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康明斯柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制屏模塊功能和操作程序 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)控制屏的主要用途是將設(shè)備輸出的電能分配給用戶負(fù)載，同時(shí)還用以指示柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和在負(fù)載變化的情況下保持電壓穩(wěn)定，以及出現(xiàn)異常情況立即執(zhí)行自動(dòng)保護(hù)功能。其主要由輸入模塊、輸出模塊、運(yùn)算模塊、通信接口和電源模塊等組成，同時(shí)裝設(shè)有電壓表、頻率表、電流表、功率表、三相電流和電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)和各種指示燈等。根據(jù)用戶要求，有的直接安裝在控制屏面板上，有的安裝在柴油機(jī)儀表盤上。
一、柴發(fā)控制屏的分類
1、按功能劃分
柴油發(fā)電機(jī)組控制屏分為普通柴油發(fā)電機(jī)組控制屏和自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制屏，前者用于普通柴油發(fā)電機(jī)組控制，柴油發(fā)電機(jī)組的起、停，供、斷電，狀態(tài)調(diào)整等均手動(dòng)操作；后者用于自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制，柴油發(fā)電機(jī)組的起、停，供、斷電，狀態(tài)調(diào)整等可手動(dòng)或自動(dòng)操作。
（1）普通柴發(fā)控制屏
普通柴油發(fā)電機(jī)組控制屏一般由斷路器、電流表、電壓表、頻率表、水溫 表、油壓表、油溫表、轉(zhuǎn)速表、計(jì)時(shí)器和電流互感器等組成，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行起、停，供、斷電 控制，并對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測M、顯示及報(bào)警與保護(hù)。
（2）自動(dòng)化柴發(fā)控制屏
自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制屏由自動(dòng)控制器、充電器、切換裝置，電流表 （交、直流）、電壓表、頻率表、水溫表、油溫表、油壓表、轉(zhuǎn)速表、計(jì)時(shí)器，報(bào)警器、繼電 器、斷路器、保護(hù)開關(guān)，電流互感器等組成。自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制屏可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的各種控制功能和保護(hù)功能。
2、按照安裝方式劃分
柴油發(fā)電機(jī)組的控制屏可以分為一體式和分體式。
（1）分體式控制屏指機(jī)組與控制屏分開放置，控制屏及主開關(guān)均安裝于控制屏內(nèi)。
（2）一體式控制屏由自控屏和開關(guān)屏兩部分組成，自控屏（安裝控制）通過減震墊固定于發(fā)電機(jī)組的上方，開關(guān)屏（安裝主開關(guān)）安裝于發(fā)電機(jī)的側(cè)面。
3、按參數(shù)顯示方式劃分
控制屏按照柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)顯示方式可分為儀表箱式和液晶數(shù)控系統(tǒng)。
（1）儀表箱裝有電鑰匙、起動(dòng)按鈕、水溫表，油溫表、油壓表、充電電流表和機(jī)械驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速表，外觀實(shí)物圖如圖1所示。
（2）隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前柴油發(fā)電機(jī)組制造商所配備的控制屏均為液晶數(shù)字式顯示控制屏，此控制屏的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)發(fā)電機(jī)組的參數(shù)及故障能直觀的查看。室外實(shí)物圖如圖2所示。
4、按控制方式劃分
（1）繼電器控制
繼電器控制的柴油發(fā)電機(jī)組控制屏，主要由市電監(jiān)測電路、柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)測電路、自起動(dòng)控制器、顯示報(bào)警裝置、市發(fā)電切換電路等組成。該控制屏主要功能有轉(zhuǎn)速失效、3次起動(dòng)失敗報(bào)警等。
（2）可編程序控制器控制
可編程序控制器（PLC）是專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，其控制電路簡單，可靠性高。采用的可編程存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制。采用PLC控制的自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組，其傳感器和執(zhí)行元件與繼電器控制的相同，不同的是由PLC完成繼電器的控制功能。但PIX輸出觸點(diǎn)容量較小，一般只能帶動(dòng)2A以下負(fù)載，帶動(dòng)大容量負(fù)載必須通過固體繼電器。為了避免輸出端相互干擾，PU和固體繼電器間通常應(yīng)有阻斷二極管，重要控制部分還要互鎖（外部）。
（3）單片機(jī)（微機(jī)）控制
目前，自動(dòng)化程度高的柴油發(fā)電機(jī)組的主控制器一般采用專用的單片機(jī)，使系統(tǒng)控制電路更為簡化，功能更強(qiáng)，可靠性更高。如DSE509、MEC20、EGT1000專用控制器，當(dāng)市電及發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)接入時(shí)，能對(duì)油壓、水溫、油溫、轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測，同時(shí)能控制市電、柴油發(fā)電機(jī)電切換電路，并有綜合報(bào)警功能。其中EGT1000還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和監(jiān)控信號(hào)可通過多路專用線路、RS232接口、調(diào)制解調(diào)器和電話線送到監(jiān)控中心，做到無人值守，自動(dòng)投入運(yùn)行與退出運(yùn)行。
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)儀表箱實(shí)物圖 |
圖2 柴油發(fā)電機(jī)組液晶數(shù)字控制器 |
二、柴發(fā)自動(dòng)化控制屏功能
自動(dòng)化控制屏是現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)配置，其作用就是對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和有功功率、電壓和無功功率以及各種操作和保護(hù)裝置的自動(dòng)控制。因此，在電網(wǎng)停電的情況下，柴油發(fā)電機(jī)組迅速啟動(dòng)供電，確保柴油發(fā)電機(jī)組正常穩(wěn)定工作的自動(dòng)控制屏的日益重要。
1、自動(dòng)維持準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)
當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，一般要求備用電源緊急起動(dòng)供電，但柴油發(fā)電機(jī)組從啟動(dòng)到供電，必須經(jīng)過暖機(jī)空載正常運(yùn)行帶載運(yùn)行供電這一過程。如果柴油發(fā)電機(jī)組從冷機(jī)緊急啟動(dòng)，往往會(huì)造成啟動(dòng)不成功，甚至影響柴油機(jī)的使用壽命。因此，在電網(wǎng)正常供電的情況下，柴油發(fā)電機(jī)組必須自動(dòng)維持運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。
（1）冷卻水機(jī)油的預(yù)熱
當(dāng)控制屏檢測到水溫、油溫低于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)預(yù)加熱系統(tǒng)加熱。當(dāng)加熱一定時(shí)間達(dá)不到要求，則發(fā)出聲光報(bào)警，檢查預(yù)加熱系統(tǒng)故障。
（2）維持機(jī)油
油壓油壓低于設(shè)定值，啟動(dòng)油泵泵油。泵油一定時(shí)間達(dá)不到要求，則發(fā)出聲光報(bào)警，檢查泵油系統(tǒng)故障。
2、啟動(dòng)供電檢測
電網(wǎng)電壓低于設(shè)定值規(guī)定時(shí)間后，自動(dòng)與電網(wǎng)分閘，同時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組、升速、合閘、向負(fù)載供電。如果柴油發(fā)電機(jī)組第1次啟動(dòng)不成功，則控制柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)10s延時(shí)后再次啟動(dòng)，如果連續(xù)3次啟動(dòng)均不成功，則發(fā)出啟動(dòng)失敗報(bào)警信號(hào)。
3、維持運(yùn)行狀態(tài)
柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)供電后，檢測各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如冷卻水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速以及輸出的電壓、電流。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整。如經(jīng)一定時(shí)間仍調(diào)整不到規(guī)定范圍，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或分閘、停機(jī)、緊急停機(jī)。
4、停機(jī)檢測
電網(wǎng)電壓高于設(shè)定值規(guī)定時(shí)間后，自動(dòng)與電網(wǎng)合閘，同時(shí)控制柴油發(fā)電機(jī)組冷卻后，柴油發(fā)電機(jī)組正常停機(jī)。
5、報(bào)警和自保護(hù)功能
柴油發(fā)電機(jī)組在閑置和運(yùn)行狀態(tài)都不停地檢測柴油發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和電力參數(shù)，超出參數(shù)設(shè)定范圍，發(fā)出報(bào)警，或采取自保護(hù)（如分閘、停機(jī)緊急停機(jī)）。
6、負(fù)載管理
控制屏可以監(jiān)測負(fù)載情況，根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)輸出功率，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。
7、電壓和頻率調(diào)節(jié)
提供電壓和頻率調(diào)節(jié)功能，確保柴油發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定的電壓和頻率。
8、遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制
支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能，通過網(wǎng)絡(luò)或通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。
三、柴發(fā)控制系統(tǒng)操作和信號(hào)傳輸
1、開關(guān)機(jī)流程
先要將控制器按鈕選擇到自動(dòng)位置，表示柴油發(fā)電機(jī)組處于自動(dòng)開機(jī)模式，流程框圖如圖3所示。
① 自動(dòng)起動(dòng)和供電
當(dāng)市電停電時(shí)，市電切換電路切斷市電供電電路，市電監(jiān)測電路通過自起動(dòng)控制器接通起動(dòng)機(jī)電源（直流24V），使起動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速時(shí)，在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）的作用下，發(fā)電機(jī)輸出額定電壓，柴油發(fā)電機(jī)電切換電路接通，發(fā)電機(jī)給負(fù)載供電。
② 自動(dòng)停機(jī)
供電恢復(fù)后，市電監(jiān)測電路先切斷柴油發(fā)電機(jī)組供電電路。市電電路切換至由市電供電。同時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)怠速運(yùn)行，然后自動(dòng)停機(jī)。
③ 故障停機(jī)與報(bào)警
在柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，冷卻水、機(jī)油溫度過高，或機(jī)油壓力低于規(guī)定值，或轉(zhuǎn)速超出額定轉(zhuǎn)速時(shí)，自起動(dòng)控制器通過顯示報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并切斷供電電路，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)。
2、狀態(tài)信號(hào)的傳輸
自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制可分為傳統(tǒng)的繼電器及可編程序控制器、單片機(jī)（微機(jī)）控制，作為控制信號(hào)的柴油發(fā)電機(jī)組狀態(tài)信號(hào)主要有：
（1）起動(dòng)、停機(jī)信號(hào)及電源異常信號(hào)
電源異常信號(hào)主要有失電、缺相、電壓超差等。這些信號(hào)以邏輯組合方式（邏輯值為1時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)并運(yùn)行，為0時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)）送入控制器。電源異常信號(hào)通常采用斷相保護(hù)器、電壓比較器等進(jìn)行檢測。
（2）柴油發(fā)電機(jī)工況信號(hào)
工況有手動(dòng)工況、自動(dòng)工況，起動(dòng)、運(yùn)行工況（轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力和溫度）等。當(dāng)無法起動(dòng)、超速、機(jī)油壓力和溫度異常時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)、自鎖并報(bào)警。工況信號(hào)通常由轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等檢測。
（3）發(fā)電機(jī)工況信號(hào)
主要有發(fā)電機(jī)電壓、電流、頻率和勵(lì)磁狀態(tài)等，當(dāng)上述工況異常時(shí)進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)，以免損壞發(fā)電機(jī)。工況信號(hào)通常由各種測量儀表檢測。
除了上述信號(hào)外，還有蓄電池電壓、充電電壓、燃油液位等信號(hào)。柴油發(fā)電機(jī)組根據(jù)這些信號(hào)控制執(zhí)行元件動(dòng)作以保證柴油發(fā)電機(jī)組正常待機(jī)或運(yùn)行。
3、控制屏的安裝和操作
（1）安裝位置：控制屏通常安裝在柴油發(fā)電機(jī)組附近，便于操作人員監(jiān)控和操作。確保安裝位置通風(fēng)良好，便于維護(hù)和檢修。
（2）電纜連接：將控制屏與柴油發(fā)電機(jī)組各部件進(jìn)行正確連接，包括電纜連接、傳感器接口等。
（3）電源供應(yīng)：確保控制屏有穩(wěn)定的電源供應(yīng)，通常通過備用電池或其他可靠的電源提供。
（4）人機(jī)界面：控制屏通常配備觸摸屏或按鈕，操作人員可以通過界面進(jìn)行啟動(dòng)、停機(jī)、參數(shù)調(diào)整等操作。
（5）監(jiān)控和記錄：運(yùn)行時(shí)監(jiān)控柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)，記錄運(yùn)行日志和故障信息，以便后續(xù)分析和維護(hù)。
（6）故障診斷：在控制屏上顯示故障信息，提供可視化的警告和報(bào)警，幫助操作人員快速定位故障。
（7）定期維護(hù)：定期檢查控制屏及其連接部件，確保其正常工作。進(jìn)行固定周期的校準(zhǔn)和維護(hù)操作。
（8）遠(yuǎn)程操作：如有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，確保相關(guān)通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，操作人員可以通過遠(yuǎn)程手段監(jiān)測和控制柴油發(fā)電機(jī)組。系統(tǒng)組成示意圖如圖4所示。
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)組開關(guān)機(jī)控制流程圖 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測 |
總結(jié)：
上文所述內(nèi)容介紹了如何操作柴油發(fā)電機(jī)組控制屏，包括控制屏的分類、基本構(gòu)成和功能、控制屏的啟動(dòng)和停止操作、電壓和頻率的調(diào)節(jié)、故障檢測和排除等方面。在正常使用柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，操作員需要熟練掌握控制屏的使用方法，以確保柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行和安全。
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