Le système de contrôle électrique prend PROFIBUS comme noyau, NAIS fp10sh PLC comme contrôleur principal et IPC (ordinateur de contrôle industriel) réalise un contrôle centralisé.Le système adopte la technologie de bus de terrain pour réaliser le mode de contrôle entièrement numérique avancé, qui assure la fiabilité, la sécurité et la facilité d'entretien du système.Il s'agit d'un système de contrôle de test de machines de conservation de l'eau avec un degré élevé d'automatisation en Chine.Composition du système de contrôle
Le banc d'essai de hauteur d'eau élevée se compose de deux moteurs de pompe d'une puissance de 550KW et d'une plage de vitesse de 250 ~ 1100r / min, qui accélèrent le débit d'eau dans la canalisation vers les compteurs de hauteur d'eau requis par l'utilisateur et maintiennent la hauteur d'eau en marche doucement.Les paramètres du coureur sont contrôlés par le dynamomètre.La puissance du moteur du dynamomètre est de 500 kW, la vitesse est comprise entre 300 ~ 2300 tr/min et il y a un dynamomètre aux stations a et B. Le principe du banc d'essai de machines hydrauliques à haute tête est illustré à la figure 1. Le système nécessite que le la précision de la commande du moteur est inférieure à 0,5 % et le MTBF est supérieur à 5 000 heures.Après de nombreuses recherches, le système de régulation de vitesse DCS500 DC produit par une société * * * est sélectionné.Le DCS500 peut recevoir des commandes de contrôle de deux manières.L'une consiste à recevoir des signaux de 4 à 20 mA pour répondre aux exigences de vitesse ;La seconde consiste à ajouter un module PROFIBUS DP pour recevoir en mode numérique afin de répondre aux exigences de vitesse.La première méthode a un contrôle simple et un prix bas, mais elle sera perturbée dans la transmission du courant et affectera la précision du contrôle ;Bien que la deuxième méthode soit coûteuse, elle peut garantir l'exactitude des données et contrôler l'exactitude du processus de transmission.Par conséquent, le système adopte quatre DCS500 pour contrôler respectivement deux dynamomètres et deux moteurs de pompe à eau.En tant que station esclave PROFIBUS DP, les quatre appareils communiquent avec l'automate de la station maître en mode maître-esclave.L'API contrôle le démarrage/l'arrêt du dynamomètre et du moteur de la pompe à eau, transmet la vitesse de fonctionnement du moteur au DCS500 via PROFIBUS DP et obtient l'état de fonctionnement du moteur et les paramètres du DCS500.
PLC sélectionne le module afp37911 produit par NAIS Europe comme station maître, qui prend en charge les protocoles FMS et DP en même temps.Le module est la station principale du FMS, qui réalise la principale communication en mode principal avec l'IPC et le système d'acquisition de données ;C'est également la station maître DP, qui réalise la communication maître-esclave avec le DCS500.
Tous les paramètres du dynamomètre seront collectés et affichés à l'écran via la technologie de bus VXI (les autres paramètres seront collectés par la société VXI).L'IPC se connecte au système d'acquisition de données via FMS pour compléter la communication.La composition de l'ensemble du système est illustrée à la figure 2.
1.1 bus de terrain PROFIBUS est une norme formulée par 13 entreprises et 5 instituts de recherche scientifique dans le cadre d'un projet de développement commun.Il a été répertorié dans la norme européenne en50170 et fait partie des normes de bus de terrain industriels recommandées en Chine.Il comprend les formulaires suivants :
·PROFIBUS FMS résout les tâches de communication générales au niveau de l'atelier, fournit un grand nombre de services de communication et exécute les tâches de communication cycliques et non cycliques avec une vitesse de transmission moyenne.Le module Profibus de NAIS prend en charge le débit de communication de 1,2 Mbps et ne prend pas en charge le mode de communication cyclique.Il ne peut communiquer avec d'autres stations maîtres FMS qu'en utilisant MMA transmission de données non cyclique connexion maître et le module n'est pas compatible avec FMS.Par conséquent, il ne peut pas utiliser qu'une seule forme de PROFIBUS dans la conception du schéma.
·PROFIBUS-DP La connexion de communication optimisée à haut débit et bon marché est conçue pour la communication entre le système de contrôle automatique et les E / S décentralisées au niveau de l'équipement. Parce que DP et FMS adoptent le même protocole de communication, ils peuvent coexister dans le même segment de réseau.Entre NAIS et a, msaz transmission de données non cyclique connexion maître-esclave station esclave ne communique pas activement.
·PROFIBUS PA technologie de transmission à sécurité intrinsèque standard spécialement conçue pour l'automatisation des processus réalise les procédures de communication spécifiées dans la norme iec1158-2 pour les occasions avec des exigences de sécurité élevées et les stations alimentées par le bus.Le support de transmission utilisé dans le système est une paire torsadée blindée en cuivre le protocole de communication est RS485 et le débit de communication est de 500 kbps.L'application de bus de terrain industriels garantit la sécurité et la fiabilité du système.
1.2 Ordinateur de contrôle industriel IPC
L'ordinateur de contrôle industriel supérieur adopte l'ordinateur de contrôle industriel Taiwan Advantech exécutant le système d'exploitation de poste de travail Windows NT4 0 Le logiciel de configuration industrielle WinCC de la société Siemens est utilisé pour afficher les informations sur les conditions de fonctionnement du système sur le grand écran et représenter graphiquement le flux de pipeline et obstruction.Toutes les données sont transmises depuis l'API via PROFIBUS.IPC est équipé en interne d'une carte réseau profiboard produite par la société allemande de softing, spécialement conçue pour PROFIBUS.Grâce au logiciel de configuration fourni par softing, la mise en réseau peut être complétée, la relation de communication réseau Cr (relation de communication) et le dictionnaire d'objets OD (dictionnaire d'objets) peuvent être établis.WINCC est produit par Siemens.Il ne prend en charge que la connexion directe avec l'automate S5/S7 de l'entreprise et ne peut communiquer qu'avec d'autres automates via la technologie DDE fournie par Windows.La société Softing fournit un logiciel serveur DDE pour réaliser la communication PROFIBUS avec WinCC.
1.3 API
Fp10sh de la société NAIS est sélectionné comme PLC.
2 fonctions du système de contrôle
En plus de contrôler deux moteurs de pompe à eau et deux dynamomètres, le système de contrôle doit également contrôler 28 électrovannes, 4 moteurs de poids, 8 moteurs de pompe à huile, 3 moteurs de pompe à vide, 4 moteurs de pompe de vidange d'huile et 2 électrovannes de lubrification.Le sens d'écoulement et le débit d'eau sont contrôlés par l'interrupteur des vannes pour répondre aux exigences de test des utilisateurs.
2.1 charge constante
Ajustez la vitesse de la pompe à eau : rendez-la stable à une certaine valeur, et la tête d'eau est certaine à ce moment ;Ajustez la vitesse du dynamomètre à une certaine valeur et collectez les données pertinentes une fois que les conditions de travail sont stables pendant 2 à 4 minutes.Pendant l'essai, il est nécessaire de maintenir la hauteur d'eau inchangée.Un disque de code est placé sur le moteur de la pompe à eau pour collecter la vitesse du moteur, de sorte que le DCS500 forme une commande en boucle fermée.La vitesse de la pompe à eau est saisie par le clavier IPC.
2.2 vitesse constante
Réglez la vitesse du dynamomètre pour le rendre stable à une certaine valeur.A ce moment, la vitesse du dynamomètre est constante ;Ajustez la vitesse de la pompe à une certaine valeur (c'est-à-dire ajustez la tête) et collectez les données pertinentes une fois que les conditions de travail sont stables pendant 2 à 4 minutes.Le DCS500 forme une boucle fermée pour la vitesse du dynamomètre afin de stabiliser la vitesse du dynamomètre.
2.3 test d'emballement
Ajustez la vitesse du dynamomètre à une certaine valeur et maintenez la vitesse du dynamomètre inchangée ajustez la vitesse de la pompe à eau pour rendre le couple de sortie du dynamomètre proche de zéro (dans ces conditions de travail, le dynamomètre fonctionne pour la production d'énergie et fonctionnement électrique) et collecter les données pertinentes.Pendant le test, la vitesse du moteur de la pompe à eau doit rester inchangée et ajustée par le DCS500.
2.4 étalonnage du débit
Le système est équipé de deux réservoirs de correction de débit pour l'étalonnage du débitmètre dans le système.Avant l'étalonnage, déterminez d'abord la valeur de débit marquée, puis démarrez le moteur de la pompe à eau et ajustez en continu la vitesse du moteur de la pompe à eau.À ce stade, faites attention à la valeur du débit.Lorsque la valeur du débit atteint la valeur requise, stabilisez le moteur de la pompe à eau à la vitesse actuelle (à ce moment, l'eau circule dans la canalisation d'étalonnage).Régler le temps de commutation du déflecteur.Une fois que les conditions de travail sont stables, allumez l'électrovanne, démarrez la synchronisation et basculez l'eau dans la canalisation vers le réservoir de correction en même temps.Lorsque le temps de temporisation est écoulé, l'électrovanne est déconnectée.À ce moment, l'eau est à nouveau commutée vers la canalisation d'étalonnage.Réduisez la vitesse du moteur de la pompe à eau, stabilisez-le à une certaine vitesse et lisez les données pertinentes.Videz ensuite l'eau et calibrez le point suivant.
2.5 commutation manuelle / automatique non perturbée
Afin de faciliter la maintenance et le débogage du système, un clavier manuel est conçu pour le système.L'opérateur peut contrôler l'action d'une vanne indépendamment via le clavier, qui n'est pas contraint par un verrouillage.Le système adopte le module d'E / S à distance NAIS, qui peut faire fonctionner le clavier à différents endroits.Pendant la commutation manuel/automatique, l'état de la vanne reste inchangé.
Le système adopte le PLC comme contrôleur principal, ce qui simplifie le système et assure la haute fiabilité et la facilité d'entretien du système ;PROFIBUS réalise une transmission complète des données, évite les interférences électromagnétiques et permet au système de répondre aux exigences de précision de la conception ;Le partage de données entre différents appareils est réalisé ;La flexibilité de PROFIBUS offre des conditions pratiques pour l'extension du système.Le schéma de conception du système avec le bus de terrain industriel comme noyau deviendra le courant dominant de l'application industrielle.
Heure de publication : 17 février 2022
