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新聞主題 |
自動(dòng)化柴油發(fā)電機組的特點(diǎn)與分級 |
摘要：自動(dòng)化柴發(fā)機組比起普通機型可謂優(yōu)點(diǎn)多多，其主要功能主要包括自動(dòng)維持準備運行狀態(tài)、自動(dòng)起動(dòng)和加載、自動(dòng)停機、自動(dòng)并列與解列、自動(dòng)補給、無(wú)人值守時(shí)間、自動(dòng)保護等方面。自動(dòng)化柴油發(fā)電機組采用各種控制方式保證供電的連續穩定性，使發(fā)電機組經(jīng)濟、安全、可靠地運行；能根據市電和負載情況迅速啟/停發(fā)電機組；能隨時(shí)改變運行工況，保持頻率和電壓等參數的穩定；能準確而及時(shí)地處理各種機電故障，改善運行維護人員的工作條件。因此，作為備用電源，自動(dòng)化柴油發(fā)電機組逐漸成為用戶(hù)的首選。
一、自動(dòng)化柴發(fā)的特點(diǎn)
（1）保持供電的連續性和提高其可靠性
實(shí)現自動(dòng)化以后，發(fā)電機組能及時(shí)改變運行工況以適應系統要求，發(fā)電機組操作過(guò)程按預定次序不間斷地進(jìn)行，并可不斷監視其完成情況，加快控制和操作過(guò)程。以發(fā)電機組的啟動(dòng)供電過(guò)程為例，如人工啟動(dòng)，最快也要3min左右，如采用自啟動(dòng)，通常不到10s就能恢復供電。自動(dòng)裝置能準確而迅速地將設備運行參數的變化按照預定程序進(jìn)行相應的控制或調節，以代替運行人員直接參與各種操作，防止人為誤操作。當設備出現異常情況時(shí)，自動(dòng)裝置又能做出正確判斷及時(shí)處理，發(fā)出相應的報警信號或緊急停機，使設備免遭損壞，同時(shí)還能自動(dòng)投入備用發(fā)電機組，最大限度地縮短電網(wǎng)斷電時(shí)間，保證供電的連續性和提高其可靠性。
（2）提高電能質(zhì)量和運行經(jīng)濟性，并使各用電設備處于良好工作狀態(tài)
現代用電設備對電能的頻率和電壓都有較高要求，允許的偏差范圍都很小。電壓雖有各種自動(dòng)調壓器使其保持恒定，但是頻率通常是靠操縱調速器來(lái)調節的，對柴油機來(lái)說(shuō)，以此維持頻率恒定較為困難，自動(dòng)化柴油發(fā)電機組依靠頻率、有功功率的自動(dòng)調節來(lái)完成。
（3）減少運行人員，改善勞動(dòng)條件
機房運行時(shí)的環(huán)境條件比較差，對運行人員的健康和安全都有影響。自動(dòng)控制系統為無(wú)人值守創(chuàng )造了條件，使發(fā)電機組使用維修人員能有更多時(shí)間和精力提高維護、管理設備的水平，使其在完成供電任務(wù)中發(fā)揮應有的作用。
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圖1 普通儀表箱式柴油發(fā)電機組 |
圖2 最新款自動(dòng)化康明斯柴油發(fā)電機組 |
二、自動(dòng)化柴發(fā)的分類(lèi)
自動(dòng)化柴油發(fā)電機組簡(jiǎn)稱(chēng)自動(dòng)化柴油機電站。
1、按自動(dòng)化方式
電站可分為：?jiǎn)螜C自動(dòng)化、聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化、并機自動(dòng)化、并網(wǎng)自動(dòng)化。
① 單機自動(dòng)化（stand-alone automation）
指在單臺電站上能夠自動(dòng)實(shí)現發(fā)電機組的啟動(dòng)、供電帶載和斷電、停機等功能，并能夠顯示發(fā)電機組的主要性能參數和運行狀態(tài)。單機自啟動(dòng)程序如圖3所示。
② 聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化（linkage automation）
指與市電或其他電站聯(lián)動(dòng)，通過(guò)檢測市電或其他電站有無(wú)故障，自動(dòng)實(shí)現發(fā)電機組的啟動(dòng)、供電、停機功能。
③ 并機自動(dòng)化（paralleling automation）
指兩臺或兩臺以上電站并機時(shí)，自動(dòng)實(shí)現發(fā)電機組的啟動(dòng)、并機、解列和停機功能。電路如圖4所示。
④ 并網(wǎng)自動(dòng)化（paralleling grid automation）
與市電并網(wǎng)時(shí)，自動(dòng)實(shí)現發(fā)電機組的啟動(dòng)、并網(wǎng)、離網(wǎng)和停機功能。
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圖3 柴油發(fā)電機組單機自啟動(dòng)程序框圖 |
圖4 多臺柴發(fā)并機系統電路圖 |
2、按控制方式
電站可分為：本地自動(dòng)化、遠程自動(dòng)化。
① 本地自動(dòng)化（local automation）
指在電站側能夠自動(dòng)實(shí)現發(fā)電機組啟動(dòng)、供電帶載和斷電、停機等功能，并能夠顯示發(fā)電機組的主要性能參數和運行狀態(tài)。主要功能如圖5所示。
自動(dòng)狀態(tài)下，當外電停電30秒內主用柴油機沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)，備用柴油機自動(dòng)啟動(dòng)并加油門(mén)至額定轉速；外電恢復或主油機發(fā)電時(shí)，3分鐘后自動(dòng)停機。
② 遠程自動(dòng)化（remote automation）
指遠距離實(shí)現發(fā)電機組的自動(dòng)啟動(dòng)和停機等功能，并能顯示發(fā)電機組的主要性能參數和運行狀態(tài)。主要功能如圖6所示。
常用的具有遠程監控功能的發(fā)電機組，基本是每臺發(fā)電機組配備一個(gè)監控裝置，通過(guò)監控裝置的異步傳輸標準接口和串口服務(wù)器接入以太網(wǎng)，進(jìn)行發(fā)電機組的數據通信和遠程控制，將每臺發(fā)電機組的相關(guān)數據信息和視頻信息集中傳送給后臺監控中心的后臺監控裝置，通過(guò)后臺監控裝置進(jìn)行集中監測和監控。
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圖5 柴油發(fā)電機組本地控制功能框圖 |
圖6 柴油發(fā)電機組遠程監控功能框圖 |
3、按切換時(shí)間
電站可按GB/T 2820.12-2002規定的進(jìn)行分類(lèi)，見(jiàn)表1。表1所規定的類(lèi)別的典型示例見(jiàn)表2。
表1 電站按切換時(shí)間的分類(lèi)
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電站 |
不斷電 |
短時(shí)間斷電 |
長(cháng)時(shí)間斷電 |
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切換時(shí)間 |
0 |
<0.5s |
<15s |
>15s |
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類(lèi)別 |
1 |
2 |
3 |
4 |
表2 電站按切換時(shí)間分類(lèi)的典型示例
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類(lèi)別
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典型示例
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1
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電網(wǎng)電壓的下降值超過(guò)額定電壓的10％。用戶(hù)在0s的切換時(shí)間應得到其安全裝置所需要的功率。不斷電電站的設計取決于所要求的電壓和頻率的偏差。
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2
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電網(wǎng)電壓的下降值超過(guò)額定電壓的10％。用戶(hù)在0.5s的切換時(shí)間內應得到其安全裝置所需要的功率。短時(shí)間斷電電站的設計取決于所要求的電壓和頻率的偏差。
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3
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電網(wǎng)電壓的下降值超過(guò)額定電壓的10％。持續時(shí)間長(cháng)于0.5s。在15s的最大切換時(shí)間內，用戶(hù)的安全裝置應能按若干個(gè)加載步驟得到所需求的100％的功率。
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4
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電網(wǎng)電壓的下降值超過(guò)額定電壓的10％，持續時(shí)間長(cháng)于0.5s。在15s的最大切換時(shí)間內，用戶(hù)的安全裝置應能通過(guò)兩次加載得到所需求功率的80％。在之后5s之內應能得到100％的功率。
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三、自動(dòng)化柴發(fā)的分級
電站的自動(dòng)化等級分為I級、II級和II級，其自動(dòng)化等級特征應符合下述的規定。各自動(dòng)化等級特征內容如下。
1、I級自動(dòng)化
① 按自動(dòng)控制指令或遙控指令實(shí)現自動(dòng)啟動(dòng)。
② 按帶載指令自動(dòng)接收負載。
③ 按自動(dòng)控制指令或遙控指令實(shí)現自動(dòng)停機。
④ 自動(dòng)調整頻率和電壓，保證調頻和調壓的精度滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。
⑤ 實(shí)現蓄電池的自動(dòng)補充充電和（或）儲氣瓶（壓縮空氣啟動(dòng)）自動(dòng)補充充氣。
⑥ 有過(guò)載、短路、過(guò)速度（過(guò)頻率）、冷卻介質(zhì)溫度高、機油壓力低等保護裝置。根據需要選設過(guò)電壓、欠電壓、欠速度（或欠頻率）、機油溫度高、儲氣瓶壓力低、燃油箱油面低、發(fā)電機繞組和軸承溫度高等方面的保護。
⑦ 有表明正常運行或非正常運行的聲、光信號警示裝置。
⑧ 必要時(shí)，應能自動(dòng)維持應急發(fā)電機組的準備運行狀態(tài)，以及柴油機應急啟動(dòng)和快速加載時(shí)的機油壓力、機油溫度和冷卻介質(zhì)溫度均達到產(chǎn)品規范的規定值。
⑨ 當市電或一臺發(fā)電機組故障時(shí)，程序啟動(dòng)系統能自動(dòng)地將啟動(dòng)指令傳遞給另一臺備用發(fā)電機組，發(fā)電機組自動(dòng)啟動(dòng)。
2、II級自動(dòng)化
① 具備I級自動(dòng)化的功能。
② 燃油、（有要求時(shí)）機油和冷卻介質(zhì)的自動(dòng)補充。
③ 按自動(dòng)控制指令或遙控指令完成發(fā)電機組與發(fā)電機組或發(fā)電機組與市電電網(wǎng)之間的自動(dòng)并聯(lián)與解列、自動(dòng)平穩轉移負載的有功功率和無(wú)功功率。
3、III級自動(dòng)化
① 具有II級自動(dòng)化的功能。
② 具有遠程自動(dòng)化功能。
③ 集中自動(dòng)控制，即可由控制中心對多臺自動(dòng)化發(fā)電機組的工作狀態(tài)實(shí)現自動(dòng)控制。
④ 具備一定的主控件故障診斷能力，即可由一定的自動(dòng)裝置確定調速裝置和調壓裝置的技術(shù)狀態(tài)。
總結：
隨著(zhù)自動(dòng)化程度逐步提高，各行各業(yè)的通信系統以及電力系統等都實(shí)現無(wú)人值班的運行狀態(tài)。柴油發(fā)電機組作為備用電源，在工業(yè)、國防以及農業(yè)等各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應用。特別是康明斯柴油發(fā)電機組自動(dòng)控制系統集成了智能化、數字化以及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為一體的技術(shù)，不僅能實(shí)現柴油發(fā)電機組的自動(dòng)開(kāi)機/停機、數據測量以及報警保護和“三遙功能”,而且這種控制系統操作簡(jiǎn)單、運行可靠，并且隨著(zhù)柴油發(fā)電機組自動(dòng)控制系統的功能不斷的完善，將會(huì )進(jìn)一步擴大應用范圍。
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