淺析柴油發(fā)電機(jī)組的自動化控制

1、    淺析柴油發(fā)電機(jī)組的自動化控制    焦天津 段衛(wèi)華摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行過去大都是采用手動準(zhǔn)同期法，近年來，隨著柴油發(fā)電機(jī)組自動化技術(shù)的提高，自動化并車及控制系統(tǒng)在國內(nèi)開始推廣和普及。自動化并車系統(tǒng)一般由主控制器、自動同步器、自動負(fù)載分配器、柴油機(jī)供油調(diào)節(jié)系統(tǒng) （電子調(diào)速器，電子噴射系統(tǒng)等）、發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)及主開關(guān)等組成。關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)組；自動化；并車控制；負(fù)載一、引言1. 柴油發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行過去大都是采用手動準(zhǔn)同期法。對發(fā)電機(jī)組的電壓、頻率、相位等反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，然后根據(jù)燈光明暗變化或者整步表指針轉(zhuǎn)動位置來進(jìn)行并車操作，由于人們

2、視力的誤差及操作能力的不同，使手動并車操作顯得有點(diǎn)“復(fù)雜”。2. 近年來，隨著柴油發(fā)電機(jī)組自動化技術(shù)的提高，自動化并車及控制系統(tǒng)在國內(nèi)開始推廣和普及。自動化并車有以下明顯的好處：（1）、操作方便，動作準(zhǔn)確，避免了手動操作時可能產(chǎn)生的沖擊電流，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；（2）、可根據(jù)負(fù)載的大小和變化，自動進(jìn)行多臺機(jī)組的逐臺投入和退出。二、理論依據(jù)1、自動化并車控制系統(tǒng)的基本組成：自動化并車系統(tǒng)一般由主控制器、自動同步器、自動負(fù)載分配器、柴油機(jī)供油調(diào)節(jié)系統(tǒng) （電子調(diào)速器，電子噴射系統(tǒng)等）、發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)及主開關(guān)等組成，如圖1所示，分別介紹如下：（1） 主控制器主控制器一般有以下功能： 控制按照設(shè)

3、定的程序，自動控制發(fā)電機(jī)組的啟動、停機(jī)、供油、預(yù)熱（預(yù)供）、開關(guān)的分閘合閘等。 測量通過液晶（或數(shù)碼等）窗口顯示柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、潤滑油溫度、潤滑油壓力、蓄電池電壓。有的主控制器還可顯示電參數(shù)、三相電壓、三相電流、頻率、功率和運(yùn)行時間等。 保護(hù)一般都有水溫高、油溫高、油壓低、超速、燃油位低、蓄電池電壓低等保護(hù)。有的還有過電壓、過功率、過頻、欠頻等保護(hù)。（2）自動同步器在接受并車指令后，自動同步器測量待并機(jī)組和運(yùn)行機(jī)組的相位差，并據(jù)此向待并機(jī)組發(fā)出調(diào)頻信號使待并機(jī)組和母線（運(yùn)行機(jī)組）的相位差很快縮小。當(dāng)達(dá)到允許的相位差角度范圍內(nèi)（1o2o度）時，向主開關(guān)發(fā)出合閘指令。如圖2所示因此，自動

4、同步器的作用是：在接到并車指令信號，將待并機(jī)組牽人同步，并發(fā)出合閘指令，完成自動并車的操作。（3）自動負(fù)載分配器自動同步器在完成自動并車操作后即退出對發(fā)電機(jī)組的任何控制，當(dāng)2臺（或 2臺以上）機(jī)組已經(jīng)投入到并聯(lián)運(yùn)行后，就由自動負(fù)載分配器承擔(dān)起已投入并聯(lián)運(yùn)行各機(jī)組有功功率的平衡分配并對每臺機(jī)組進(jìn)行必要的保護(hù)。由圖3可見，自動負(fù)載分配器的輸入信號是本臺機(jī)組的三相電壓、三相電和系統(tǒng)的平衡信號，并綜合上述輸入信號輸出調(diào)頻信號，調(diào)整柴油機(jī)供油系統(tǒng)，達(dá)到調(diào)整本臺機(jī)組輸出的有功功率的目的，以保證投入并聯(lián)運(yùn)行的各臺機(jī)組輸出功率的平衡，使各臺機(jī)組有功功率分配差度在 5%以內(nèi)（或更?。?。在退出運(yùn)行時，負(fù)載分配器能

5、控制退出機(jī)組向運(yùn)行機(jī)組轉(zhuǎn)移負(fù)載，實現(xiàn)“軟分閘”。（4）電參數(shù)表電參數(shù)表有以下作用：可取代多個指針式儀表，顯示線電壓、線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等，使并車屏外形新穎美觀。 所有電參數(shù)可以通過通信接口運(yùn)傳到用戶集中監(jiān)控處，便于實現(xiàn)遙控、遙測； 所有參數(shù)均可設(shè)置保護(hù)值。（5）主開關(guān)自動并車系統(tǒng)必須采用帶有電動操作機(jī)構(gòu)的空 上氣斷路器，以便接受分閘合閘指令。開關(guān)要求動作快捷可靠，現(xiàn)在常用品牌有abb，施耐德、日本三菱等。其額定電流的選擇按照發(fā)電機(jī)組的功率來確定如，2臺300kw 發(fā)電機(jī)組的自動并車就應(yīng)選擇 2只殼架等級額定電流 630a的電動作空氣斷路器，其額定值整定在 540a左右。

6、2、自動化并車系統(tǒng)供電的一次線路（1）、現(xiàn)以 2臺發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行為例說明系統(tǒng)工作，當(dāng)市電失電時，預(yù)先設(shè)置的首選機(jī)組立即啟動，并且合閘送電到發(fā)電機(jī)組母線，ats開關(guān)接受到發(fā)電機(jī)信號后，切換到發(fā)電機(jī)供電。首選機(jī)組（1#機(jī)組）投人運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載增加到 l#機(jī)組額定功率的80%時，l#機(jī)組的控制系統(tǒng)就會向2#機(jī)組發(fā)出啟動指令，2#機(jī)組啟動成功后，在 2#機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，自動調(diào)整頻率和相位被牽人同步，發(fā)出合閘指令，投人并列運(yùn)行。如果 l#機(jī)組出現(xiàn)故障，l#機(jī)組的控制系統(tǒng)也會向2#機(jī)組發(fā)出啟動指令。2#機(jī)組投入并列運(yùn)行后，同樣向后續(xù)機(jī)組發(fā)出啟動指令。（2）、如果負(fù)載不斷減少，當(dāng)降低到 2#機(jī)組額定功率

7、的40%時，在 2#機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，將負(fù)載向 1# 機(jī)組轉(zhuǎn)移，當(dāng)2#機(jī)組接近空載時，2#機(jī)組主開關(guān)分閘，實現(xiàn)了軟卸載和解列。三、結(jié)論及簡單的經(jīng)濟(jì)效益分析1、柴油發(fā)電機(jī)組自動化并車的必要性為了解決發(fā)電機(jī)組的擴(kuò)容或備用等需要，發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行是發(fā)電機(jī)組在應(yīng)用中經(jīng)常觸及的一個問題，任何發(fā)電機(jī)組投人并列運(yùn)行必須滿足以下四個條件：電壓相等；頻率相等；相序相同；相位一致2、當(dāng)多臺機(jī)組并車時，有的機(jī)組在正常運(yùn)行（發(fā)電）時，其他機(jī)組可處于休息待命狀態(tài)。當(dāng)已運(yùn)行機(jī)組發(fā)出滿功率信號或者故障信號時，待命狀態(tài)的機(jī)組再投人運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。3、經(jīng)濟(jì)效益分析。就現(xiàn)在國外各種鉆井合同來說多采用日費(fèi)制，以甲方沙特阿美為例，鉆井日費(fèi)4.3萬美元/天，修井日費(fèi)為3.3萬美元/天，設(shè)備狀況是日費(fèi)保證的關(guān)鍵，現(xiàn)實狀況為純電動鉆機(jī)定崗人員少，機(jī)房除了主發(fā)電機(jī)之外，附屬設(shè)備多，全天24小時基本是一人在負(fù)責(zé)整個機(jī)房的全部設(shè)備，再加上中東沙特阿拉伯鉆井項目多位于是沙漠地區(qū)，為熱帶沙漠性氣候，氣候干燥，全年幾乎無降水，日夜溫差大，夏季氣溫高（氣溫最高時地表溫度達(dá)到70）風(fēng)沙大，冬季氣溫最低達(dá)到1左右。鉆井工況復(fù)雜多變，負(fù)載不穩(wěn)定，手動并車，如果負(fù)載太小，長期