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新聞主題 |
自動化柴油發(fā)電機組的特點與分級 |
摘要：自動化柴發(fā)機組比起普通機型可謂優(yōu)點多多，其主要功能主要包括自動維持準(zhǔn)備運行狀態(tài)、自動起動和加載、自動停機、自動并列與解列、自動補給、無人值守時間、自動保護等方面。自動化柴油發(fā)電機組采用各種控制方式保證供電的連續(xù)穩(wěn)定性，使發(fā)電機組經(jīng)濟、安全、可靠地運行；能根據(jù)市電和負(fù)載情況迅速啟/停發(fā)電機組；能隨時改變運行工況，保持頻率和電壓等參數(shù)的穩(wěn)定；能準(zhǔn)確而及時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，自動化柴油發(fā)電機組逐漸成為用戶的首選。
一、自動化柴發(fā)的特點
（1）保持供電的連續(xù)性和提高其可靠性
實現(xiàn)自動化以后，發(fā)電機組能及時改變運行工況以適應(yīng)系統(tǒng)要求，發(fā)電機組操作過程按預(yù)定次序不間斷地進(jìn)行，并可不斷監(jiān)視其完成情況，加快控制和操作過程。以發(fā)電機組的啟動供電過程為例，如人工啟動，最快也要3min左右，如采用自啟動，通常不到10s就能恢復(fù)供電。自動裝置能準(zhǔn)確而迅速地將設(shè)備運行參數(shù)的變化按照預(yù)定程序進(jìn)行相應(yīng)的控制或調(diào)節(jié)，以代替運行人員直接參與各種操作，防止人為誤操作。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，自動裝置又能做出正確判斷及時處理，發(fā)出相應(yīng)的報警信號或緊急停機，使設(shè)備免遭損壞，同時還能自動投入備用發(fā)電機組，最大限度地縮短電網(wǎng)斷電時間，保證供電的連續(xù)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(shè)備處于良好工作狀態(tài)
現(xiàn)代用電設(shè)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。電壓雖有各種自動調(diào)壓器使其保持恒定，但是頻率通常是靠操縱調(diào)速器來調(diào)節(jié)的，對柴油機來說，以此維持頻率恒定較為困難，自動化柴油發(fā)電機組依靠頻率、有功功率的自動調(diào)節(jié)來完成。
（3）減少運行人員，改善勞動條件
機房運行時的環(huán)境條件比較差，對運行人員的健康和安全都有影響。自動控制系統(tǒng)為無人值守創(chuàng)造了條件，使發(fā)電機組使用維修人員能有更多時間和精力提高維護、管理設(shè)備的水平，使其在完成供電任務(wù)中發(fā)揮應(yīng)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 最新款自動化康明斯柴油發(fā)電機組 |
二、自動化柴發(fā)的分類
自動化柴油發(fā)電機組簡稱自動化柴油機電站。
1、按自動化方式
電站可分為：單機自動化、聯(lián)動自動化、并機自動化、并網(wǎng)自動化。
① 單機自動化（stand-alone automation）
指在單臺電站上能夠自動實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動、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(shù)和運行狀態(tài)。單機自啟動程序如圖3所示。
② 聯(lián)動自動化（linkage automation）
指與市電或其他電站聯(lián)動，通過檢測市電或其他電站有無故障，自動實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動、供電、停機功能。
③ 并機自動化（paralleling automation）
指兩臺或兩臺以上電站并機時，自動實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動、并機、解列和停機功能。電路如圖4所示。
④ 并網(wǎng)自動化（paralleling grid automation）
與市電并網(wǎng)時，自動實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動、并網(wǎng)、離網(wǎng)和停機功能。
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圖3 柴油發(fā)電機組單機自啟動程序框圖 |
圖4 多臺柴發(fā)并機系統(tǒng)電路圖 |
2、按控制方式
電站可分為：本地自動化、遠(yuǎn)程自動化。
① 本地自動化（local automation）
指在電站側(cè)能夠自動實現(xiàn)發(fā)電機組啟動、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(shù)和運行狀態(tài)。主要功能如圖5所示。
自動狀態(tài)下，當(dāng)外電停電30秒內(nèi)主用柴油機沒有啟動時，備用柴油機自動啟動并加油門至額定轉(zhuǎn)速；外電恢復(fù)或主油機發(fā)電時，3分鐘后自動停機。
② 遠(yuǎn)程自動化（remote automation）
指遠(yuǎn)距離實現(xiàn)發(fā)電機組的自動啟動和停機等功能，并能顯示發(fā)電機組的主要性能參數(shù)和運行狀態(tài)。主要功能如圖6所示。
常用的具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的發(fā)電機組，基本是每臺發(fā)電機組配備一個監(jiān)控裝置，通過監(jiān)控裝置的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程控制，將每臺發(fā)電機組的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和視頻信息集中傳送給后臺監(jiān)控中心的后臺監(jiān)控裝置，通過后臺監(jiān)控裝置進(jìn)行集中監(jiān)測和監(jiān)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(yuǎn)程監(jiān)控功能框圖 |
3、按切換時間
電站可按GB/T 2820.12-2002規(guī)定的進(jìn)行分類，見表1。表1所規(guī)定的類別的典型示例見表2。
表1 電站按切換時間的分類
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電站 |
不斷電 |
短時間斷電 |
長時間斷電 |
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切換時間 |
0 |
<0.5s |
<15s |
>15s |
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類別 |
1 |
2 |
3 |
4 |
表2 電站按切換時間分類的典型示例
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類別
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典型示例
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1
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電網(wǎng)電壓的下降值超過額定電壓的10％。用戶在0s的切換時間應(yīng)得到其安全裝置所需要的功率。不斷電電站的設(shè)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)電壓的下降值超過額定電壓的10％。用戶在0.5s的切換時間內(nèi)應(yīng)得到其安全裝置所需要的功率。短時間斷電電站的設(shè)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)電壓的下降值超過額定電壓的10％。持續(xù)時間長于0.5s。在15s的最大切換時間內(nèi)，用戶的安全裝置應(yīng)能按若干個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)電壓的下降值超過額定電壓的10％，持續(xù)時間長于0.5s。在15s的最大切換時間內(nèi)，用戶的安全裝置應(yīng)能通過兩次加載得到所需求功率的80％。在之后5s之內(nèi)應(yīng)能得到100％的功率。
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三、自動化柴發(fā)的分級
電站的自動化等級分為I級、II級和II級，其自動化等級特征應(yīng)符合下述的規(guī)定。各自動化等級特征內(nèi)容如下。
1、I級自動化
① 按自動控制指令或遙控指令實現(xiàn)自動啟動。
② 按帶載指令自動接收負(fù)載。
③ 按自動控制指令或遙控指令實現(xiàn)自動停機。
④ 自動調(diào)整頻率和電壓，保證調(diào)頻和調(diào)壓的精度滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。
⑤ 實現(xiàn)蓄電池的自動補充充電和（或）儲氣瓶（壓縮空氣啟動）自動補充充氣。
⑥ 有過載、短路、過速度（過頻率）、冷卻介質(zhì)溫度高、機油壓力低等保護裝置。根據(jù)需要選設(shè)過電壓、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，應(yīng)能自動維持應(yīng)急發(fā)電機組的準(zhǔn)備運行狀態(tài)，以及柴油機應(yīng)急啟動和快速加載時的機油壓力、機油溫度和冷卻介質(zhì)溫度均達(dá)到產(chǎn)品規(guī)范的規(guī)定值。
⑨ 當(dāng)市電或一臺發(fā)電機組故障時，程序啟動系統(tǒng)能自動地將啟動指令傳遞給另一臺備用發(fā)電機組，發(fā)電機組自動啟動。
2、II級自動化
① 具備I級自動化的功能。
② 燃油、（有要求時）機油和冷卻介質(zhì)的自動補充。
③ 按自動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)之間的自動并聯(lián)與解列、自動平穩(wěn)轉(zhuǎn)移負(fù)載的有功功率和無功功率。
3、III級自動化
① 具有II級自動化的功能。
② 具有遠(yuǎn)程自動化功能。
③ 集中自動控制，即可由控制中心對多臺自動化發(fā)電機組的工作狀態(tài)實現(xiàn)自動控制。
④ 具備一定的主控件故障診斷能力，即可由一定的自動裝置確定調(diào)速裝置和調(diào)壓裝置的技術(shù)狀態(tài)。
總結(jié)：
隨著自動化程度逐步提高，各行各業(yè)的通信系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)等都實現(xiàn)無人值班的運行狀態(tài)。柴油發(fā)電機組作為備用電源，在工業(yè)、國防以及農(nóng)業(yè)等各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。特別是康明斯柴油發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)集成了智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的技術(shù)，不僅能實現(xiàn)柴油發(fā)電機組的自動開機/停機、數(shù)據(jù)測量以及報警保護和“三遙功能”,而且這種控制系統(tǒng)操作簡單、運行可靠，并且隨著柴油發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)的功能不斷的完善，將會進(jìn)一步擴大應(yīng)用范圍。
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