无人值守柴油发电机组的发展及特点

1、无人值守柴油发电机组的发展过程

随着我国通信事业及航空航天事业的高速发展,对于电源技术的要求也越来越高。由于雷达、微波通信站等大多建立在高山、农村以及远离城市的边远地区.交通不便,环境条件差、技术人员短缺,因此对于设备自动化要求也越来越高。由于做为备用电源的柴油发电机组高速运转,维护量大.控制维修困难等特点，因此柴油发电机组能否可靠运行并实现无人值守,是整个机站能否实现无人值守的关键。

第一阶段, 此时所用原动机主要为国产水冷柴油机, 控制系统采用继电器矩阵形式控制。由于水冷柴油机的特点, 其工作环境温度要求在+5℃以上, 而需要备用电源的工作站往往建设在高山、野外、冬天环境温度经常在零度以下, 因而必须通过基础建设予以解决, 增加了基建费用, 为了使油机能在短时间内加载工作, 必须对油水进行加热, 使其长期保持在 40℃的准启动状态, 因而运行费用也大大增加。 而继电器矩阵形式的控制屏因元件数量多, 线路复杂, 接点多, 只要其中一个点或一个元件出现故障, 就有可能使整个系统失败, 因而其工作可靠性较差。

第二阶段,原动机采用了风冷的柴油机( 如道依茨) , 其直接启动环境温度可放宽至-10℃, 由于不用水作冷却介质, 因而彻底解决了水的补给、防冻、防漏等一系列问题, 因现短时间内加载运行。采用 PLC 作为控制系统的核心, 以程序控制代替了大量的时间继电器及中间继电器, 彻底解决了延时精度差、能耗高, 以及触点竞争、潜回路等问题, 使控制精度及可靠性大大提高, 而且由于 PLC 中间继电器触点数量及延时时间可无限制使用, 并可进行步进控制及数据运算, 因而其功能也得到了质的飞跃。

第三阶段,控制系统采用进口专用控制器 (如 AIS、MC 100 或 EGT 1000 控制器等) ,使元器件数量进一步减少, 控制与通讯合为一体, 使计算机对机组实现遥信、遥控、遥测的三遥功能成为现实,可真正实现机组的无人值守功能。但由于专用控制器的内部程序是由生产商事先输入好的, 应用单位只能在有限的几个给定参数中进行选择,因而其灵活性受到限制, 无法进行功能的随意增减和更改。

2、无人值守自动化柴油发电机组的主要特点

2.1 配置

根据用户使用现场的实际情况, 可配置成一路市电一路机组、一路市电二路机组或二路市电一路机组等配置模式, 一般以市电为主。当市电故障时切换至第二路市电, 无第二路市电时, 经事先设定的延时时间后启动主用机组, 当主用机组发生故障时能自动启动备用机组。当市电恢复后, 经市电恢复确认延时, 自动切换至市电供电, 机组经冷机运行后自动停机并自动进入准启动状态, 采用双机备用时, 一般主备机组可手动或自动交换主备关系。也可任意设置一台为自动, 另一台为手动运行状态。

2.2 自动补给系统

无人值守机组为二级自动化电站, 其连续运行时间可达到 240h以上, 因而必须具备自动补给系统。 燃油的自动补给一般采用自动日用油箱, 当日用油箱中的燃油用至设定下限位置时自动从油库中输油至日用油箱。机油的自动补给较为复杂, 且油面上下限距离仅1cm左右, 控制较为困难。一般在开机前或停机一定时间后, 待机体各油道内的机油回落至油底壳后, 采用光电检测机油液面, 低于下限后自动从低位备用机油箱中泵油至机体内, 直至达到上限后停止加油。机组在运行过程中, 由于油底壳中的机油部分被输送到油机各部分进行润滑和冷却, 因而油底壳中的油面自然下降, 且油面处于不断翻滚波动状态, 此时的液位检测是毫无意义的。

为了保证机组240h连续运行,根据机组额定耗油量及实际经验, 每间隔一定时间对机组进行一次定量的机油补给, 以保证机组的正常运行。为防止因系统故障造成过量补给,甚至造成机油“淹机”事故, 在采用光电技术精确检测液位的同时,辅以程序控制定量补给,并采用溢流措施以确保机油不致过量补给。

2.3蓄电池自动充电系统

发电机不同于其它自控系统, 需在无交流电源的情况下自动控制发电机组, 所以其自控系统及机组启动皆采用直流 24V蓄电池供电。由于蓄电池所具有的特点,且启动电池平时处于空载情况,因而纯电压测量方法误差较大, 需配合充电电流测量方法以确定电池是否亏电。当电池亏电时, 充电器应能自动转至恒流均充, 当电池电压升至28V时改为恒压均充, 直至电池充满后再自动切换至低电压浮充, 以确保电池充足。长期均充或低电压浮充对电池的使用及寿命都是不利的。

2.4 自动告警及处理

当机组出现一级故障时 (如电压过高、过低、断相、频率偏高、偏低、温度偏高等) , 机组能自动分闸报警, 同时启动备用机组, 故障机待冷机运行后自动停机。

当机组出现二级故障时 (如超速、油压低、风扇皮带断等) , 机组应立即分闸并紧急停机报警, 同时启动备用机组供电。机组应设有三次启动程序, 当三次启动失败时应能自动报警并启动备用机组。对市电也应有自动检测功能, 当市电频率、电压超限或出现断相时, 应能主动分断市电, 启动机组供电。

2.5 试机

对于市电相对稳定的地区, 机组的开机频率相对较低, 这对机组的保养是不利的。因此无人值守机组还应设有手动、自动及遥控试机功能。 当机组在自动状态连续停运超过15d, 即应使机组自动启动试机运行, 以检查机组自控功能是否正常, 使机组各摩擦副得到充分润滑, 以备市电停电时能够应急启动供电。

2.6 遥信、遥控、遥测

一般无人值守机组应设有遥信、遥控功能, 如能够实现遥测, 则其功能更加完善。 遥信功能一般包括市电、机组运行状态、故障告警等。遥控功能包括机组的启动、停机及紧急停机, 有的还能设置空载试机或带载试机。遥信一般包括市电与机组电流的三相电压、电流、频率、油机的温度、油压、转速、蓄电池电压、燃油液位、机房温度、机组运行时间等参数。

远程通信可采用拨号线、专线、DDN 网、分组交换网等, 现场通信一般均采用 RS232、RS2422 或 RS485 通信标准。总之, 无人值守机组的推广和应用, 可大大节省人力、物力、彻底解决专业技术人员不足的问题。 但无人值守机组终究无法达到免维护的程度, 必须严格按照操作手册对机组进行定期的维修保养, 才能使机组在需要的时候能够正常运行。

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