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柴油發(fā)電機黑啟動與PLC控制系統(tǒng) |
PLC的柴油發(fā)電機組智能控制系統(tǒng),包括PLC控制模塊以及與PLC控制模塊通信連接的溫度采集模塊、壓力采集模塊、轉(zhuǎn)速采集模塊、輸入模塊、輸油管電磁閥、噴油器驅(qū)動模塊、并網(wǎng)斷路器以及散熱器驅(qū)動模塊;康明斯公司將電子控制技術(shù)應(yīng)用到柴油發(fā)電機組控制技術(shù)中,使柴油機按要求運行,輸出穩(wěn)定的動力供給發(fā)電機,從而使發(fā)電機產(chǎn)生的電能達到穩(wěn)定,實現(xiàn)了柴油發(fā)電機組的智能控制,不僅減輕了人員的勞動強度也提高了勞動效率。
一、黑啟動應(yīng)用的控制邏輯和一次系統(tǒng)圖
在黑啟動應(yīng)用中,考慮到柴油發(fā)電機組承擔的負載主要為電廠的循環(huán)水泵、風機或者潤滑油泵等電機類負載,其啟動沖擊較大,同時啟動的概率大,即同時使用系數(shù)高,一般要求采用單臺發(fā)電機組進行供電或者采用足夠容量的一主一備的冗余方式配置,在優(yōu)化啟動順序和做好負載匹配前提下,也可以采用并機方式進行,以節(jié)省應(yīng)急發(fā)電機組配置成本。下面以采用兼具一主一備冗余功能的兩臺發(fā)電機組并機方式為例進行介紹,如果是采用單臺發(fā)電機組,則取消并機或雙冗余功能即可。
寧夏某集團供熱站項目工程為黑啟動成套系統(tǒng),該工程包括兩臺黑啟動容量為2000kW的交流10kV柴油發(fā)電機組、以及配套發(fā)電機組高壓配電系統(tǒng)。
黑啟動一次系統(tǒng)如圖1所示。當發(fā)電機組停運,控制方式選擇開關(guān)處于遠方位置并接到啟動信號,該啟動信號可為干接點信號或保安段母線電壓信號,根據(jù)母線電壓進行市電故障確認后,發(fā)電機組能自動啟動,并加速到額定轉(zhuǎn)速。當電壓上升至空載額定電壓值時,發(fā)出準備帶載信號,控制器根據(jù)保安母線電壓自動選擇同期合閘或無壓合閘,并向配電段柴油發(fā)電機組斷路器發(fā)出合閘命令。因為柴油發(fā)電機組是多臺并列運行,發(fā)電機組間需要通過CAN通信線進行連接,可確保多臺發(fā)電機組同時接收到市電故障信號。發(fā)電機組控制系統(tǒng)具備多臺發(fā)電機組并列運行負載分配功能,協(xié)調(diào)多臺發(fā)電機組的運行,且不會因為其中一臺發(fā)電機組故障影響到其他多臺發(fā)電機組的協(xié)調(diào)運行。
圖1 柴油發(fā)電機黑啟動一次系統(tǒng)圖 |
發(fā)電機組具有應(yīng)急供電能力,對發(fā)電機組控制系統(tǒng)中故障報警信號和運行故障信號進行設(shè)置,如發(fā)電機組冷卻水溫度、機油壓力、頻率、電壓等參數(shù)進行設(shè)置,屏蔽一般故障停機和輕故障停機功能,確保發(fā)電機組接收到市電故障信號后控制系統(tǒng)能立即自動啟動發(fā)電機組。
在試驗?zāi)J较拢l(fā)電機組可就地啟動,多臺發(fā)電機組并列運行完成后,通過檢測保安母線電壓與保安段進行同期并網(wǎng),達到同期要求后合閘匯流斷路器,負載部分轉(zhuǎn)移至發(fā)電機組側(cè),油機與市電共同帶載。試驗完成后,斷路器分閘,發(fā)電機組冷卻停機。
二、柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)
應(yīng)用于保安電源系統(tǒng)的柴油發(fā)電機組不但要求柴油發(fā)電機組具有自動化的功能,還要求與主電系統(tǒng)并列運行,故康明斯電力技術(shù)有限公司的(簡稱康明斯電力)柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)采用PCC3.3智能并機控制屏。
1.保安電源供電主回路的PLC控制系統(tǒng)
主回路控制系統(tǒng)的配置,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,該系統(tǒng)采用康明斯公司的S7-200的PLC主模塊和擴展模塊。S7系列的PLC為單片式結(jié)構(gòu)。其功能強大,組合靈活,可與模塊式PLC媲美。S7系列PLC的基本單元有CPU、I/0接口電路、存儲器及標準電源;PLC內(nèi)部有一個16位的CPU和一個專用邏輯處理器,執(zhí)行響應(yīng)速度快。
其主要性能指標:繼電器輸出類型,輸入點數(shù)32,輸出點數(shù)32,最大擴展塊I/0點數(shù)32。輸入繼電器:DC輸入,DC24V、7mA、光隔離。輸出繼電器:AC 250V、DC 30V、2A。存儲容量:可以存儲程序8K。配以相應(yīng)的輸出繼電器,即可完成保安供電系統(tǒng)主回路的控制。
S7-200內(nèi)部由程序、中斷程序及若干子程序組成,完成系統(tǒng)的初始化,對有關(guān)電量進行采集和數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)自動合閘、自動分閘、數(shù)據(jù)通信和保護功能。
圖2 柴油發(fā)電機PLC控制系統(tǒng) |
2.配置實例
(1)非冗余項目PLC配置
1)PLC模塊 CPU 241/160、DC 24V。
2)PLC擴展模塊16I/160、DC 24V(根據(jù)項目需要進行配置)。
3)注意擴展模塊最多可擴展7個。
(2)冗余熱備項目PLC 配置
1)PLC模塊6ES7 313CPU模塊2塊。
2)PLC附件6ES7 153模塊1塊。
3)冗余組合(包括2塊冗余模塊和1塊底座)一套。
4)PLC附件6ES7 953存儲卡64K一塊。
輸入擴展模塊和輸出擴展模塊根據(jù)項目需要配置。
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