自動化柴油發(fā)電機組的分級
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自動化柴油發(fā)電機組的分級
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摘要：隨著技術水平的不斷提高，人們對交流電源的供電要求也越來越高，有些設備不允許交流電源有瞬間中斷，這就要求機組必須具備自動化的功能，目前正逐步推廣的電源設備集中監(jiān)控技術也要求機組必須自動化。由于機組自動化程度不同，因此，國家標準有明確規(guī)定。根據中國國家標準 GB 4712-84，機組自動化分為三級，下面分別予以敘述。
一、機組的分級
（一）一級自動化機組
i．機組應自動維護應急準備運行狀態(tài)，柴油發(fā)電機啟動前自動進行預潤滑。
ii.當機組需要啟動運行時，能按自動控制指令或遙控指令實現(xiàn)自動啟動。如果機組需要停機時，也能按自動控制指令或遙控指令自動停機。
ii.機組在運行過程中，若出現(xiàn)過載、短路、超速、過頻、水溫過高、機油壓力過低等異常情況均能進行自動保護。
IV.機組應配備表明正常運行和非正常運行聲光信號系統(tǒng)，通過這些信號表明機組運行情況。
V．機組在無人值守的情況下應能連續(xù)運行4h。
（二）二級自動化機組
此類機組除滿足一級自動化機組各項要求外，還應滿足下述要求。
i．機組應具有燃油、機油和冷卻水自動補充的功能。
ii．機組在無人值守的情況下，能連續(xù)運行24h。
（三）三級自動化機組
該機組除滿足一級、二級自動化機組的各項要求外，還必須具備以下功能。
i．當機組自啟動失靈時，自啟動控制程序系統(tǒng)，應能自動地將啟動指令轉移到下一臺備用機組。
ii.機組應能按自動控制指令或遙控指令完成兩臺同型號規(guī)格的機組自動并機和解列。
i.機組并行運行時，應能自動分配輸出的有功功率和無功功率。
iv.機組除了具有一級、二級自動化機組的各項保護外，還應具有逆功率保護等功能。
二、自動化機組的特點
（一）機組的特點
自動化柴油發(fā)電機組的品種較多，一般分為兩類：一是常設控制機組；另一類是無人值守機組。以中高科技生產的奔馳4000系列為例，該機組采用目前世界上十分先進的電子管理系統(tǒng)，可作為常規(guī)或備用電源使用。當市電停電或發(fā)生異常時，即自動投入運行，市電恢復正常供電后能自動停車。其各項指標均滿足或優(yōu)于下列各項國家及行業(yè)標準的最高要求，除正常提供50Hz的電源外，同時可根據需要，提供60Hz及其他國際通行的電壓規(guī)范：
《GB 2820-1997往復式內燃機驅動的交流發(fā)電機組》；
《JB/T 10303-2001工頻柴油發(fā)電機組技術條件》；
《YD/T 502-2000通信專用柴油發(fā)電機組技術要求》；
《GJB 2815-1997軍用內燃機電站通用規(guī)范》。
機組能在環(huán)境溫度5～35℃下，完成自動啟動的次數(shù)一般不超過3次，總啟動時間不超過1min（通信行業(yè)標準要求為5min）。啟動成功后在1min（通信行業(yè)標準要求為3min）內帶額定負載運行。機組中水溫過高保護，冷卻水溫低能自動加熱保溫，機組還備有主備用雙機自動切換裝置以及完善的報警系統(tǒng)，遙控、遙測、遙信（三遙）遠程控制功能，實行無人值守。
（二）系統(tǒng)的組成
1．系統(tǒng)結構
整套機組有MTU柴油發(fā)電機（該柴油發(fā)電機在進氣溫度40℃、海拔高度400m時機組的功率不下降）、三相無刷交流同步發(fā)電機勵萊森瑪（Le-roy Somer）、燃油箱、機組補劑箱、冷卻水箱和ZGPT-04DHII型多功能自動控制屏。該自動控制屏以Deepsea5110自動控制器為控制核心，控制回路如圖1所示，可以實時檢測柴油發(fā)電機的工作狀態(tài)、實現(xiàn)自動啟停，并具有自動保護功能，完全滿足自動化的規(guī)范要求。
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圖1 控制回路框圖
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2．柴油發(fā)電機
自動化機組對柴油發(fā)電機的要求是：良好的啟動性能，運行平穩(wěn)可靠，無漏油、漏水現(xiàn)象。MTU2000和MTU4000系列柴油發(fā)電機是德國戴姆勒-克萊斯勒集團1997年推出的最新產品，也是世界上最先實行電子管理系統(tǒng)的柴油發(fā)電機之一，其中MTU4000采用的是高壓共軌系統(tǒng)，其各項性能均處于世界領先地位，可以滿足目前世界上的任何標準。
3．同步發(fā)電機
自動化機組對發(fā)電機的要求：體積小，無火花，勵磁性能好，抗干擾能力強等。目前一般采用三相無刷交流同步發(fā)電機，其勵磁系統(tǒng)采用相復勵結構，該系統(tǒng)自勵恒壓性能好，建壓快而容易，波形畸變率小，調壓精度高，運行可靠，維護方便，運行平穩(wěn)不易引起供電系統(tǒng)的電磁振蕩。這種發(fā)電機除了性能較好外，主要特點是勵磁電流大，整機的體積可以大大縮小。
（三）機組的自動控制柜
1．自動化控制柜的原理
自動化控制柜具有將市電和柴油發(fā)電機組實行自動轉換的功能，以達到供電不間斷或具備按人為要求定時供電或遙控自動供電的目的。
（1）交流主回路
如圖2所示，三相供電的主回路有三個主接觸器（市電用、I號機、II號機）。當市電正常時，控制柜由PLC將市電接觸器自動合閘輸出供電；當市電無電時，PLC會及時或延時自動啟動I號機（II號機），柴油發(fā)電機組正常發(fā)電，使I號機（II號機）的接觸器自動合閘輸出供電；當市電恢復正常，延時后讓市電的接觸器又合閘輸出供電，柴油發(fā)電機組停車。保證對負載提供瞬間間斷電源。
（2）直流控制回路
自動化控制柜的核心是PLC，采用穩(wěn)定的元器件可以使得整個控制柜的質量和可靠性得以提高。圖3為PLC控制回路框圖。
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圖2 交流主回路框圖 |
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圖3 PLC控制回路框圖 |
2．自控化柜的性能與結構
（1）市電轉換
市電正常供電一市電自動合閘投入負載；市電故障-I號機自啟動一成功-I號機自動合閘帶負載；I號機自啟動-3次啟動失敗-自動停車轉II號機啟動一II號機啟動成功-II號機自動合閘帶負載；機3次啟動失敗一發(fā)出報警信號。
（2）發(fā)電轉換
I（或II號機）號機正常供電一市電來電-I（或II號機）號機分閘一數(shù)秒后自動停車，市電供電。
程序中可以選擇I號或II號機先后及延時，延時可以根據使用者的要求進行調整轉換時間，一般為1~5min。
（3）故障轉換
控制柜對機組運行中各種狀態(tài)和發(fā)生故障的控制程序見圖4。要注意的是：①對于風冷機組皮帶斷裂一立即停車；?對機組發(fā)電（包括市電電源）的斷相、過壓、欠壓、過載等均有自動跳閘不供電的保護功能。
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圖4 故障停車控制框圖 |
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