船舶电站运行自动化.pptx
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1、项目八 船舶电站运行自动化,任务8.1 船舶电站自动化系统要求 任务8.2 船舶电站自动化系统的自动化操作 任务8.3 某轮船电站的自动控制系统的操纵程序 任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止 任务8.5 自动电站的总体控制系统及其功能,任务8.1 船舶电站自动化系统要求,船舶电站自动化的主要任务是保证供电的安全可靠和改善劳动条件,同时也能提高运行的经济性。具体要求已在各国的船舶建造规范中反映出来。现归纳如下:(1)船舶发电站的备用发电机组应能随时迅速(不超过45 s)自动启动并自动投入电网供电(有两台机并联工作时,应能自动同步投入)。(2)各发电机的自动开关应能防止短路时的重复合闸。
2、(3)当电网电压频率持续变低及负荷持续超过预定的最大值时,或运行机组发生故障时,应在集控室的主辅机控制台发出警报,并发出启动指令,使备用发电机组迅速自动启动,并自动投入电网供电。(4)当船舶电站过载时,应能自动卸除次要负载。(5)能自动启动的多台发电机组应装有程序启动系统或人工选择开关,程序启动系统在某机组启动失灵或不能合闸时,应能自动将启动指令转移到另一机组。,下一页,返回,任务8.1 船舶电站自动化系统要求,(6)船舶电站的自动控制或遥控失灵时,应能进行手动控制或就地控制(机旁)。(7)瞬态条件所反应的信号(如电动机的自启动电流)不应使发电机组产生不必要的自动启动。(8)当故障断电后又恢复
3、供电时,各电动机负载应能按程序启动,以免产生过大的冲击电流而使主开关跳闸。(9)废气透平发电机系统应能控制加热器循环水,使主机功率变化时仍能保证正常供电。(10)控制台应能启动和停止发电机组,接通或切断跨接汇流排,控制两路独立供电电源的转换,并有测量及显示机组运行情况的仪表和报警设备。,上一页,返回,任务8.2 船舶电站自动化系统的自动化操作,船舶自动化电站一般能实现下列自动化操作:(1)自动启动任意一台发电机组。当柴油发电机处于停车状态时,而且发电机主开关也没有合闸,如有令发电机启动的信号时,该机就能实现自动启动。(2)自动准同步并车。若电网上有机组供电,则机组自动启动成功后,即由自动准同步
4、装置与自动调频调载装置配合工作,将新启动机组自动投入电网,并联运行。(3)自动恒频及有功功率自动分配。当两台机组并联运行时,自动调频调载装置与原动机调速器配合,使电网维持恒定频率,偏差不大于0.25 Hz,并使两台机承担的有功功率按机组容量成比例分配。(4)欲使一台机解列时,自动装置应将其负载自动转移至运行发电机后,才接收跳闸指令,实现自动解列。,下一页,返回,任务8.2 船舶电站自动化系统的自动化操作,(5)自动恒压及无功功率自动分配。无论单机还是并联运行,自动调整励磁装置总能保持电网电压维持恒压,误差不大于e 2.5%U。同时能调整并联运行发电机的无功分配,使之合理分担。(6)有自动分级卸
5、载装置及按程序顺序启动装置。当电网负载超过额定负载时,可分为一次或二次卸掉次要负载。当电网失电后又恢复供电时,有使重要负载按顺序启动的自动装置。(7)集控室中设有监视仪表、信号指示灯、报警设备和人工控制按钮、转换开关等。在船舶自动化电站中有很多自动化测量装置,它依靠各种传感器能对电站系统中大量参数进行测量,如电压、电流、功率、温度、压力、转速等,有些能连续而自动地进行巡回测量、数字显示、监视、报警和记录。同时还可以输出信息,通过相应的自控设备去控制有关机器的运行。具体对柴油发电机组,记录和报警内容如表8.1 所示。,上一页,返回,任务8.3 某轮船电站的自动控制系统的操纵程序,该轮船是我国自动
6、化程度较高的集装箱货轮,其电站自动化系统由电磁元件及半导体元件混合组成,功能比较完善。该轮船电站有三台600 kVA 的同容量柴油发电机组,正常航行时,用一台机组即可满足全船供电。各台柴油机(包括主机)的冷却水系统连通,利用运行机组的余热预热备用机组,还装设了实现周期性预润滑的电动润滑油泵及自动控制装置。备用机组的启动,有“机旁”“半自动”(遥控)和“自动”三种方式。当备用机组置于“自动”时,只要电网一停电,就形成启动指令。柴油机用压缩空气启动,可以实现“三次启动”。成功后,若电网无电,能直接自动合闸;停机的控制是由电磁铁切断燃油供给而实现的,控制系统具有“模拟试验”的功能。图8.1 所示为该
7、轮船电站自动操纵时的程序方框图。,下一页,返回,任务8.3 某轮船电站的自动控制系统的操纵程序,三台机组中,1 号机为运行机,2 号和3 号机分别为第一和第二备用机组。由图8.1 可知,对运行机的故障,分为电气故障和机械故障两类。电气故障包括过流、逆功、欠压和短路;机械故障有润滑油压力低和柴油机超速。当发生电气故障时,发电机主开关将跳闸,考虑到电气故障有可能是瞬时性的,故控制系统有一次重合闸的功能;若是机械故障或一次重合闸不成功,则形成停机指令,并给出报警和记录。不论何种故障,只要是电网失电,备用机组立即接收启动指令。第一备用机组启动成功后,若电网无电,则可直接自动合闸。若因运行机重合闸成功,
8、则因电网已有电,备用机组将因为不能在限定的时间内自动合闸,只好自动停机;反之,若第一备用机组先合闸成功,则运行机不能再合闸,也将在规定时限内自动停机。若电网断电,第一备用机组未准备好或其启动失败或合闸失败,则将启动第二备用机组。至于三台机组中,哪一台作为运行机组,可以用转换开关进行选择。第一备用和第二备用则将按机舱中机组的固定编号顺序依次而定。,上一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,1.船舶柴油发电机启动事项船舶发电机大多由柴油机拖动,船舶发电机的自动启、停主要牵涉柴油机的启、停。船舶发电机用的柴油机一般有电动启动和压缩空气启动两种方式。电动启动一般用于应急电站、发电机的
9、原动机,由蓄电池供电给直流伺服电动机,带动柴油机转动直到启动完毕。主发电机组一般采用压缩空气启动,压缩空气启动控制阀到达柴油机,再由柴油机的空气分配器按各气缸发火的顺序,依次将压缩空气引入各气缸,推动活塞,使机器转动。一旦由进入气缸的压缩空气产生高温,自行发火运转后,立即切断气源,柴油机即自行运转。从柴油机开始启动直到在额定转速下工作需注意以下几个问题:,下一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,(1)启动前的预润滑。柴油机都具有润滑油循环系统,包括由自己的动力带动的润滑油泵、管路、过滤器和冷却器等。在运行时,能自行建立一定的润滑油压力,保证自身的润滑油循环,使各主要润滑部位
10、都有良好的润滑;停机后,润滑油系统也停止工作。因此,经较长时间停机后,应有启动前的预润滑程序,确保在启动时,各相互接触的运动部位有必要的润滑油,避免发生干摩擦。预润滑的方式有两种:周期性自动预润滑,在柴油机润滑油泵之外,另设一电动油泵,作为柴油机润滑油循环系统的另一个动力源,该电动油泵应能实现自动控制,当柴油机停机后,就开始工作,保证每隔一定时间(如4 h)接通电源泵油工作一段时间(如10 min),周期性实现预润滑,以待随时启动。当柴油机投入运行,自动预润滑油泵的控制电源立即断开,由柴油机自行润滑。,上一页,下一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,一次性注入式预润滑。在柴
11、油机润滑系统中,接入一个柱塞式润滑油泵,其中储满润滑油,当机器接到启动指令时,压缩空气先作用到柱塞式油泵,推动活塞,将其中所储润滑油通过管系,注入机器需要润滑的各部位,然后才开始启动。(2)启动时燃油控制。柴油机的喷油量是由调速器和控制手柄控制。启动时,调速器尚未正常工作,这时的燃油量可用手柄来限制。,上一页,下一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,(3)暖机。当启动成功后,柴油机将运行在略高于最低稳定转速上,称为点火转速,以后再予以升速,一般为减少热应力,让机器先在中速下运行一段时间,这就是暖机(或称为暖缸)。暖机所需时间依机型和辅机冷却系统的设计而不同。在自动电站中,通
12、常是将各台柴油机的冷却淡水管系连成一个整体,运行机组的冷却水(约65)也循环于备用机的冷却系统中,使备用机组处于预热状况。当备用机组启动成功后,可以较快地加速(甚至无须暖缸),直到额定转速运行。此对于增强自动电站功能,保证供电连续性、可靠性是有帮助的。柴油机的停机,只需控制切断燃油供给,机器即自行停机。但也需注意不同形式机器可能有不同的要求,突然停机也许是某些机器的性能不能接受的,它要求在中速下先运行一段时间,待温度逐渐降低,然后才允许断油停机。,上一页,下一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,2.柴油发电机组的自动启、停功能及程序柴油发电机组自动启、停机的控制应包括以下功
13、能:(1)应有“自动”“机旁”“遥控”操作方式的转换,并能满足“机旁”优先于“遥控”,“遥控”优先于“自动”。“自动”是指柴油机的操作方式转换开关置于此位置时,柴油发电机自动控制系统投入工作,按既定的程序,自动启动、停止机组。“遥控”是指在驾驶台或集控室用按钮对柴油机实行启、停控制。“机旁”是指在柴油机旁进行常规的手动启、停机组。优先是指转换开关置于“自动”时,也能做“遥控”或“机旁”操作;置“遥控”时,也可实现“机旁”操作,但不能有“自动”的功能;置“机旁”时,“自动”及“遥控”功能均被取消。,上一页,下一页,返回,任务8.4 船舶电站、柴油发电机组启动与停止,(2)对自动启动的各种准备工作
14、设置逻辑判断和监视。例如,需确认机组已检修完毕,转换开关已置于“自动”位置,有预润滑、预热,有足够的启动动力,本机是处于静止状态等,才能自动启动。(3)接收启动指令时,按应有的程序自动启动。(4)一个“启动”指令,可以允许试行三次启动,若三次失败应发出警报信号,并向总体逻辑控制单元汇报“启动失败”,以便由“总体”判断采取其他措施。(5)适当控制启动时的给油量。(6)柴油机自行发火后,应切断启动动力源。(7)“中速运行”和“加速”控制。若柴油机需要有“暖缸运行”的程序时,应将油门控制于“暖缸转速”下进行暖缸,并给予一定的“暖缸时间”控制,待时限到达后,再予以加速,直到接近额定转速。,上一页,下一
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