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柴油发电机组全自动控制系统的详细介绍

1.柴油发电机组自动化控制系统的特点

(1)保持供电的连续性和可靠性。柴油发电机组自动化控制系统能准确而迅速地调节柴油发电机组的运行。当发电机组出现不正常状况时,自动化控制系统能正常判断和及时处理,发出相应的报警信号和紧急停机,避免损坏发电机组。同时,还能自动的起动备用发电机组,缩短电网断电时间,保证供电的连续性。

(2)提高电能质量指标和运行经济性,并使各用电设备处于良好的工作状态。用电设备对电能的频率和电压都有较高要求,允许的偏差范围都是很小的。自动调压器可使电压保持恒定,操纵调速器来调节频率。自动化柴油电站依靠自动调节装置完成频率和有用功率的调节。

(3)加快控制和操作过程,提高系统的连续性和稳定性。实现柴油电站自动化后,能及时改变运行工作状况以及适应系统要求,机组操作过程按预定的次序不间断的进行,并可不断监视器完成情况。以应急启动发电机组为例,如果采用人工操作,最快也要5-7分钟,采取自动控制的话,通常不到10秒就能启动成功,恢复供电。

(4)减少操作能源,改善劳动条件。机房运行时的环境条件相当恶劣,影响操作人员的健康。自动控制系统为无人值班创造了条件。

2、柴油发电机组自动化控制系统的组成

柴油发电机组自动化控制系统由程序控制、模拟控制和运行管理控制三部分组成。       

(1)程序控制。它是按事先设计好的操作顺序实现的控制。控制信号只起离散作用,参数是开关量。控制信号的形式,通常取自于几个操作逻辑运算的结果。例如机组的起动和停机等,就属于程序控制。

(2)模拟控制。通过测量设备运行参数的实际值,与设定值相比较,根据其偏差,调节设备相应的物理量来实现控制和调节。这种控制信号是连续起作用的,参数通常是模拟量,他也可以通过定时采样的方式转换成时间的离散量,但不管其偏差有多大,都应紧跟设定值连续调节。例如频率和电压等的调节,就属于模拟控制。

(3)运行管理控制。按照人工设定的各种运行工作状况的要求和负载的实际需要,按照顺序调用各种自动装置或相应程序,对柴油发电机组进行操作,达到安全控制和经济运行的目的。这就称为运行管理控制。

3、柴油发电机组自动化控制系统的分类

柴油发电机组自动化控制系统可分为下列四类:

(1)第一类控制方式是继电器与半导体器件逻辑控制,工作简单且有实效。它的缺点是元器件多、电路复杂、体积大、可靠性较差。若需增加功能时,需要修改控制电路。

(2)第二类控制方式使用程序控制器替换第一种方式中的半导体器件逻辑电路,使硬件标准化,使用专用语言使编程容易;用软件更改控制电路,非常方便。由于采用大规模集成电路使元器件数减少和软件具有自检功能等原因,提高了可靠性。

(3)第三类控制方式是用微型计算机取代人工的运行管理,形成了程序控制器、标准化的模拟控制器和微机的组合。把起停、并列、解列和负载分配等作为独立单元与微机相连接,用软件实施全过程的自动控制,操作就更为简便。但需要采取后备措施,避免在微机发生故障时引起失控。

(4)第四类控制方式是用微型计算机或可编程序控制器(PLC)来实现柴油发电机组电站的自动化控制。硬件组成变得简单,但必须考虑可靠的后备措施。这种方式充分利用计算机技术,使普通机组改变为自动化机组。它既能实现控制,也能进行数据处理和科学计算,而其运算速度和精度完全没,满足控制要求。其突出优点是把三中控制程序存储在存储器中,接线只限于检测元件、执行元件相连接,使硬件和接线简化,因而它的可靠性高和适应性广,方便调试和维护。因此,第四类控制方式是柴油发电机组自动化控制系统的发展方向。

我国自动化发电机组开发和生产始于20世纪60年代,机组采用第一类和第二类控制方式配套生产的品种较多,主要应用领域是通信系统和船舶工业。随着计算机技术的发展,尤其是以微处理器为基础的可编程控制器(PLC)的应用和发展,使第四类自动化发电机组迅速出现。可编程序控制器(PLC)是综合计算机、控制、通信和CRT显示等技术而发展起来的,可按需组合,以适应不同层次和规模需要的自动控制装置。特别是它比微机更能适应工业的恶劣环境,所以,PLC已被广泛地用于各种自动化控制领域。

4、柴油发电机组自动化控制系统的主要功能

根据我国GB/T127896—2006《自动化内燃机电站通用技术条件》标准规定,通用条件主要包括以下8个方面:

(1)       自动维持准备运行状态。

(2)       自动启动和加载

(3)       自动并列与解列

(4)       自动补给

(5)       自动停机

(6)       无人值守时间

(7)       自动保护

(8)       其他                                                                          

5、柴油发电机组自动化控制系统的分级

柴油发电机组自动化控制系统的设计人员或用户,应从实际情况出发,根据具体要求确定柴油发电机组必须具有的自动化控制功能。我国对额定功率不大于3200KW的陆用自动化柴油发电机组制定了GB/T4712-1996《自动化柴油发电机组分级要求》标准,将柴油发电机组按其自动化程度分成三级;

(1)一级自动化柴油发电机组的性能如下:

1)单台发电机组自动化,用于应急供电。运行期间保持电压和频率恒定。

2)发电机组应自动维持应急备运行状态(蓄电池自动充电;储气瓶自动充气),柴油机启动前自动进行预润滑。

3)当发电机组需要启动、运行或停机时,能按自动控制指令实现自动启动、运行或停机。

4)发电机组在运行过程中,若出现过载、短路、超速、过频、水温过高、机油压力过低等异常情况,均能进行自动保护。

5)发电机组应配备表明正常运行的声光信号系统,通过这些指示信号和报警信号表明机组的运行情况。

6)发电机组在无人值守的情况下应能连续运行4h。

(2)二级自动化柴油发电机组除满足一级自动化机组各项要求外,还应具备下列功能:

1)发电机组应具有燃油、机油和冷却水自动补充的功能。

2)发电机组在无人值守的情况下,能连续运行240h。

(3)三级自动化柴油发电机组除满足一、二级自动化机组的各项要求外,还必须具备下列功能:

1)当发电机组自启动失败时,自启动控制程序系统,应能自动的将启动指令转移到另一台备用机组。

2)发电机组应能按自动控制指令或遥控指令完成两台同型号规格的发电机组自动并列和解列。

3)发电机组并列运行时,应能自动分配输出的有功功率和无功功率。

4)发电机组除了具有一、二级自动化机组的各项保护外,还应具有逆功率保护等功能。

三台三级自动化发电机组三台可以组成一个自动化电站。其中两台做常用的供电机组,一台备用,因此应增设与并联运行有关的功能。自动化控制系统应根据负载和运行请况,三台发电机组自动顺序起停、并列、解列和进行负载分配。故障则分成两级处理:一级为轻故障,应实现不间断供电,即把备用发电机组投入并列运行后,再停掉有故障的发电机组。二级为重故障,紧急停掉有故障的发电机组的同时,立即投入备用发电机组,对要负载允许中断供电。

 

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