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在能源问题凸现的今天,随着人们对能源的需求量不断上升和节能意识的不断提高,离心泵作透平回收余压能发电系统作为把液体液压能转化为电能的能量回收装置,它对降低单位产量的耗能量有着积极的作用。而凡是工业生产中有流体压力差的设备中,都存在流体压力能可以回收利用。本文的主要研究工作和创新性结论包括以下六个方面: (1)系统地总结了国内外离心泵作透平的技术以及对发电机并网的发展趋势进行了展望。并根据泵作透平试验台的发展现状,以及工业现场的条件和用户的要求,提出运用PLC和WinCC相结合的控制技术,设计了离心泵做透平的发电装置和自动控制系统。 (2)根据工业生产现场的扬程、流量等参数,并鉴于大量的泵作透平的设计经验,应用CFD流场仿真技术对能量回收液力透平进行了数值模拟和性能预估,经多次的改进和修复比较,提高离了心泵作透平的能量回收性能,拓宽了其正常运行范围。并对系统的控制定性分析,得出了系统的控制策略。 (3)系统地分析三相同步无刷发电机的工作原理,对发电机运行特性进行了数字计算。并根据工业现场的参数要求,选择了 STAMFORD发电机 STF-UCI274K,并对此发电机的自励 AVR控制系统进行了分析。由此使发电机在结合系统的情况处于最优的发电状态。 (4)完成了对PLC控制系统的硬件选型,确定了控制模式,选择 S7-200PLC为自动控制的核心,并围绕 PLC选择了 DEL品牌机为上位机、以及 EM223和EM231扩展模块,并根据试验台设备确定 I/O地址分配。为实现简化现场操作、达到全自动化控制的目地,完成了对流量变送器、压力变送器、电力表等重要实验设备的选型与分析。 (5)完成了透平发电系统电气控制系统的设计,包括基于 PLC开放设计的STEP7-Micro/WIN V4.0下位软件的开发、程序的编写以及控制流程的设计。其中对进口调节阀的控制算法的设计、控制系统的通讯设计以及模拟量采集程序的设计进行了详细的介绍。 (6)分析选择了STEP7-Miero/WIN、PC Access与WinCC6.0变量的通信,完成了用户管理界面、主监控界面、并网控制界面、数据采集等七个控制界面的组态设计,实现了控制系统的可视化、自动化。