新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組開關(guān)控制柜的布置

 

在柴油發(fā)電機(jī)組動力房內(nèi)設(shè)置開關(guān)控制柜一般布置在房體端部（發(fā)電機(jī)端），控制柜和開關(guān)可以采用左右布置或者上下布置。控制柜包括發(fā)動機(jī)“啟動”、“停車”開關(guān)、動力房/司機(jī)室啟動轉(zhuǎn)換開關(guān)；控制屏至少包括轉(zhuǎn)速表、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時表、水溫表、機(jī)油溫度表、機(jī)油壓力表、燃油量表以及相應(yīng)的報警裝置和必要的電氣控制儀表等。設(shè)有一套AC-DC充電器，在發(fā)動機(jī)小發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時能自動轉(zhuǎn)換對電瓶進(jìn)行充電。電纜出線口設(shè)置在房體下部，方便用戶接入控制電纜和電力電纜。主電源回路按IEC標(biāo)準(zhǔn)用標(biāo)志色標(biāo)注相序。

 

圖1 柴油發(fā)電機(jī)動力房開關(guān)和控制柜

 一、運(yùn)行狀態(tài)及對備用能源的要求

 

 (1) 主備用能源柴油發(fā)電機(jī)保證主輸入交流能源的連續(xù)性。

市電掉電，柴發(fā)捕捉到市電失壓信號后立即進(jìn)入自動啟動程序，經(jīng)過一段延時后啟動，并通過柴發(fā)與市電之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS自動切換后，代替市電對整個用電負(fù)載供電。在圖5中，柴發(fā)啟動延時和ATS轉(zhuǎn)換總的時間是T1，在T1時間段內(nèi)，整個用電負(fù)載失去交流輸入供電。柴發(fā)自動啟動的時間取決于柴發(fā)系統(tǒng)配置和柴發(fā)參數(shù)設(shè)置，單臺柴發(fā)理想的啟動時間在15s左右，ATS自動轉(zhuǎn)換時間為幾百ms。所以，T1的典型規(guī)劃值應(yīng)在30s左右。

(2) 過渡備用能源UPS系統(tǒng)保障IT及其他各種設(shè)備的供電連續(xù)性

市電掉電后，需要UPS系統(tǒng)保護(hù)的除IT設(shè)備之外，還包括機(jī)房中其他需要連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)和設(shè)備。圖2中，UPS電池逆變供電的時間是T1，待柴發(fā)啟動切換后，UPS就立即恢復(fù)到交流輸入逆變狀態(tài)，此時的交流輸入電壓來自柴油發(fā)電機(jī)。TI也是備用電池的最小備用時間，或者說是電池的可利用備用時間。

(3) 空間余冷保障低平均功率密度機(jī)房IT設(shè)備制冷的連續(xù)性。

市電掉電后，對于一般配置精密空調(diào)的機(jī)房，此時唯一可利用的冷源是房間空間的余冷。機(jī)房空間余冷是有限的，視機(jī)房空間高度、機(jī)房機(jī)架密度( 數(shù)量) 和實際IT負(fù)荷的大小，余冷的可用時間差別很大，所以有限的余冷能維持機(jī)架進(jìn)風(fēng)溫度由系統(tǒng)正常時的23℃到30℃的時間是一個很大的變數(shù)，在圖5中，由機(jī)房余冷維持平均機(jī)架功率密度＜2kW的機(jī)房，IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度由23℃到30℃時間用T3表示。而由機(jī)房余冷維持平均機(jī)架功率密度＞3kW的機(jī)房，IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度由23 到 30℃ 時間用T2表示。

T2和T3的典型值是: 機(jī)架平均功率密度＜2kW，滿負(fù)荷維持時間3～5min; 機(jī)架平均功率密度3kW，滿負(fù)荷維持時間1～3min; 機(jī)架平均功率密度≥5kW，滿負(fù)荷維持時間＜1min。

(4) 冷凍水儲冷罐儲冷保障高平均功率密度機(jī)房IT設(shè)備制冷的連續(xù)性。

為了在市電停電后能在柴發(fā)啟動切換期間保障IT設(shè)備制冷的連續(xù)性，就必須采用冷凍水制冷方案，并配置冷水罐儲備冷水，由儲備的冷水維持高功率密度機(jī)房的連續(xù)制冷。當(dāng)然，維持冷水輸送的水泵也要由專用的UPS設(shè)備供電。值得注意的是，不管是傳統(tǒng)精密空調(diào)，還是冷凍水機(jī)組，在輸入電源恢復(fù)正常時，都存在較長的制冷功能恢復(fù)延時時間，視制冷設(shè)備類型和型號的不同，此時間的典型值在3min左右。也就是說，冷水罐儲冷維持IT設(shè)備連續(xù)制冷的時間，應(yīng)包括柴發(fā)啟動切換延時和制冷設(shè)備恢復(fù)制冷功能延時兩個時間。在圖5中，制冷設(shè)備啟動延時制冷的時間用T4表示。而冷水罐儲冷維持IT設(shè)備連續(xù)制冷的最小時間用T表示，且T5=T1+T4。T5是儲冷罐維持IT設(shè)備連續(xù)制冷的最小時間，也是維持IT設(shè)備連續(xù)制冷的可利用時間。

(5) 柴發(fā)儲油，保障柴發(fā)運(yùn)行的連續(xù)性。

由于市電掉電后需要柴發(fā)持續(xù)運(yùn)行的時間是不確定的，柴發(fā)自行儲油，還包括機(jī)房專門配置的儲油箱儲油，總儲油量是個固定量，都不具備保障柴發(fā)連續(xù)運(yùn)行的條件，所以，與相關(guān)的燃油供應(yīng)單位簽定燃油供應(yīng)協(xié)議就成為保障柴發(fā)連續(xù)運(yùn)行的重中之重。在圖5中，燃油供應(yīng)協(xié)議時間用T6表示，此時間因用電負(fù)載所在地區(qū)的供油單位距離、交通條件以及其他不可預(yù)測多種因素有關(guān)，是一個極大的變數(shù)。在供油協(xié)議規(guī)定的時間內(nèi)，就必須由柴發(fā)自行儲油和機(jī)房專門配置的儲油箱儲油，保障柴發(fā)正常運(yùn)行，此時間應(yīng)大于燃油供應(yīng)協(xié)議的時T6，所以T6是柴發(fā)和專用儲油箱儲油的最小時間，也是柴發(fā)和專用儲油箱儲油的可利用時間。

 

圖2  柴油發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行的時間和系統(tǒng)工作狀態(tài)

 

 

二、開關(guān)柜的啟動和控制

 

1、啟動方式

RTG發(fā)電機(jī)組的啟動都需要有兩種方式：

就地啟動和遠(yuǎn)程啟動。

遠(yuǎn)程控制是由于RTG的使用的特殊性要求，在作業(yè)時，操作人員位于門梁下的司機(jī)室內(nèi)，遠(yuǎn)離動力房，需要在司機(jī)室內(nèi)方便的啟動發(fā)電機(jī)組并讀取發(fā)電機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)。

為了適應(yīng)控制元器件在海岸環(huán)境的使用，在控制開關(guān)箱內(nèi)配置了防潮加熱器，保證電氣元件長期處于干燥的工作環(huán)境，延長了使用壽命。如有必要，還需在控制箱內(nèi)加裝排風(fēng)裝置，增加箱內(nèi)的空氣循環(huán)。

在控制上，配置高性能的液晶顯示控制器，可以方便讀取柴柴發(fā)的水溫、油位、油溫、油壓、轉(zhuǎn)速等各種參數(shù)，同時在控制面板上，還配置了主要報警參數(shù)的報警燈和蜂鳴器。同時這些參數(shù)也同步到司機(jī)室。操作人員可以在使用過程中調(diào)閱參數(shù)，接收報警信號。還可以針對不同的用戶需求，選用不同型號的控制器單元。方便地拓展控制系統(tǒng)的應(yīng)用。如碼頭有市電和發(fā)電機(jī)組切換的需要時，該控制器系統(tǒng)還可以實現(xiàn)市電和發(fā)電機(jī)組的無縫切換。

2、控制方式

目前常用的有PLC控制和控制器兩種方式。

（1）PLC控制

早期的采用PLC的控制方式，實現(xiàn)方式是采用S7-200PLC完成控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。通過電壓繼電器，電流、電壓、轉(zhuǎn)速模塊完成檢測保護(hù)信號的輸入。通過中間繼電器完成外接信號的實現(xiàn)。

優(yōu)點：由于采用PLC模塊，邏輯實現(xiàn)的功能大部分在PLC中實現(xiàn)，功能調(diào)試時，通過計算機(jī)監(jiān)控比較容易查看運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，增刪功能簡單，不用考慮實際接線，如果需要增加功能只需在程序內(nèi)增加邏輯功能即可，通過PLC現(xiàn)場通信，運(yùn)行發(fā)電機(jī)組，可以方便地查找故障點。

缺點：由于要求實現(xiàn)大量的功能，造成了該控制系統(tǒng)很安全，但很多保護(hù)也造成潛在的故障點。如果某一線路出現(xiàn)問題可能會帶來很多誤報警，將增加調(diào)試維護(hù)的難度。

同時由于使用了大量的元器件，增加了控制箱內(nèi)的元器件布置難度，該系統(tǒng)的控制箱體積過于龐大，查線、更換導(dǎo)線不易。特別是端子排部分，位置狹小，更換導(dǎo)線不易，對出現(xiàn)的故障也不易查線。

（2）控制器

由于發(fā)動機(jī)GCS系列慢慢退出市場，發(fā)動機(jī)控制板ECM的接口界面變?yōu)橛肅AN BUS通信的1939通信協(xié)議，原有的繼電器控制方式已經(jīng)不能適應(yīng)新的發(fā)動機(jī)控制，目前主流的控制方式是采用控制器直接控制發(fā)動機(jī)的方式。

控制器根據(jù)通信協(xié)議直接讀取柴柴發(fā)的參數(shù)，直接顯示到液晶屏上，也可傳輸?shù)接脩羲緳C(jī)室的控制面板上，考慮到方便讀取發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)，可根據(jù)需要適當(dāng)在外部增加旋鈕、指示燈、電壓、電流和油壓表的布置方式。

目前較多采用的是PLC加控制器的組合控制方式，結(jié)合控制器可以直接讀取柴柴發(fā)的關(guān)鍵參數(shù)，更加方便使用，圖2所示為某項目發(fā)電機(jī)組控制電路圖。

 

圖3 柴油發(fā)電機(jī)動力房控制電路圖

 

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