性能特點(diǎn)和作用說明

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的電源轉(zhuǎn)換和運(yùn)行自動(dòng)控制

 

柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制分為雙電源自動(dòng)控制與設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)控制，其中雙電源是指柴油發(fā)電機(jī)的自動(dòng)切換用于控制兩個(gè)不同的電網(wǎng)，如市電和柴油發(fā)電機(jī)組，這種控制可以是自動(dòng)的或手動(dòng)的。而設(shè)備運(yùn)行控制在自動(dòng)模式下，控制器將通過可編程定時(shí)器檢測供電故障，向柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動(dòng)命令，驗(yàn)證來自柴油發(fā)電機(jī)組的電壓和頻率。它將通過在安裝后剩余的網(wǎng)絡(luò)組之間切換來轉(zhuǎn)移負(fù)載，由來自柴油發(fā)電機(jī)組的能量供電。

 

眾智控制器HGM6110主視圖

眾智HGM6110CAN模型后視圖

 

 

 

一、自動(dòng)控制

 

1、電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)

發(fā)電機(jī)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)是通過自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR)來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電機(jī)輸出端電壓升高時(shí)，通過AVR減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使電壓下降；反之，當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，通過AVR增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使電壓回升，以保證電壓穩(wěn)定。

2、空載電壓的調(diào)節(jié)

當(dāng)電機(jī)空載時(shí)，通過AVR調(diào)節(jié)相關(guān)電位器，可使輸出電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整，一般為額定電壓的95％~105％。

3、發(fā)電機(jī)的保護(hù)裝置

發(fā)電機(jī)的保護(hù)裝置主要包括以下幾種。

（1）過載保護(hù)

加裝電流互感器和電流繼電器來實(shí)現(xiàn)，分過載短延時(shí)和過載長延時(shí)兩種。

（2）短路保護(hù)

通過主開關(guān)的電磁脫扣特性來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載端短路時(shí)，主開關(guān)自動(dòng)

（3）定子高溫保護(hù)

通過加裝定子溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)定子溫度超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號并實(shí)施保護(hù)措施。

（4）防潮加熱

通過加裝防潮加熱器來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)組在備機(jī)狀態(tài)時(shí)，加熱器工作，以防因環(huán)境潮濕引起發(fā)電機(jī)的絕緣性能降低。

 

二、運(yùn)行控制

 

1、單機(jī)運(yùn)行控制

當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于自動(dòng)應(yīng)急狀態(tài)時(shí)，市電失電，發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常后（電壓、頻率達(dá)額定值），通過切換開關(guān)由市電側(cè)轉(zhuǎn)至發(fā)電機(jī)側(cè)，發(fā)電機(jī)對負(fù)載供電，系統(tǒng)具有自動(dòng)控制屏的有關(guān)控制功能。

柴油發(fā)電機(jī)組的單機(jī)控制器主要是單獨(dú)檢測發(fā)電機(jī)三相電與市電檢測；該系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器與發(fā)電機(jī)組控制器；根據(jù)單向市電檢測結(jié)果、三相市電檢測結(jié)果以及是否接入無源干節(jié)點(diǎn)、dcs觸發(fā)干節(jié)點(diǎn)，輸出動(dòng)作信號給發(fā)電機(jī)組控制器，發(fā)電機(jī)組控制器收到動(dòng)作信號后控制發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)。一般會(huì)預(yù)留多個(gè)接口供客戶任意接線使用，能夠適應(yīng)多種自啟動(dòng)狀態(tài)，方便客戶的使用，易于后期維護(hù)。

2、多臺發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制

多臺發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制除了具有單發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制的功能外，還應(yīng)具有下列控制功能。

（1）發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)失敗時(shí)，程序啟動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)地將啟動(dòng)指令轉(zhuǎn)移給下一臺發(fā)電機(jī)組。

（2）按自動(dòng)控制指令或遙控指令完成兩臺同型號規(guī)格發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)并聯(lián)與解列。在通常情況下，當(dāng)輸出功率持續(xù)達(dá)到運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的額定功率時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)向第二臺柴油發(fā)電發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動(dòng)指令，并使其自動(dòng)投人并聯(lián)運(yùn)行；當(dāng)輸出功率持續(xù)減小到兩臺并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組總額定功率的40%時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)向并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組中的一臺發(fā)電機(jī)組發(fā)出解列和停機(jī)指令。

（3）發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)分配輸出的有功功率和無功功率。

（4）按自動(dòng)控制指令或遙控指令完成對備用發(fā)電機(jī)組（第三臺發(fā)電機(jī)組）的控制。

當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組中的一臺發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組并使其自動(dòng)投入并聯(lián)運(yùn)行后，故障發(fā)電機(jī)組再解列；當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組中的一臺發(fā)生二級故障時(shí)，故障發(fā)電機(jī)組應(yīng)自動(dòng)停機(jī)，并自動(dòng)切斷一部分負(fù)載（通常是次要負(fù)載），使運(yùn)行發(fā)電機(jī)組不出現(xiàn)不允許的過載，同時(shí)啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組并使其自動(dòng)投入并聯(lián)運(yùn)行，恢復(fù)正常供電。

注：一級故障是指發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障后允許運(yùn)行一段時(shí)間（備用發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行所需的時(shí)間）的故障；二級故障是指發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障后需立即停機(jī)的故障。

 

三、PLC可編程系統(tǒng)

 

該控制系統(tǒng)的輸入信號有蓄電池開始充電信號、蓄電池停止充電信號、市電故障（包括電壓和頻率超出規(guī)定范圍）信號、機(jī)組起動(dòng)成功信號、機(jī)組額定轉(zhuǎn)速信號、機(jī)組超速信號、機(jī)組頻率過低和過高信號、機(jī)組的欠電壓和過電壓信號、機(jī)組的過載信號、冷卻水超溫信號、潤滑油壓力過低信號、機(jī)組短路信號、故障復(fù)位信號和機(jī)組停機(jī)信號等。

1、主要功能

自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)備用電源，應(yīng)具備以下基本功能：

（1）自動(dòng)啟動(dòng)

當(dāng)市電出現(xiàn)故障（斷電、欠壓、過壓、缺相）時(shí)，機(jī)組能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)升速、自動(dòng)合閘，向負(fù)載供電。

（2）自動(dòng)停機(jī)

當(dāng)市電恢復(fù)，經(jīng)判斷正常后，控制切換開關(guān)，完成發(fā)電到市電的自動(dòng)切換、然后控制機(jī)組降速、怠速運(yùn)行3分鐘后自動(dòng)停機(jī)。

（3）自動(dòng)保護(hù)

機(jī)組在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)油壓過低、超速、電壓異常故障，則緊急停機(jī)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，如果出現(xiàn)水溫高、油溫高故障。則發(fā)出聲光報(bào)警信號，經(jīng)過延時(shí)后，正常停機(jī)。

（4）三次啟動(dòng)功能

機(jī)組有三次啟動(dòng)功能，若第一次啟動(dòng)不成功，經(jīng)10秒延時(shí)后再次啟動(dòng)，若第二次啟動(dòng)不成功，則延時(shí)后進(jìn)行第三次啟動(dòng)。三次啟動(dòng)中只要有一次成功，就按預(yù)先設(shè)置的程序往下運(yùn)行；若連續(xù)三次啟動(dòng)均不成功，則視為一次啟動(dòng)失敗，發(fā)出聲光報(bào)警信號，也可以同時(shí)控制另一臺機(jī)組起動(dòng)。

（5）自動(dòng)維持準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)

機(jī)組能自動(dòng)維持準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，機(jī)組的自動(dòng)周期性預(yù)供油系統(tǒng)、油和水的自動(dòng)加溫系統(tǒng)、蓄電池的自動(dòng)充電裝置投入工作。

（6）具備維護(hù)性開機(jī)功能

當(dāng)機(jī)組較長時(shí)間未啟動(dòng)時(shí)，可進(jìn)行維護(hù)性開機(jī)，以檢查機(jī)組性能及狀態(tài)。維護(hù)性開機(jī)不影響市電的正常供電在維護(hù)性開機(jī)時(shí)若出現(xiàn)市電故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為正常開機(jī)狀態(tài)并由機(jī)組供電。

（7）具備手動(dòng)、自動(dòng)兩種操作模式。

2、硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)化機(jī)組的控制要求，所需PLC的輸入點(diǎn)數(shù)為11個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為12個(gè)。系統(tǒng)的控制量基本上是開關(guān)量，只有電壓和轉(zhuǎn)速是模擬量，為了降低成本，可以通過檢測電路把模擬量轉(zhuǎn)換成開關(guān)量、這樣，可以選用不帶模擬量輸入的PLC。本系統(tǒng)選用C28P—CDR—D小型可編程序控制器，可靠性高，體積小，輸入點(diǎn)數(shù)為16個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為12個(gè)。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。

3、程序設(shè)計(jì)

當(dāng)自動(dòng)化機(jī)組的開關(guān)打到自動(dòng)位時(shí)，機(jī)組處于準(zhǔn)啟狀態(tài)。PLc對市電進(jìn)行不間斷的循環(huán)檢測，預(yù)供油周期性地向柴油機(jī)潤滑道供油，柴油機(jī)的冷卻水和機(jī)油溫度能保證機(jī)組隨時(shí)應(yīng)急啟動(dòng)。在啟動(dòng)狀態(tài)，一旦市電出現(xiàn)失電，欠壓、過壓和缺相等故障，并經(jīng)5秒確認(rèn)，PLc控制機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)升速到額定轉(zhuǎn)速，自動(dòng)保護(hù)投入。當(dāng)機(jī)組正常工作時(shí)，控制切換開關(guān)到發(fā)電狀態(tài)，機(jī)組合閘向負(fù)載供電。當(dāng)市電恢復(fù)正常，延時(shí)5秒確認(rèn)后，斷開機(jī)組輸出開關(guān)，控制切換到市電狀態(tài)，機(jī)組自動(dòng)降速到怠速狀態(tài)，運(yùn)行3分鐘后正常自動(dòng)停機(jī)，機(jī)組處于準(zhǔn)啟狀態(tài)。

 

三、啟動(dòng)控制過程

 

操作	描述
當(dāng)控制器運(yùn)行于TEST操作模式； 或在AUTO狀態(tài)當(dāng)遙控開機(jī)輸入信號有效時(shí)； 或在MAN狀態(tài)按“START”鍵時(shí)； 控制器開始啟動(dòng)程序，啟動(dòng)燈閃亮。
液晶顯示器出現(xiàn)延時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)顯示（手動(dòng)啟動(dòng)不經(jīng)延時(shí)）：	START/啟動(dòng) 00:09
油門繼電器動(dòng)作，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油電磁閥打開，延時(shí)200毫秒后，起動(dòng)繼電器動(dòng)作，啟動(dòng)馬達(dá)開始動(dòng)作，盤車開始	CRANK/盤車1
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度達(dá)到盤車切斷條件時(shí)，控制器停止啟動(dòng)輸出，安全監(jiān)察延時(shí)時(shí)間開始計(jì)時(shí)	SAFETY-ON DELAY/安全監(jiān)察 00:08
當(dāng)控制器檢測到發(fā)電機(jī)組建立正常的運(yùn)行速度、輸出電壓、油壓、水溫等數(shù)據(jù)，并且沒有其它故障，液晶顯示器隨后按右邊所示格式顯示參數(shù)： （翻頁可查閱更詳細(xì)參數(shù)內(nèi)容）	U=380V	I=0A
	P=0kW	F=50Hz
	SP=1500rpm	OP=465kPa
	TEMP=70℃	Bat=24V
	RUN/運(yùn)行

當(dāng)遙控開機(jī)輸入信號有效,開機(jī)延時(shí)被激活,開始計(jì)時(shí).在計(jì)時(shí)期間,如遙控開機(jī)輸入信號失效,開機(jī)延時(shí)即時(shí)停止計(jì)時(shí),控制器停止啟動(dòng)程序,在停機(jī)失敗計(jì)時(shí)完后回復(fù)到初始的“READY/準(zhǔn)備好”狀態(tài)。

在盤車或怠速期間，如遙控開機(jī)輸入信號失效,控制器即時(shí)停止之后的啟動(dòng)程序，關(guān)閉所有繼電器控制輸出，控制器停止啟動(dòng)程序,在停機(jī)失敗計(jì)時(shí)完后回復(fù)到初始的“READY/準(zhǔn)備好”狀態(tài)。

注：盤車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出的頻率達(dá)到預(yù)設(shè)頻率，啟動(dòng)馬達(dá)斷電。或由以下幾個(gè)因素令啟動(dòng)馬達(dá)斷電：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上所裝設(shè)的磁性拾速裝置檢測到的頻率達(dá)到預(yù)設(shè)頻率；

（2） 交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓達(dá)到額定定電壓的80%；

（3） 發(fā)動(dòng)機(jī)的低油壓開關(guān)斷開。

 

 

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