新聞主題	關(guān)于柴油發(fā)電機主備蓄電池的方案

 

摘要：康明斯發(fā)電機公司在本文闡述了利用柴油發(fā)電機組的控制器，設計了柴油發(fā)電機主、備啟動(dòng)蓄電池的自動(dòng)切換方案，消除了手動(dòng)切換方式存在的安全隱患，提升備用電源應用的安全性、智能性、經(jīng)濟性、穩定性。同時(shí)用于柴油發(fā)電機的雙路電池系統，有兩個(gè)獨立的充電電源回路，可以對主備用蓄電池(兩組電池)分別充電，且互不影響，避免蓄電池虧電的情況出現。并且使用新技術(shù)對現有的監控系統進(jìn)行改造，為優(yōu)化監控系統的構建提供了極大的幫助，使現有的遠程監控系統不斷得到完善。

 

一、設計方案的組成及工作原理

      柴油機發(fā)電機組是確保電力的重要備用電源，為了確保柴油發(fā)電機組在啟動(dòng)時(shí)能有足夠的啟動(dòng)電能供給，每個(gè)柴油發(fā)電機組都配備了主備各一組啟動(dòng)蓄電池，當主用蓄電池不能正常工作導致柴油發(fā)電機無(wú)啟動(dòng)電能時(shí)，就需要切換到備用蓄電池啟用柴油發(fā)電機組，可是目前大多數臺站主、備蓄電池之間的切換方式是通過(guò)雙向閘刀開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現，也就是當柴油發(fā)電機組啟動(dòng)失敗時(shí)，還必需有人在現場(chǎng)檢查，判斷是不是蓄電池故障，當判定是蓄電池故障后，人工手動(dòng)將雙向閘刀開(kāi)關(guān)切換到備用蓄電池，再次手動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機組。這樣傳統的處理方法無(wú)疑不能滿(mǎn)足用現代化科技實(shí)現遠程監控和智能一體化的發(fā)展需求，本文將針對康明斯PCC3.3控制器帶有電池電壓數據采集比對功能、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出功能和帶標準的RS232通信接口的特點(diǎn)，設計了柴油發(fā)電機主、備啟動(dòng)蓄電池自動(dòng)切換方案。

1、系統組成和功能分析

      設計方案由一臺康明斯PCC3.3控制器、控制器RS232通訊模塊、2個(gè)大電流KM接觸器、4個(gè)小電流繼電器、1個(gè)雙向閘刀開(kāi)關(guān)、2個(gè)指示燈、6個(gè)小開(kāi)關(guān)及一批導線(xiàn)和一批二極管等設備組成。原理如圖1所示，起動(dòng)系統啟停電路如圖2所示。

      在設計方案中，康明斯PCC3.3控制器做為最核心的元器件，負責電池數據采集、比對和開(kāi)關(guān)量輸入/輸出，繼電器K1、K5負責選擇控制KM1、KM2接觸器的線(xiàn)包電壓通斷，從而實(shí)現和選擇主備蓄電池的通斷，繼電器K8負責控制顯示面板主用/備用蓄電池指示燈及備用電池報警反饋；控制器RS232通訊模塊負責與上位機通訊，向上位機報送設備狀態(tài)、參數、性能、故障記錄；當自動(dòng)控制系統出現故障時(shí)QS雙向閘刀能快速的甩開(kāi)控制系統切換啟動(dòng)電源到備用蓄電池上；其它開(kāi)關(guān)和導線(xiàn)是實(shí)現電源的通斷；電路中的二極管是防止線(xiàn)路過(guò)壓燒毀設備。

2、設計系統的工作原理

（1）控制部分的工作原理

      主備電池輸出開(kāi)關(guān)JD1、JD2、SA1合閘后，電池會(huì )給康明斯PCC3.3控制器提供24V的工作電壓，控制器對電池供電電壓進(jìn)行采集，電壓采集數值在預設正常范圍內，控制器B07輸出口輸出低電平，K5、K8繼電器不工作，當需要啟動(dòng)柴油發(fā)電機組時(shí)，第一步是控制器B02口輸出一個(gè)高電平，K2繼電器線(xiàn)包通電工作，柴油發(fā)電機組油閥系統打開(kāi)，同時(shí)斷開(kāi)U1開(kāi)關(guān)電源與主用蓄電池連接線(xiàn)路，第二步是控制器B01口也輸出一個(gè)高電平，K1繼電器線(xiàn)包通電工作，K1常開(kāi)點(diǎn)吸合時(shí)KM1、K19接觸器線(xiàn)包形成回路，KM1、K19觸點(diǎn)吸合，充電發(fā)電機和啟動(dòng)馬達與電池接通，柴油發(fā)電機組啟動(dòng)完成；當控制器采集到的電池電壓超限時(shí)，控制器B07口輸出一個(gè)高電平，繼電器K5、K8線(xiàn)包通電工作，繼電器K5、K8的常開(kāi)點(diǎn)吸合，當需要啟動(dòng)柴油發(fā)電機組時(shí)，第一步是控制器B02口輸出一個(gè)高電平，K2繼電器線(xiàn)包通電工作，柴油發(fā)電機組油閥系統打開(kāi)，同時(shí)斷開(kāi)U2開(kāi)關(guān)電源與主用蓄電池連接線(xiàn)路，第二步是控制器B01口也輸出一個(gè)高電平，K1繼電器線(xiàn)包通電工作，K1常開(kāi)點(diǎn)吸合時(shí)KM2、K19接觸器線(xiàn)包形成回路，KM2、K19觸點(diǎn)吸合，充電發(fā)電機和啟動(dòng)馬達與電池接通，柴油發(fā)電機組開(kāi)始工作，柴油發(fā)電機組啟動(dòng)完成。

      當康明斯PCC3.3控制器失效或者是需要手動(dòng)切換到備用蓄電池使用時(shí)，可以直接將SA2旋鈕開(kāi)關(guān)合上，使繼電器K5、K8線(xiàn)包通電，通電后的工作原理與上述“當康明斯PCC3.3控制器采集到的電池電壓超限時(shí)”的工作原理一樣，當再次想手動(dòng)切換回主用蓄電池時(shí)，只需將SA2旋鈕開(kāi)關(guān)分斷，繼電器K5、K8線(xiàn)包斷電不工作，常閉點(diǎn)吸合，柴油發(fā)電機組啟動(dòng)電能恢復到主用蓄電池工作。

      當康明斯PCC3.3控制器、K5繼電器、K8繼電器、KM1接觸器、KM2接觸器、連接的線(xiàn)路損壞不能自動(dòng)切換，或者是手動(dòng)旋鈕SA2開(kāi)關(guān)不能自動(dòng)切換時(shí)，可以將QS雙向閘刀開(kāi)關(guān)置于備用電池端，直接將備用蓄電池啟動(dòng)電能供給柴油發(fā)電機組，從而完成柴油發(fā)動(dòng)機組的啟動(dòng)，滿(mǎn)足了系統故障快速響應要求。

（2）顯示部分工作原理

      當處于主用蓄電池工作時(shí)，繼電器K8不工作，主用蓄電池指示燈會(huì )因K8的常閉點(diǎn)接通形成回路點(diǎn)亮，當處于備用蓄電池工作時(shí)，備用蓄電池指示燈會(huì )因K8的常開(kāi)點(diǎn)吸合接通形成回路點(diǎn)亮，同時(shí)主用蓄電池工作指示燈會(huì )因K8常閉點(diǎn)斷開(kāi)而熄滅。此外當選擇備用蓄電池工作時(shí)，K8常開(kāi)點(diǎn)吸合，會(huì )通過(guò)控制器B16口給控制器一個(gè)“備用電池反饋”信號，同時(shí)康明斯PCC3.3控制器會(huì )將采集到設備狀態(tài)、參數、性能、故障進(jìn)行檢測和記錄，通過(guò)控制器RS232通訊模塊上報給上位機，遠程監控客戶(hù)端會(huì )顯示出現場(chǎng)的狀態(tài)，實(shí)現了遙控檢測功能，當排除主用蓄電池故障后，按一下SB2摁鍵復位，會(huì )消除控制器的電池故障報警。

圖1  柴油發(fā)電機的雙路電池系統接線(xiàn)圖

圖2  柴油發(fā)電機啟停電路示意圖

 

二、設計方案的設備選型與配置

      設計方案的實(shí)現，需要定義好康明斯PCC3.3控制器開(kāi)關(guān)量輸入/輸出口的功能，目前在市場(chǎng)上康明斯控制器系列產(chǎn)品有兩種版本，一種是沒(méi)有PLC功能的控制器，需要定義好模擬量采集和開(kāi)關(guān)量輸入/輸出口參數。

（1）將發(fā)動(dòng)機保護功能中電池電壓高設置為36V、電池電壓低設置為18V、電池電壓延時(shí)設置為5S,目的是將電池電壓設定一個(gè)正常范圍和告警范圍；

（2）設置控制器開(kāi)關(guān)量輸入/輸出口的功能，定義開(kāi)關(guān)量輸出口第一口為啟動(dòng)馬達功能，定義開(kāi)關(guān)量輸出第二口為燃料閥功能，定義開(kāi)關(guān)量輸出第七個(gè)口為電池故障報警輸出功能，定義開(kāi)關(guān)量輸入口第六口為備用電池反饋功能，定義開(kāi)關(guān)量輸入口第七口為故障復位按鍵功能。另一種是在上一種版本的基礎上增加了PLC功能，其實(shí)質(zhì)的工作原理一樣，只是很多條件和顯示狀態(tài)能在PLC功能上實(shí)現，在使用中編輯PLC滿(mǎn)足一定的條件后輸入/輸出各關(guān)量，顯示和比對在PLC功能里實(shí)現，只需定義一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出口為切換主備蓄電池的功能即可。

（3）推薦采用二段式蓄電池充電模式，充電曲線(xiàn)如圖3、圖4所示。二段式只有恒流和浮充，也是目前在國內市場(chǎng)使用是廣泛的充電器。按照國際標準充電方法，鉛酸蓄電池的浮充電壓不允許超過(guò)電池額定電壓的1.14倍，而實(shí)際上這個(gè)電壓是不能充滿(mǎn)電池的。因此這種充電器存在永遠也不能充滿(mǎn)電池的問(wèn)題，還會(huì )因電池的記憶效應導容量不斷降低。

       柴油發(fā)電機組啟動(dòng)電流達到幾百安培，而且柴油發(fā)電機組功率越高，啟動(dòng)電流越大，因此，在其他設備配置選型上，首要考慮條件是能滿(mǎn)足通過(guò)電流的容量，特別是KM接觸器和QS雙向閘刀開(kāi)關(guān)的選型要滿(mǎn)足幾百安培的直流大電流通過(guò)。

 

圖3  啟動(dòng)電瓶二段式充電曲線(xiàn)圖

圖4  蓄電池恒壓和恒流充電曲線(xiàn)圖

 

總結：

      該設計方案的解決柴油發(fā)電機組主備蓄電池傳統的切換方式，提升備用電源應用的安全性、智能性、經(jīng)濟性、穩定性，并且使用新的技術(shù)對現有的監控系統進(jìn)行改造，為當前臺站優(yōu)化監控系統的構建提供了極大的幫助，使現有的遠程監控系統不斷得到完善。

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