Реле управления дизель генераторами

Системы автоматизации ДЭС (ДГУ)

Системы автоматизации дизель-генераторов и электростанций — с ручным и автоматическим запуском

Пуск и остановка ДГУ могут быть ручными — с местного щитка управления дизелем, дистанционными — с пульта дистанционного управления или автоматическим — без вмешательств обслуживающего персонала по сигналу автоматики при изменении контрольных параметров в сети или на другом агрегате

Дизель-генераторы электростанции с ручным запуском

Ручной пуск и остановка производятся в соответствии с заводской инструкцией. После запуска и прогрева дизеля на холостом ходу его частоту вращения постепенно доводят до максимальной. Затем возбуждают генератор и по частотомеру устанавливают частоту тока 50 Гц с помощью изменения частот вращения дизеля. Вращением ручки сопротивления установки напряжения по вольтметру устанавливают на минимальное напряжение генератора, после этого включают генераторный автомат и нагрузку к генератору. После пуска проверяют нормальную работу систем охлаждения воды и масла.

Для остановки ДГУ следует отключить автоматический выключатель генератора (снять нагрузку), снизить напряжение на генераторе и уменьшить частоту вращения дизеля. Дизель работает на холостом ходу с последующим медленным снижением частоты вращения до его полной остановки.

Дизель-генераторы электростанции с дистанционным пуском

Дистанционный автоматический пуск и остановка производятся с пульта дистанционного управления или шкафа управления с помощью кнопок управления. Все операции по пуску и остановке электроагрегата осуществляются в заданной технологической последовательности.

В случае удачного пуска загорается сигнальная лампочка «Нормальная работа». Если возникает аварийный режим, то срабатывает аварийная сигнализация или защита и происходит автоматическая остановка ДЭС.

Дизель-генераторы электростанции с автоматическим запуском

Автоматический пуск и остановка осуществляются в определенной технологической последовательности без вмешательства персонала схемой автоматики.

Сигналом для автоматического пуска является изменение контрольных параметров резервируемого электроагрегата: недопустимое снижение или повышение напряжения, перегрузка электроагрегата, недопустимое снижение напряжения промышленной сети.

Сигналом для автоматической остановки является снижение общей нагрузки двух параллельно работающих злектроагрегатов (основного и резервного) до 80% номинальной мощности или восстановление напряжения вконтролируемой промышленной сети.

Автоматическая остановка элсктроагрегата происходит при возникновении аварийных режимов и срабатывании датчиков аварийной сигнализации и защиты. Включение генераторов ДГУ па параллельную работу производится в соответствии с рекомендациями.

Дизель-генераторные установки ДГУ жидкостного охлаждения могут быть дополнительно оснащены системой автоматического запуска, которая позволяет осуществлять запуск/останов ДГУ в автоматическом режиме, без вмешательства обслуживающего персонала. В случае применения этой системы, запуск/останов ДГУ будет осуществляться по внешней команде, поступающей на соответствующий вход ДГУ от внешнего устройства (реле контроля напряжения, установленного на панели управления или на блоке АВР).

Система автозапуска или автоматического ввода резервного электропитания (АВР) предназначена для автоматического запуска дизельных электростанций при пропадании основного электропитания и переключения нагрузки без вмешательства оператора с обратной возможностью отключения при появлении основного энергоснабжения.

Автоматический запуск электростанции также происходит при ухудшении качества параметров сети за пределы требований ГОСТ, когда возникает риск выхода из строя оборудования пользователя. Генераторные установки, оборудованные системой автоматического запуска, в период ожидания находятся в «горячем резерве», происходит поддержание необходимой температуры двигателя (для электростанций с жидкостным охлаждением) и подзарядка аккумуляторных батарей. Электростанция с автоматическим запуском может принять на себя нагрузку в течении 3—10 секунд с момента пропадания внешней сети, ей не требуется дополнительный прогрев двигателя, как для электростанций с ручным управлением. Кроме того, пользователю нет необходимости вручную переключать рубильники в распределительном щите — все необходимые переключения выполняются автоматически.

Источник

Схемы подключения ДГУ к сети

Безопасность эксплуатации ДГУ в качестве резервного или аварийного источника электропитания напрямую зависит от того, насколько грамотно реализована схема подключения дизель-генератора к сети. На практике применяют решения решений, которые обеспечивают переход на автономное электроснабжение в ручном или автоматическом режиме.

Варианты схем подключения ДГУ

Если схема переключения между дизель-генераторами и центральной сетью разработана и собрана неправильно, возрастает риск подачи электроэнергии с обоих источников. Это приводит к выходу из строя не только ДГУ, но и потребителей, которые в текущий момент были подключены к сети.

В стандартные комплекты документации обычно входят электрические схемы дизель-генераторов и несколько вариантов подключения к сети. Но если отсутствует опыт в чтении подобной документации и навыки электромонтажа, то работы по этому направлению следует доверить специалисту.

Включение ДГУ в ручном режиме

В бытовых резервных и аварийных системах энергоснабжения в большинстве случаев реализован переход на автономный источник в ручном режиме. Самое простое решение, к которому прибегают, подключение установки к ближайшей доступной розетке, благодаря чему запитывается вся домовая сеть. Следует понимать, что такая схема управления ДГУ не считается наиболее эффективной, а в отдельных случаях она таит большую опасность. Это связано со следующими факторами:

Требуется обязательное отключение входных автоматов или выкручивание пробок, в противном случае при возобновлении центрального электроснабжения электроэнергия будет поступать из двух источников.

Через розетку, к которой подключена установка, проходит значительный ток при подсоединении нескольких потребителей, это вызывает ее выход из строя. В отдельных случаях возможно повреждение участков проводки, не рассчитанных на подобную нагрузку.

Более правильной считается схема подключения непосредственно в сеть после счетчика с установкой дополнительного автомата на выходе генератора. В этом случае при отключении централизованного электроснабжения отключается сетевой автомат, запускается ДГ, после чего подключается нагрузка. Но и в этом случае при нарушении очередности включения/отключения существует риск подачи питания с двух источников.

Поэтому для ручного запуска следует использовать схему с применением перекидного или спаренного рубильника с блокировкой или реверсивного переключателя. Конструкция этих устройств предотвращает одновременное подключение центрального и автономного источника электроснабжения. Благодаря этому и обеспечивается безопасность эксплуатации.

Подключение дизель-генератора с АВР

При ручном управлении приходится постоянно контролировать наличие тока в основной сети, чтобы вовремя отключить ДГУ. Поэтому более совершенным вариантом считается схема подключения дизель генератора с автозапуском. Автомат ввода резерва (АВР) мониторит состояние центральной сети. При его отключении осуществляется запуск дизель-генератора и при выходе на рабочий режим подключается нагрузка без участия обслуживающего персонала (человека).

Такая система получила распространение и в бытовых, и в промышленных сетях. Особенно интересна схема подключения ДГУ с АВР к ВРУ при наличии двух независимых основных вводов или при необходимости резервирования питания по группам потребителей:

В первом случае в дополнении к АВР «сеть–генератор» между основными вводами включается АВР «сеть–сеть». Система работает по следующему принципу — при отключении первого ввода нагрузка переключается на второй. ДГУ запускается в работу только в том случае, когда отсутствует питание от обоих основных источников.

В целях экономии практикуют разделение потребителей по категориям важности. Выделятся оборудование, отключения которого от сети будет критичным. Такая группа устройств подключается к центральной сети с обеспечением резервирования при помощи ДГУ. При срабатывании АВР «сеть-генератор» происходит переключение нагрузки на автономный источник питания, остальное обслуживаемое оборудование отключается. Такой подход позволяет применять ДГУ меньшей мощности.

На текущий момент схемы подключения дизель-генераторов с АВР считаются наиболее безопасными и эффективными. Основной плюс такого решения — минимизация влияния человеческого фактора, все переключения осуществляются в автоматическом режиме, что снижает риск возможной ошибки.

Как подключить дизель генератор к трехфазной сети

Схема подключения ДГУ к шинам подстанции для обеспечения питания трехфазных потребителей также может отличаться. Она зависит от типа используемого АВР. Среди применяемых вариантов выделим:

При применении четырехполюсного АВР, осуществляющего переключение 3 фазных и нулевого кабеля, линии заводятся в устройство и подсоединяются к соответствующим шинам аппаратуры.

В трехполюсных АВР (наиболее распространенный вариант) фазные кабели подключаются к соответствующим шинам, о нулевой провод соединяется с общим нулем, его переключение не предусматривается.

Если АВР не укомплектован общей шиной для соединения нуля, то соединение этого проводника выполняется на аналогичном устройстве распределительного щита.

Такие решения используют для подключения трехфазных потребителей электрической энергии. Но во многих случаях трехфазная сеть используется для питания однофазных потребителей. Это позволяет распределить нагрузку по отдельным фазам. В такой ситуации допускается подключение однофазного дизель-генератора. Для этого при помощи перемычек на контакторе ДГУ распределяют ток на 3 фазы сети, никакого негативного воздействия на оборудование такой тип подключения не оказывает.

Электрическая схема ДЭС — подключение в разных режимах

В нормативных документах используют отличающиеся обозначения дизель-генератора на схеме. В большинстве случаев ДГУ представлен в виде окружности с размещенной внутри русской буквой «Г» или латинской «G» со значком переменного или постоянного тока.

Электрическая схема дизель-генератора позволит реализовать правильное подключение устройства к сети и нагрузке. На однолинейных изображают силовые линии, необходимые для соединения отдельных элементов.

Кроме обозначения ДГУ, на схеме отображены пульт управления установкой, АВР, коммутационная аппаратура обводного канала (байпаса), распределительный щит, к которому подключаются потребители.

Электрические схемы подключения ДЭС представлены в пакете эксплуатационной документации на каждую установку.

Принципиальная электрическая схема дизель-генератора

Принципиальная схема отличается большей информативностью. Она дает представление об отдельных элементах ДГУ — генератор и приборы контроля панели управления, зарядной системы, необходимой для поддержания АКБ, регуляторы и другие устройства, обеспечивающие работоспособность оборудования.

На схеме дополнительно дана информация о назначении отдельных контактов, что позволит избежать ошибок при подключении к сети и нагрузке. Кроме того, принципиальная схема дает представление о принципе работы оборудования. Она незаменима при выявлении неисправностей и ремонте электрической части генератора. Схема этого типа также представлена в технической документации на установку.

Источник

Системы управления, сигнализации и защиты дизельных электростанций

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.

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

Источник