Дизель маркет
8-800-333-44-08



Системы управления, сигнализации и защиты дизельных электростанций

Системы управления

Системы управления дизельных электростанций обеспечивают автоматические пуск — при исчезновении или недопустимом снижении напряжения в сети, и останов ДГУ — при его восстановлении (в отдельных случаях останов производится только по команде оператора), а также прием нагрузки. При этом все предпусковые, пусковые, остановочные и послеостановочные операции производятся автоматически.

Конструктивное разнообразие дизель-генераторов, используемых в качестве агрегатов резервного электропитания, существенно усложняет создание систем управления, которые удовлетворяли бы требованиям действующих ГОСТ 13822 и ГОСТ 14228, специфическим требованиям, предъявляемым к таким дизельным агрегатам и при этом были максимально унифицированными, простыми в наладке и надежными в эксплуатации.

Основой при создании таких систем является алгоритм управления, представляющий в графической или словесной форме перечень и последовательность операций и блокировок, обеспечивающих автоматическое выполнение всех перечисленных выше требований и при этом охватывающий возможно большее количество разнородных ДЭУ.

Ниже приведен перечень операций, а также блокировок, выполнение которых является обязательным на большинстве дизельных электростанций. По существу, этот перечень является упрощенным словесным алгоритмом и может быть использован при разработке унифицированной системы управления, а также быть полезным при ознакомлении, наладке и эксплуатации существующих.

1. Предпусковые операции (выполняются с выдержкой времени или без нее при исчезновении или снижении напряжения на вводе ниже допустимого предела, а также по команде оператора на пуск дизельного агрегата):

  • прокачка маслом (при необходимости) производится до достижения давлением заданного значения, а в ряде случаев и с выдержкой времени при этом давлении;
  • перевод рейки топливных насосов высокого давления (ТНВД) в положение пусковой (долевой или номинальной) подачи топлива или органа задания частоты вращения регулятора в положение пусковой частоты вращения.
    Примечание. На ряде ДГУ изменение положения рейки ТНВД или органа задания частоты вращения не требуется, т. к. на них рейка ТНДВ (орган задания частоты вращения) при остановке агрегата кратковременно переводится дополнительным исполнительным механизмом в положение нулевой подачи топлива (положение «стоп»), а после остановки агрегата возвращается (обычно пружиной) в положение номинальной подачи (задания номинальной частоты вращения).

2. Пуск и прием нагрузки:

  • подключение стартера (при стартерном пуске) или открытие главного пускового клапана — ГПК (при воздушном пуске), раскрутка агрегата и отключение стартера (закрытие ГПК) после достижения частотою вращения значения, при котором происходит уверенное воспламенение топлива; выполняются три попытки пуска с интервалами между ними;
  • отключение исполнительного механизма, воздействующего на рейку ТНДВ, и вывод дизельного агрегата на номинальную частоту вращения;
  • прием нагрузки (долевой или номинальной).

    Примечание. Прием нагрузки производится:
    • при пуске и подключении одного агрегата — на обесточенные шины;
    • при пуске и последовательном подключении на шины нескольких агрегатов — первого агрегата на обесточенные шины, всех последующих — с их предварительной синхронизацией;
  • прогрев работающего агрегата (при необходимости);
  • прием оставшейся части нагрузки (при необходимости).

3. Остановка нормальная (производится с выдержкой времени или без нее при появлении напряжения в сети или по команде оператора) и послеостановочные операции:

  • отключение нагрузки;
  • охлаждение агрегата, работающего на холостом ходу (при необходимости);
  • отключение подачи топлива перемещением рейки ТНДВ или установкой органа задания частоты вращения регулятора в положение «стоп» (осуществляется рабочим стоп-устройством);
  • прокачка дизеля охлаждающей жидкостью (при необходимости).

    Примечания:
    • На ДЭУ малой и средней мощности отключение подачи топлива часто производится только на время остановки агрегата, после чего соответствующие органы вновь устанавливаются в положение долевой или номинальной подачи топлива (пусковой частоты вращения). На дизель-генераторах большой и средней мощности (обычно с воздушным пуском) органы топливоподачи фиксируются в положении нулевой подачи и выводятся из него только по команде на пуск агрегата.
    • Если дизель не остановился за заданное время, подается команда на срабатывание аварийного стоп-устройства.

4. Остановка аварийная (производится при срабатывании любого датчика аварийного состояния ДЭУ или по команде оператора):

  • отключение нагрузки, отключение подачи топлива (включаются рабочее и аварийное стоп-устройства) с фиксированием рейки ТНВД в положении нулевой подачи топлива.

Соблюдение требуемой последовательности операций при отработке заданной команды (пуск, остановка и т. п.) обеспечивается введением блокировок, разрешающих проведение каждой последующей операции только после выполнения предыдущей. При невыполнении операции за заданное время выполнение команды должно быть прекращено с одновременной подачей сигнала, оповещающего оператора о неисправности. Необходимо учитывать, что невыполнение этого требования может привести не только к отказу в выполнении команды, но и к повреждению ДЭУ.

Наиболее часто предусматривают блокировки:

1. Исключающие возможность пуска агрегата при

  • включенном валоповоротном устройстве — ВПУ (при его установке);
  • отсутствии или недостаточном давлении масла через заданное время после начала его предпусковой прокачки (при необходимости прокачки);
  • нахождении органов топливоподачи или задания частоты вращения в неспецификационном положении.

2. Ограничивающие предельное время выполнения конкретных (раскрутки — стартером или сжатым воздухом, остановки и т. п.) операций;

3. Исключающие возможность включения ВПУ при работающем агрегате.

При разработке систем управления дизельными электростанциями необходимо учитывать требования, определяемые назначением объектов, на которых установлены агрегаты резервного электропитания. Так, например, большинство систем управления выполняют по схеме с преобладанием команды на остановку, перед командой на пуск. В этом случае при подаче команды на нормальную остановку и сразу вслед за нею на пуск, агрегат будет остановлен. Чтобы его запустить, требуется повторная подача команды на пуск или сохранение (запоминание) ранее поданной команды на пуск до остановки дизельного агрегата и разблокировки системы. В то же время на ряде объектов требуется безусловное, за кратчайшее время, выполнение команды на пуск, даже если это приведет к последующему выходу из строя ДЭУ уже через самое непродолжительное время. В этом случае систему управления следует выполнять по схеме с преобладанием команды на пуск.

Вторым примером могут служить установки, состоящие из нескольких агрегатов одинаковой или близкой мощности. Причем, мощности любого из них достаточно для обеспечения объекта электропитанием. При перерыве основного питания команда на пуск подается на все агрегаты, но включается под нагрузку только один, — тот, который выйдет на режим первым. Остальные, отработав на холостом ходу заданное время, останавливаются. Необходимость корректировки приведенного выше алгоритма и, соответственно, схемы системы управления, очевидна.

Системы электростанции в контейнере

В зависимости от степени автоматизации, назначения и мощности на агрегатах резервного электропитания применяют следующие типы систем аварийной и аварийно-предупредительной сигнализации и защиты:

1. САСЗН — система аварийной сигнализации и неотключаемой защиты. При достижении контролируемым параметром аварийного значения обеспечивает:

  • защиту (остановку) двигателя с одновременным появлением и запоминанием аварийного сигнала, расшифровывающего вид контролируемого параметра;
  • возврат системы в исходное состояние (вручную) после устранения причины аварии.

2. САСЗО — система аварийной сигнализации и отключаемой защиты. При достижении контролируемым параметром аварийного значения обеспечивает:

  • защиту (остановку) дизельного двигателя с одновременным появлением и запоминанием аварийного сигнала, расшифровывающего вид контролируемого параметра и выдачей обобщенного аварийного сигнала (светового, звукового) на дистанционный пульт;
  • отключение защиты с одновременным включением светового сигнала «защита отключена»;
  • возврат системы в исходное состояние (вручную) после устранения причины аварии.

3. СПАСЗО — система предупредительной и аварийной сигнализации и отключаемой защиты. При достижении контролируемым параметром предупредительного значения обеспечивает:

  • появление предупредительного сигнала, расшифровывающего вид контролируемого параметра, и его исчезновение при восстановлении параметром рабочего значения;
  • при достижении контролируемым параметром аварийного значения система обеспечивает выполнение тех же операций, что и САСЗО.

На дизельных генераторах большой мощности (реже — средней) устанавливают исполнительную сигнализацию, назначением которой является оповещение обслуживающего персонала о выполнении ДЭУ заданной рабочей функции (пуск состоялся, готов к приему нагрузки и т. п.) или достижении каким-либо исполнительным органом крайнего положения (рейка ТНВД переведена в положение максимальной или нулевой подачи).

В большинстве случаев все упомянутые типы систем аварийной и аварийно-предупредительной сигнализации обеспечивают контроль следующих параметров электростанции:

    по дизелю
  • температуры охлаждающей жидкости (выше допустимой);
  • температуры масла (выше допустимой);
  • давление масла в системе смазки (ниже допустимого);
  • превышения частотою вращения допустимого значения («разнос»);

    по генератору

  • перегрузка по току;
  • короткого замыкания;

    по системам (при оборудовании устройствами автоматического пополнения расходных баков)

  • уровня охлаждающей жидкости (ниже допустимого);
  • уровня топлива и масла (ниже допустимого).

Необходимость и целесообразность увеличения количества контролируемых параметров применительно к конкретному агрегату определяется его изготовителем с учетом требований потребителя.

Так, для объектов ОАО «Ростелеком» дополнительно контролируется напряжение на двух вводах внешней цепи и температура в помещении станции, а также осуществляется управление переключением вводов и станционными системами электроподогрева и вентиляции. Кроме того, предусматривается возможность передачи сигналов и получение команд на пуск и остановку по системам телесигнализации и телеуправления.

На агрегатах, устанавливаемых на судах, в соответствии с Правилами Российского Морского Регистра, должен быть дополнительно обеспечен контроль за температурой выхлопных газов на выходе из каждого цилиндра или, что более целесообразно, за отклонением температуры в каждом данном цилиндре от средней по двигателю. В этом случае предупредительный сигнал должен подаваться при отклонении температуры от средней в любую сторону на заранее заданную величину.

Требования, предъявляемые к системам сигнализации и защиты дизельных электростанций, сводятся к обеспечению надежности в процессе эксплуатации, удобства работы, простоты и легкости обслуживания, простоты конструкции.

Надежность систем определяется следующим:

  • качеством использованных элементов, их способностью работать в условиях повышенных температуры, влажности и вибрации;
  • количеством использованных элементов, схемой их включения, а также наличием резервирования.

При построении схемы следует также иметь в виду, что ряд потребителей требует отделения цепей защиты и аварийной сигнализации от всех остальных по питанию и кабелю. Объясняется это стремлением сохранить работоспособность системы сигнализации при неисправностях в цепях управления (и наоборот).

В системах сигнализации и защиты находят применение датчики как релейного, так и аналогового типов. Преимуществом первых является простота, вторых — возможность использования для целей текущего контроля. При применении релейных датчиков логическая часть схемы также оказывается более простой, поскольку в ней отсутствуют элементы, обеспечивающие формирование и подачу релейного сигнала при достижении контролируемым параметром порогового значения.

Логическую часть схемы выполняют на контактных или бесконтактных элементах. Целесообразность использования тех или иных элементов определяется в каждом конкретном случае, исходя из предъявляемых тактико-технических требований и экономических соображений. В любом случае показатели надежности должны соответствовать требованиям, предъявляемым к системам автоматической сигнализации первого или второго класса (ГОСТ 11928).

Вероятность безотказной работы системы первого класса Р(t) = 0,95 (и более) при времени непрерывной работы t = 2000 ч. Для системы второго класса Р(t) = 0,9 (и более) при t= 2000 ч.

Срок службы должен быть не менее 10 000 ч при числе циклов срабатывания не менее 10 000. Проверка и подрегулировка систем допускается не чаще, чем через 5 000 ч ее работы совместно с двигателем.

Конструктивно системы сигнализации выполняют в виде отдельных блоков или встраивают в пульты управления. В эксплуатации второй вариант является предпочтительным.

Для того, чтобы система была удобной в эксплуатации, необходимо обеспечить:

  • легкое выделение появившегося сигнала;
  • удобство квитирования сигнала;
  • автоматическое включение ранее отключенного звукового сигнала;
  • простое и легкое изменение уставок сигнализации;
  • исключение появления сигнала о снижении давления на неработающем двигателе;
  • возможность дублирования обобщенных сигналов на дополнительные пульты.

Выделение появившихся сигналов достигается:

  • путем соответствующего расположения световых индикаторов на пульте и подбора их цвета (предупредительные сигналы — желтые, аварийные — красные);
  • выполнения на лицевой панели пульта мнемонической схемы, на которой в необходимых местах устанавливают малогабаритные световые индикаторы.

Для того, чтобы вновь поданный предупредительный или аварийный сигнал отличался от появившихся ранее, его часто выполняют мигающим. Ответом на поданный сигнал должно быть его квитирование, которое переводит мигающий сигнал в постоянный и одновременно отключает звонок.

Схему отключения звукового сигнала выполняют таким образом, чтобы автоматическое включение ранее отключенного сигнала обеспечивалось при достижении любым контролируемым параметром аварийного значения.

Изменение установок сигнализации производят по-разному в зависимости от типа используемых датчиков. При применении датчиков релейного типа подрегулировка осуществляется путем перестройки их на новый номинал срабатывания. Для упрощения перестройки датчики часто снабжают настроечными шкалами, что, однако, существенно усложняет их конструкцию. Поэтому ряд датчиков таких шкал не имеет, и их перестройка производится на специальных стендах. Некоторое неудобство таких датчиков в работе окупается их повышенной надежностью и дешевизной.

В случае использования аналоговых датчиков изменение порогового значения (одного или нескольких), при котором происходит срабатывание системы, производится в логической части схемы. Настроечные органы выводятся в места, удобные для работы, а контроль за уставкой осуществляют по контрольно-измерительным приборам. Требования простоты технического обслуживания дизельных электростанций сводятся к обеспечению легкости обнаружения и исправления неполадок и минимального объема профилактических работ.

Статья написана по материалам книги «Статические и дизельные агрегаты резервного электропитания», авторы М.И. Цыркин, А.Я. Гольдинер, В.В. Головко, С.В. Соколов


Другие статьи по дизельным электростанциям:
© 2013 - 2018, Интернет-портал «Дизель Маркет». Использование текстов без письменного согласия запрещена.