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性能特點和作用說明 |
康明斯柴油發(fā)電機組的電源轉換和運行自動控制 |
柴油發(fā)電機組的自動控制分為雙電源自動控制與設備運行自動控制，其中雙電源是指柴油發(fā)電機的自動切換用于控制兩個不同的電網(wǎng)，如市電和柴油發(fā)電機組，這種控制可以是自動的或手動的。而設備運行控制在自動模式下，控制器將通過可編程定時器檢測供電故障，向柴油發(fā)電機組發(fā)出啟動命令，驗證來自柴油發(fā)電機組的電壓和頻率。它將通過在安裝后剩余的網(wǎng)絡組之間切換來轉移負載，由來自柴油發(fā)電機組的能量供電。
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眾智控制器HGM6110主視圖 |
眾智HGM6110CAN模型后視圖 |
一、自動控制
1、電壓的自動調節(jié)
發(fā)電機電壓的自動調節(jié)是通過自動電壓調節(jié)器（AVR)來實現(xiàn)的，當電機輸出端電壓升高時，通過AVR減小發(fā)電機的勵磁電流，使電壓下降；反之，當輸出電壓降低時，通過AVR增加發(fā)電機的勵磁電流，使電壓回升，以保證電壓穩(wěn)定。
2、空載電壓的調節(jié)
當電機空載時，通過AVR調節(jié)相關電位器，可使輸出電壓在一定范圍內調整，一般為額定電壓的95％~105％。
3、發(fā)電機的保護裝置
發(fā)電機的保護裝置主要包括以下幾種。
（1）過載保護
加裝電流互感器和電流繼電器來實現(xiàn)，分過載短延時和過載長延時兩種。
（2）短路保護
通過主開關的電磁脫扣特性來實現(xiàn)，當負載端短路時，主開關自動
（3）定子高溫保護
通過加裝定子溫度傳感器來實現(xiàn)，當定子溫度超過設定值時，發(fā)出聲光報警信號并實施保護措施。
（4）防潮加熱
通過加裝防潮加熱器來實現(xiàn)，當發(fā)電機組在備機狀態(tài)時，加熱器工作，以防因環(huán)境潮濕引起發(fā)電機的絕緣性能降低。
二、運行控制
1、單機運行控制
當發(fā)電機組處于自動應急狀態(tài)時，市電失電，發(fā)電機組自動啟動，當發(fā)電機組運行正常后（電壓、頻率達額定值），通過切換開關由市電側轉至發(fā)電機側，發(fā)電機對負載供電，系統(tǒng)具有自動控制屏的有關控制功能。
柴油發(fā)電機組的單機控制器主要是單獨檢測發(fā)電機三相電與市電檢測；該系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器與發(fā)電機組控制器；根據(jù)單向市電檢測結果、三相市電檢測結果以及是否接入無源干節(jié)點、dcs觸發(fā)干節(jié)點，輸出動作信號給發(fā)電機組控制器，發(fā)電機組控制器收到動作信號后控制發(fā)電機組啟動。一般會預留多個接口供客戶任意接線使用，能夠適應多種自啟動狀態(tài)，方便客戶的使用，易于后期維護。
2、多臺發(fā)電機組的運行控制
多臺發(fā)電機組的運行控制除了具有單發(fā)電機組運行控制的功能外，還應具有下列控制功能。
（1）發(fā)電機組自啟動失敗時，程序啟動系統(tǒng)自動地將啟動指令轉移給下一臺發(fā)電機組。
（2）按自動控制指令或遙控指令完成兩臺同型號規(guī)格發(fā)電機組的自動并聯(lián)與解列。在通常情況下，當輸出功率持續(xù)達到運行發(fā)電機組的額定功率時，自動控制系統(tǒng)向第二臺柴油發(fā)電發(fā)電機組發(fā)出啟動指令，并使其自動投人并聯(lián)運行；當輸出功率持續(xù)減小到兩臺并聯(lián)運行發(fā)電機組總額定功率的40%時，自動控制系統(tǒng)向并聯(lián)運行發(fā)電機組中的一臺發(fā)電機組發(fā)出解列和停機指令。
（3）發(fā)電機組并聯(lián)運行時，自動分配輸出的有功功率和無功功率。
（4）按自動控制指令或遙控指令完成對備用發(fā)電機組（第三臺發(fā)電機組）的控制。
當并聯(lián)運行發(fā)電機組中的一臺發(fā)電機組發(fā)生故障時，應先啟動備用發(fā)電機組并使其自動投入并聯(lián)運行后，故障發(fā)電機組再解列；當并聯(lián)運行發(fā)電機組中的一臺發(fā)生二級故障時，故障發(fā)電機組應自動停機，并自動切斷一部分負載（通常是次要負載），使運行發(fā)電機組不出現(xiàn)不允許的過載，同時啟動備用發(fā)電機組并使其自動投入并聯(lián)運行，恢復正常供電。
注：一級故障是指發(fā)電機組發(fā)生故障后允許運行一段時間（備用發(fā)電機組投入運行所需的時間）的故障；二級故障是指發(fā)電機組發(fā)生故障后需立即停機的故障。
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、機組起動成功信號、機組額定轉速信號、機組超速信號、機組頻率過低和過高信號、機組的欠電壓和過電壓信號、機組的過載信號、冷卻水超溫信號、潤滑油壓力過低信號、機組短路信號、故障復位信號和機組停機信號等。
1、主要功能
自動化柴油發(fā)電機組作為一個備用電源，應具備以下基本功能：
（1）自動啟動
當市電出現(xiàn)故障（斷電、欠壓、過壓、缺相）時，機組能自動啟動、自動升速、自動合閘，向負載供電。
（2）自動停機
當市電恢復，經(jīng)判斷正常后，控制切換開關，完成發(fā)電到市電的自動切換、然后控制機組降速、怠速運行3分鐘后自動停機。
（3）自動保護
機組在運行過程中，如果出現(xiàn)油壓過低、超速、電壓異常故障，則緊急停機，同時發(fā)出聲光報警信號，如果出現(xiàn)水溫高、油溫高故障。則發(fā)出聲光報警信號，經(jīng)過延時后，正常停機。
（4）三次啟動功能
機組有三次啟動功能，若第一次啟動不成功，經(jīng)10秒延時后再次啟動，若第二次啟動不成功，則延時后進行第三次啟動。三次啟動中只要有一次成功，就按預先設置的程序往下運行；若連續(xù)三次啟動均不成功，則視為一次啟動失敗，發(fā)出聲光報警信號，也可以同時控制另一臺機組起動。
（5）自動維持準啟動狀態(tài)
機組能自動維持準啟動狀態(tài)。此時，機組的自動周期性預供油系統(tǒng)、油和水的自動加溫系統(tǒng)、蓄電池的自動充電裝置投入工作。
（6）具備維護性開機功能
當機組較長時間未啟動時，可進行維護性開機，以檢查機組性能及狀態(tài)。維護性開機不影響市電的正常供電在維護性開機時若出現(xiàn)市電故障，系統(tǒng)會自動轉為正常開機狀態(tài)并由機組供電。
（7）具備手動、自動兩種操作模式。
2、硬件設計
根據(jù)自動化機組的控制要求，所需PLC的輸入點數(shù)為11個，輸出點數(shù)為12個。系統(tǒng)的控制量基本上是開關量，只有電壓和轉速是模擬量，為了降低成本，可以通過檢測電路把模擬量轉換成開關量、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，輸入點數(shù)為16個，輸出點數(shù)為12個。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。
3、程序設計
當自動化機組的開關打到自動位時，機組處于準啟狀態(tài)。PLc對市電進行不間斷的循環(huán)檢測，預供油周期性地向柴油機潤滑道供油，柴油機的冷卻水和機油溫度能保證機組隨時應急啟動。在啟動狀態(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，PLc控制機組自動啟動，自動升速到額定轉速，自動保護投入。當機組正常工作時，控制切換開關到發(fā)電狀態(tài)，機組合閘向負載供電。當市電恢復正常，延時5秒確認后，斷開機組輸出開關，控制切換到市電狀態(tài)，機組自動降速到怠速狀態(tài)，運行3分鐘后正常自動停機，機組處于準啟狀態(tài)。
三、啟動控制過程
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操作
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描述
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當控制器運行于TEST操作模式；
或在AUTO狀態(tài)當遙控開機輸入信號有效時；
或在MAN狀態(tài)按“START”鍵時；
控制器開始啟動程序，啟動燈閃亮。
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液晶顯示器出現(xiàn)延時啟動計數(shù)顯示（手動啟動不經(jīng)延時）：
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START/啟動
00:09
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油門繼電器動作，發(fā)動機燃油電磁閥打開，延時200毫秒后，起動繼電器動作，啟動馬達開始動作，盤車開始
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CRANK/盤車1
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當發(fā)動機運行速度達到盤車切斷條件時，控制器停止啟動輸出，安全監(jiān)察延時時間開始計時
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SAFETY-ON DELAY/安全監(jiān)察
00:08
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當控制器檢測到發(fā)電機組建立正常的運行速度、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)：
（翻頁可查閱更詳細參數(shù)內容）
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U=380V
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I=0A
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P=0kW
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F=50Hz
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SP=1500rpm
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OP=465kPa
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TEMP=70℃
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Bat=24V
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RUN/運行
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當遙控開機輸入信號有效,開機延時被激活,開始計時.在計時期間,如遙控開機輸入信號失效,開機延時即時停止計時,控制器停止啟動程序,在停機失敗計時完后回復到初始的“READY/準備好”狀態(tài)。
在盤車或怠速期間，如遙控開機輸入信號失效,控制器即時停止之后的啟動程序，關閉所有繼電器控制輸出，控制器停止啟動程序,在停機失敗計時完后回復到初始的“READY/準備好”狀態(tài)。
注：盤車時，發(fā)動機點火，當交流發(fā)電機輸出的頻率達到預設頻率，啟動馬達斷電。或由以下幾個因素令啟動馬達斷電：
（1）發(fā)動機飛輪上所裝設的磁性拾速裝置檢測到的頻率達到預設頻率；
（2） 交流發(fā)電機輸出的電壓達到額定定電壓的80%；
（3） 發(fā)動機的低油壓開關斷開。
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