Дистанционное автоматическое управление дизель-генераторами


Категория Судовые электростанции

Процесс автоматизации судовых механизмов и производственных процессов на судах можно разбить на два этапа. Первый этап характеризуется созданием отдельных автоматизированных установок, таких, как устройство удержания судна на заданном курсе (авторулевой), система автоматического регулирования напряжения судовых генераторов и др. На втором этапе обеспечивается комплексная автоматизация судна, позволяющая уменьшить численность судовой команды, улучшить работу судовых систем и устройств и повысить технико-экономические показатели эксплуатации судна.

В процессе комплексной автоматизации судов наряду с применением систем дистанционного автоматического управления электроэнергетическими установками (ДАУ ЭЭУ) является внедрение и использование схем дистанционного автоматического пуска из ЦПУ главных и вспомогательных дизель-генераторов с дальнейшим автоматическим управлением их работой. С этой целью разработаны специальные системы дистанционного автоматизированного управления дизель-генераторами (ДАУ ДГ) с двух постов: основного, расположенного в машинном отделении, и дистанционного, находящегося в ЦПУ. Система управления включает в себя Шит мнемонических схем, стыкуемый со щитом ДАУ ЭЭУ. На панели мнемосхемы располагаются переключатели электроизмерительных приборов, ключи изменения частоты вращения дизель-генераторов (с указателем «больше—меньше»), сигнальные табло, тумблеры и кнопки дистанционного управления отдельными элементами. Табло красного цвета сигнализируют об аварийном состоянии системы или срабатывании защиты. Табло белого цвета несут информацию об определенном рабочем режиме системы и отдельных его элементов. Управление дизель-генераторами обычно производится из ЦПУ, а в случае необходимости — из основного поста в машинном отделении.

Рис. 1. Функциональная схема газотурбогенератора.

Дистанционный пульт управления каждым дизель-генератором включает в себя следующие элементы:
— ключи задания резервного дизель-генератора (на три положения: «Резерв», «Отключено», «Работа»);
— обобщенную аварийную сигнализацию о состоянии дизель-генераторов;
— кнопки «Пуск» и «Стоп»;
— табло «Пуск», «Готов к приему нагрузки», «Нагрузка включена».

Рис. 2. Схема дистанционного пуска дизель-генератора.

Разработанные системы автоматизации управления первичными двигателями судовых дизель-генераторов осуществляют подготовку к пуску, пуск, изменение угловой скорости и остановку дизеля, а также контроль за состоянием и поддержание нормальных условий его работы. Эти операции сводятся к предварительной прокачке масла с последующей подачей топлива и включением стартера или подачей сжатого воздуха с автоматическим переходом к работе на топливе, после чего производится прогрев двигателя с последующим приемом нагрузки. Контроль за состоянием дизеля осуществляют датчики температуры масла и охлаждающей воды, датчики давления масла и угловой скорости дизеля.

На рис. 2 в качестве примера приведена одна из схем дистанционного автоматизированного пуска дизель-генератора и автоматического управления его работой. Система обеспечивает программный пуск, аварийно-предупредительную сигнализацию, нормальную остановку дизель-генератора, защиту дизель-генератора с помощью электромагнита аварийной остановки.

Последовательность выполняемых схемой операций иллюстрируется представленной на рис. 6 диаграммой, которая помогает в чтении схемы.

Управление работой дизеля с помощью изображенной на рис. 2 схемы производится следующим образом. Для осуществления пуска дизель-генератора нажимается кнопка пуска КнП, благодаря чему на управляющий электрод тиристора Т1 подается положительный потенциал. Тиристор Т1 открывается и реле Р2, получив питание, срабатывает и закрывает свои замыкающие контакты, причем контакт Р2/1 замыкает цепь контактора включения маслопрокачиваю-щего агрегата МПА, контакт P2J2 замыкает цепь полупроводникового реле времени РВ-30, ограничивающего работу насоса предварительной маслопрокачки до 30 с, включает белую сигнальную лампу ЛБ, установленную в ЦПУ для сигнализации о пуске дизеля, и подает напряжение на замыкающий контакт реле давления РД1. При повышении давления масла до 29,42 • 104 Па реле РД1 срабатывает и в результате подачи положительного потенциала на управляющий электрод открывает тиристор ТЗ. Благодаря этому получает питание и срабатывает реле Р5. Через закрывшийся в результате этого контакт Р5/1 получает питание катушка контактора К1 и полупроводниковое реле РВ-5. Контактор К1 срабатывает и своим контактом К1 замыкает цепь питания электромагнитного клапана, который подает пусковой воздух в дизель, обеспечивая таким образом запуск дизеля. Реле времени РВ-5 контролирует время подачи воздуха в дизель и ограничивает его значением 5 с.

Если запуск дизеля состоялся и дизель разогнался до частоты вращения 500 об/мин, срабатывает реле РС1 и отключает рассмотренную схему пуска. Если пуск не состоялся, то отключение схемы пуска произойдет через 30 с после включения реле времени РВ-30 или через 5 с после включения реле РВ-5. Во всех трех случаях подается положительный потенциал на управляющий электрод тиристора Т2, который при этом открывается, а тиристор Т1 закрывается. Реле Р2 теряет питание и в результате вызывает отключение насоса МПА и прекращение подачи воздуха в дизель.

В случае состоявшегося запуска при разгоне дизеля до частоты вращения nma = 1350 об/мин срабатывает реле скорости РС2, при давлении масла 16,67• 104 Па — реле РД2 и при температуре масла 35° С — реле РТ1. Три перечисленных реле замыкают в ЦПУ цепь зеленой сигнальной лампы ЛЗ, разрешающей загрузку пущенного дизель-генератора.

При снижении давления масла или превышении частоты вращения дизеля схема обеспечит аварийную остановку дизеля с выдачей сигнала о причине остановки. При увеличении температуры воды в системе охлаждения дизеля схема выдает звуковой и световой сигналы. Так, если упадет давление масла (р< 16,67-104 Па), разомкнётся замыкающий и замкнется размыкающий контакты реле РД2. При этом в ЦПУ загорается красная лампа ЛК1 и срабатывает реле Р4, которое своим замыкающим контактом Р4/2 замыкает цепь катушки контактора КЗ. Контактор КЗ срабатывает и замыкает цепь электромагнита аварийной остановки. Недопустимое увеличение частоты вращения дизеля («диз>1700 об/мин) вызывает срабатывание реле предельной скорости РСЗ, которое при этом замыкает цепь реле РЗ и красной сигнальной лампы JIK2 в ЦПУ. Реле РЗ, срабатывая, своим контактом P3Л замыкает цепь катушки контактора КЗ, который при срабатывании вызывает остановку дизеля, как и при падении давления масла.

Рис. 3. Диаграмма последовательности операций при дистанционном пуске дизель-генератора

Увеличение температуры воды в системе охлаждения дизеля вызывает срабатывание реле РТ2, которое замыкает цепь красной сигнальной лампы ЛK3 и ревуна Рв, подавая таким образом в ЦПУ сигнал о необходимом изменении режима работы дизеля. Звуковой сигнал можно снять нажатием кнопки снятия звукового сигнала КСС, которая при этом замкнет цепь катушки реле Р1. Реле, сработав, зашун-тирует контактом Р1/2 кнопку КСС и контактом Р1/1 разомкнет цепь ревуна Рв. Сигнальная лампа ЛK3 будет продолжать гореть до возвращения в исходное положение реле РТ2.

Нормальную остановку дизеля можно произвести нажатием кнопки «Стоп» КнС в цепи катушки контактора К2, который, срабатывая, замыкает цепь электромагнита нормальной остановки дизеля.

В рассмотренной и других применяющихся до последнего времени системах дистанционного управления судовыми дизель-генераторами большую роль играют элементы релейно-контакторной автоматики. Однако в настоящее время контактные аппараты все чаще заменяются бесконтактными (например, полупроводниковыми). Это позволяет упростить обслуживание судовых установок и обеспечить бесперебойность снабжения энергией ответственных судовых потребителей.

В настоящее время на базе использования унифицированных электрических элементов разработана и внедряется в эксплуатацию типовая система дистанционного автоматического управления судовыми дизель-генераторными установками ДАУ СДГ-Т, состоящая из блока питания, блока управления дизель-генератором, самого дизель-генератора, основного и выносных пультов управления. На пульте расположены органы управления системой и табло световой сигнализации. Пульты предназначены для дублирования основного пульта, но содержат меньшее количество органов управления и световых табло. На основном пульте имеется переключатель постов. В блоке управления дизель-генератором сосредоточены логические функциональные элементы, коммутационные элементы для приема сигналов от пультов управления и датчиков дизеля, элементы для выдачи сигналов на исполнительные устройства дизель-генератора, а также на электростанцию и ЦПУ.

Рис. 4. Блок-схема ДАУ СДГ-Т.

Вместо релейно-контакторных аппаратов управления в системе ДАУ СДГ-Т применены бесконтактные логические элементы, объединенные в сменные функциональные блоки: стабилизированного питания, пуска, остановки, аварийной защиты, контроля времени и др.

Блок стабилизированного питания предназначен для обеспечения логических блоков системы стабильным питающим напряжением. Блок пуска осуществляет предпусковое проворачивание двигателя и прокачку его маслом, пуск, прогрев, вывод на подсинхронную угловую скорость и прием нагрузки с соответствующей сигнализацией о состоянии дизель-генератора. Блок контроля времени обеспечивает контроль за длительностью операций, выполняемых автоматизированным дизель-генератором. При возникновении аварийной ситуации блок защиты производит экстренную остановку дизеля, а также включает аварийно-предупредительную сигнализацию, что дает возможность быстро заменить неисправный функциональный блок.

Система ДАУ СДГ-Т может быть использована для управления работой агрегатов мощностью от 100 до 1000 кВт.

С ее помощью могут быть выполнены следующие операции:
— автоматическое проворачивание дизеля;
— автоматическое поддержание дизель-генератора в прогретом состоянии и в готовности к немедленному запуску;
— автоматический запуск;
— нормальная и экстренная остановки;
— повторные запуски;
— автоматическая остановка дизель-генератора в случае падения давления масла, воды и топлива, перегрева масла и воды, разноса двигателя или по импульсу от внешних средств защиты;
— централизованное отключение защиты с основного пульта управления (кроме защиты по разносу и давлению масла);
— ручная остановка;
— ограничение продолжительности подачи пускового воздуха и подкачки масла перед пуском;
— включение аварийного стоп-устройства при затянувшейся остановке;
— выдача сигнала на прием и распределение нагрузки после выхода дизель-генератора на эксплуатационный режим;
— предупредительная и аварийная сигнализация.


Читать далее:

Категория Судовые электростанции