船舶电站自动控制.ppt

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1、船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第十六章 船舶电站自动控制 第一节 船舶电站自动控制系统概述 第二节 柴油机自动起停控制 第三节 船舶电站自动控制 第四节 电站自动控制装置 第五节 GAC-16M 船舶电站管理系统的运行与控 制功能 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第一节 船舶电站自动控制系统概述 船舶建造规范及 CCS对船舶电站自动控制系统的要求 ： （ 1）船舶电站的备用发电机组应能随时迅速（不超过 45s） 自动起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）各发电机的主开关应能防止短路时

2、的重复合闸。 （ 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，并发出起动指令，使备用发电机组迅 速自动起动，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。 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 （ 5）能自动起动的多台发电机组应装有程序起动系统或人工 选择开关，程序起动系统在某机组起动失灵或不能合闸时，应 能自动地将起动指令转移给另一台备用机组。 （ 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。 （ 7）瞬态条件所反映的信号（如电动机的自

3、起动电流）不应 使发电机组产生不必要的自动起动。 （ 8）在主配电板应能起动和停止发电机组、接通或切断跨接 母线、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；应能控制各电动机负载按程序 起动，以免过大的冲击电流而使主开关跳闸。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 船舶自动电站大多可以实现下列自动化操作： （ 1）自动起动任意一台发电机组。当柴油发电机处于停机状 态时，而且发电机主开关也没有合闸，如有令发电机组起动 的信号时，该机就能实现自动起动。 （ 2）自动准同步并车。若电网上有机组供电，则机组自动起 动成功后，将新起动之机组自动

4、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工作，使电网维持恒定 频率，偏差不大于 0.25Hz，并使两台机组承担的有功功率按机 组容量成比例分配。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 (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，才接受跳闸指令实现自动解列。 (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定，误差不大于 2.5%。同时能调整并联运行发电机的无功分配，使之合理 分担。 (6)有自动分级卸载装置及按程序顺序起

5、动装置。当电网负 载超过额定负载时，可分一次或二次卸掉次要卸载，当电 网失电后又恢复供电时有使重要负载按顺序起动的自动装 置。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 (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、复位按钮和转换开关等。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第二节 柴油机自动起停控制 船舶辅柴油机可以有电动起动和压缩空气起动两种方式。 电动起动一般用于应急发电机的原动机，主发电机组一般 采用压缩空气起动。 从柴油机开始起动直到在额定转速下工作需要注意以下 几个问题： 1. 起动前的预润滑 自动控制预

6、润滑有周期性自动预润滑和一次性注入式 预润滑两种方式。 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 2. 起动时燃油的控制 柴油机的喷油量是有调速器和控制手柄控制的。起动 时，调速器尚未正常工作，这时的燃油量可用手柄来 限制。 3. 暖缸 在自动电站中，通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 机组起动成功后，可以较快地加速（甚至无需暖缸）直 到额定转速运行。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 4. 停机 不同型式的机器可能有不同的要

7、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（一般要求为 180s），待温度逐渐降低， 然后才允许断油停机。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 柴油发电机组自动起动和停机控制应包括以下功能： （ 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 ” 。 （ 2）对自动起动的各种准备工作设置逻辑判断和监视。 （ 3）接到起动指令时能自动起动柴油机。当转速和滑油 压力达到规定值时，能发出起动成功信号。 船舶电气设备与系统 2

8、020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 （ 4）一个起动指令，可以允许三次起动，若三次失败，应给 出起动失败信号，并向总体逻辑控制单元汇报“起动失败”， 以便由“总体”判断采取其他措施。 （ 5）适当控制起动时的给油量；柴油机发火后，应切断起动 动力源。 （ 6）“中速运行”和“加速”控制。 （ 7）当转速上升到额定值的 90%时，即可认为整个起动加速 程序完成了，应自动切断本机的预润滑系统，并经适当延时 （约几十秒）以后，接入对本机的滑油压力监视。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 （ 8）具有超速保护。 （ 9）运行机组接到“停机”指令后，即按应有的

9、程序自 动停机，停机完成后，发出“停机成功”信号，并应自动 接通预润滑系统，做好下次起动的一切准备。 （ 10）自动起动、停机控制器，最好具备“模拟实验”的 功能，使运行管理人员能在不影响柴油机原始状态下，校 核控制器的工作是否正常。通常用组合开关和指示灯来实 现。 柴油机发电机组的自动起动程序，可以用方框 图 16-1 表示。自动停机的程序框图如 图 16-2所示。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 图 16-1 自动启动程序框图 起 动 指 令 准 备 情 况 三 次 起 动 点火 转速 检测 起动 油量 加 速 中 速 暖 缸 暖 缸 机 时 再 升 速

10、 运 行 转 速 起 动 成 功 转速反馈 N 指令下传 计时 起动失败 向 总 体 汇 报 油压监视 计时 报警、阻塞 加速计时 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 起 动 指 令 减 速 中 速 运 行 计 时 断 油 点火 转速 检测 停 机 成 功 向总体汇报 转速反馈 小于点火 n 程序控制器复位 预热 、 预润滑 紧 急 停 机 停 机 失 败 断油计时 大于点火 n 报警 图 16-2 自动停机程序图 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第三节 船舶电站自动控制 一、总体控制功能 在具有要求多台机组并联供

11、电的电站中，若要满足 “ 无 人机舱 ” 的要求，实现电站自动化，必须将各个自动环 节有机地联系起来，组成一个总体控制系统，用来收集 来自各台柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要 负载的必要的信息及参数，加以分析、判断，在一定的 条件下，自动地采取符合逻辑的措施，以处理电站运行 中可能出现的各种情况，确保电力系统安全可靠、经济 的运行。 图 16-3 为电站自动控制系统方框图。 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 图 16-3 电站自动控制系统方框图 重要负荷 分级自动起动 发电机组状态控制 自动分级卸载 总体控制 电网 电力系统保护 重载询问 各柴油

12、机组 自动起 、 停 控制 自动并车 自动 调频负载 励磁调整 及无功功率 自动分配 电力系统及 发电机组的 自动巡回检测 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 1. 发电机组操作方式的选择 2. 备用发电机组的控制 3. 空气断路器的合闸和分断 4. 解列 5. 重载询问 6. 重要负载分级起动 7. 巡回检测 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 二、微机控制电站 以微机控制三台发电机组成的电站为例 （其单线原理 见 图 16-4 ），概括地说明微机在电站自动控制系统中 所占的地位以及能够实现的基本功能。并非固定模式。 随着

13、自动电站的进一步发展以及微型计算机的应用，将 使电站自动控制系统的功能更加完善。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 图 16-4微机控制电站单线原理图 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 自动电站的计算机软件系统能完成下列 10种控制功能： （ 1）母线电压自动控制（ AVC）。 （ 2）发电机无功功率自动控制（ ARPC）。 （ 3）母线频率自动控制（ AFC）。 （ 4）发电机有功功率自动控制（ APC）。 （ 5）发电机自动准同步并车控制（ ASYC）。 （ 6）故障机组自动解列（ ACC）。 （ 7）负载分级切除（

14、 PTC）。 （ 8）发电机运行台数控制（ ARC）。 （ 9）原动机自动起动（ EASC）。 （ 10）故障监视及报警（ MONIT）。 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第四节 电站自动控制装置 图 16-5为电站自动控制装置结构框图 它主要由 8098单片机、可编程电路、信号检测处理单元、 驱动单元、保护单元、指示单元以及信号输入输出接口电 路等组成。 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 图 16-5 电站自动控制装置结构框图 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 电站自动控制装置

15、在计算机软件系统的控制下能实现以下 主要功能： 1.控制交流发电机组的首机投入 2.自动并车 3.自动调频调载 4.自动解列 5.保护功能 6.参数测量 7.联锁功能 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 第五节 GAC-16M 船舶电站管理系统的运行与控制功能 一、发电机控制功能（ GAC-UMS） 1.发电机监视 （ 1）发电机电压监视 （ 2）发电机系统控制中的故障检测 （ 3）发电机能自动起动 -停机控制的检测 2.电网监视 （ 1）电网电压监视 （ 2）电网频率监视 （ 3）两级电网监视 返回 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院

16、船电系 3. 发电机自动起动控制 （ 1）发电机设备顺序的设定 （ 2）备用发电机起动控制方案 （ 3）备用机组自动起动原因与起动控制 4. 发电机自动停机 （ 1）自动 停机顺序选择 （ 2）自动停机控制 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 5. 自动负荷分配控制 6. 负荷分配控制类型 （ 1）按比例负荷分配控制 （ 2）最佳负荷分配控制 （ 3）负荷转移控制 7. 自动频率控制 8. 发电机引擎伺服马达控制 9. 发电机自动同步功能 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 二、发电机功率管理功能 GAC-PMS控制功能是指发电机

17、功率管理功能，它是由 GAC-16MC和 GAC-16MG共同完成实现。 1. 网上柴油发电机组台数的控制（ GAC-PMS-G） 运行机组合台数的管理，大致有两种方式： （ 1）每台发电机组的最大负荷率为一定值的方式管理。 （ 2）按电站功率余量为一定值的方式管理。 2. 最佳负荷分配控制（ GAC-PMS-TG/SG） 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 【 例 16-1】 图 16-6是 TG、 SG、 DG1和 DG2进行最佳负荷分配 的一个方案图。 图 16-6 发电机运行状态图 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 【 例 16-2】 图 16-7是 TG和 DG进行最佳负荷分配的一个方案 图（ TG也可以用 SG来代替）。 图 16-7 最佳负荷分配控制图 船舶电气设备与系统 2020/11/7 课 件 轮机工程学院船电系 3. 大容量电动机起动控制（ GAC-PMS-M） 图 16-8是大功率电机起动电路。 图 16-8 大功率电机起动电路