康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

性能特点和作用说明

康明斯柴油发电机组的电源转换和运行自动控制

 

柴油发电机组的自动控制分为双电源自动控制与设备运行自动控制，其中双电源是指柴油发电机的自动切换用于控制两个不同的电网，如市电和柴油发电机组，这种控制可以是自动的或手动的。而设备运行控制在自动模式下，控制器将通过可编程定时器检测供电故障，向柴油发电机组发出启动命令，验证来自柴油发电机组的电压和频率。它将通过在安装后剩余的网络组之间切换来转移负载，由来自柴油发电机组的能量供电。

 

众智控制器HGM6110主视图

众智HGM6110CAN模型后视图

 

 

 

一、自动控制

 

1、电压的自动调节

发电机电压的自动调节是通过自动电压调节器（AVR)来实现的，当电机输出端电压升高时，通过AVR减小发电机的励磁电流，使电压下降；反之，当输出电压降低时，通过AVR增加发电机的励磁电流，使电压回升，以保证电压稳定。

2、空载电压的调节

当电机空载时，通过AVR调节相关电位器，可使输出电压在一定范围内调整，一般为额定电压的95％~105％。

3、发电机的保护装置

发电机的保护装置主要包括以下几种。

（1）过载保护

加装电流互感器和电流继电器来实现，分过载短延时和过载长延时两种。

（2）短路保护

通过主开关的电磁脱扣特性来实现，当负载端短路时，主开关自动

（3）定子高温保护

通过加装定子温度传感器来实现，当定子温度超过设定值时，发出声光报警信号并实施保护措施。

（4）防潮加热

通过加装防潮加热器来实现，当发电机组在备机状态时，加热器工作，以防因环境潮湿引起发电机的绝缘性能降低。

 

二、运行控制

 

1、单机运行控制

当发电机组处于自动应急状态时，市电失电，发电机组自动启动，当发电机组运行正常后（电压、频率达额定值），通过切换开关由市电侧转至发电机侧，发电机对负载供电，系统具有自动控制屏的有关控制功能。

柴油发电机组的单机控制器主要是单独检测发电机三相电与市电检测；该系统包括可编程逻辑控制器与发电机组控制器；根据单向市电检测结果、三相市电检测结果以及是否接入无源干节点、dcs触发干节点，输出动作信号给发电机组控制器，发电机组控制器收到动作信号后控制发电机组启动。一般会预留多个接口供客户任意接线使用，能够适应多种自启动状态，方便客户的使用，易于后期维护。

2、多台发电机组的运行控制

多台发电机组的运行控制除了具有单发电机组运行控制的功能外，还应具有下列控制功能。

（1）发电机组自启动失败时，程序启动系统自动地将启动指令转移给下一台发电机组。

（2）按自动控制指令或遥控指令完成两台同型号规格发电机组的自动并联与解列。在通常情况下，当输出功率持续达到运行发电机组的额定功率时，自动控制系统向第二台柴油发电发电机组发出启动指令，并使其自动投人并联运行；当输出功率持续减小到两台并联运行发电机组总额定功率的40%时，自动控制系统向并联运行发电机组中的一台发电机组发出解列和停机指令。

（3）发电机组并联运行时，自动分配输出的有功功率和无功功率。

（4）按自动控制指令或遥控指令完成对备用发电机组（第三台发电机组）的控制。

当并联运行发电机组中的一台发电机组发生故障时，应先启动备用发电机组并使其自动投入并联运行后，故障发电机组再解列；当并联运行发电机组中的一台发生二级故障时，故障发电机组应自动停机，并自动切断一部分负载（通常是次要负载），使运行发电机组不出现不允许的过载，同时启动备用发电机组并使其自动投入并联运行，恢复正常供电。

注：一级故障是指发电机组发生故障后允许运行一段时间（备用发电机组投入运行所需的时间）的故障；二级故障是指发电机组发生故障后需立即停机的故障。

 

三、PLC可编程系统

 

该控制系统的输入信号有蓄电池开始充电信号、蓄电池停止充电信号、市电故障（包括电压和频率超出规定范围）信号、机组起动成功信号、机组额定转速信号、机组超速信号、机组频率过低和过高信号、机组的欠电压和过电压信号、机组的过载信号、冷却水超温信号、润滑油压力过低信号、机组短路信号、故障复位信号和机组停机信号等。

1、主要功能

自动化柴油发电机组作为一个备用电源，应具备以下基本功能：

（1）自动启动

当市电出现故障（断电、欠压、过压、缺相）时，机组能自动启动、自动升速、自动合闸，向负载供电。

（2）自动停机

当市电恢复，经判断正常后，控制切换开关，完成发电到市电的自动切换、然后控制机组降速、怠速运行3分钟后自动停机。

（3）自动保护

机组在运行过程中，如果出现油压过低、超速、电压异常故障，则紧急停机，同时发出声光报警信号，如果出现水温高、油温高故障。则发出声光报警信号，经过延时后，正常停机。

（4）三次启动功能

机组有三次启动功能，若第一次启动不成功，经10秒延时后再次启动，若第二次启动不成功，则延时后进行第三次启动。三次启动中只要有一次成功，就按预先设置的程序往下运行；若连续三次启动均不成功，则视为一次启动失败，发出声光报警信号，也可以同时控制另一台机组起动。

（5）自动维持准启动状态

机组能自动维持准启动状态。此时，机组的自动周期性预供油系统、油和水的自动加温系统、蓄电池的自动充电装置投入工作。

（6）具备维护性开机功能

当机组较长时间未启动时，可进行维护性开机，以检查机组性能及状态。维护性开机不影响市电的正常供电在维护性开机时若出现市电故障，系统会自动转为正常开机状态并由机组供电。

（7）具备手动、自动两种操作模式。

2、硬件设计

根据自动化机组的控制要求，所需PLC的输入点数为11个，输出点数为12个。系统的控制量基本上是开关量，只有电压和转速是模拟量，为了降低成本，可以通过检测电路把模拟量转换成开关量、这样，可以选用不带模拟量输入的PLC。本系统选用C28P—CDR—D小型可编程序控制器，可靠性高，体积小，输入点数为16个，输出点数为12个。电源、输入、输出电压均为24VDC。

3、程序设计

当自动化机组的开关打到自动位时，机组处于准启状态。PLc对市电进行不间断的循环检测，预供油周期性地向柴油机润滑道供油，柴油机的冷却水和机油温度能保证机组随时应急启动。在启动状态，一旦市电出现失电，欠压、过压和缺相等故障，并经5秒确认，PLc控制机组自动启动，自动升速到额定转速，自动保护投入。当机组正常工作时，控制切换开关到发电状态，机组合闸向负载供电。当市电恢复正常，延时5秒确认后，断开机组输出开关，控制切换到市电状态，机组自动降速到怠速状态，运行3分钟后正常自动停机，机组处于准启状态。

 

三、启动控制过程

 

操作	描述
当控制器运行于TEST操作模式； 或在AUTO状态当遥控开机输入信号有效时； 或在MAN状态按“START”键时； 控制器开始启动程序，启动灯闪亮。
液晶显示器出现延时启动计数显示（手动启动不经延时）：	START/启动 00:09
油门继电器动作，发动机燃油电磁阀打开，延时200毫秒后，起动继电器动作，启动马达开始动作，盘车开始	CRANK/盘车1
当发动机运行速度达到盘车切断条件时，控制器停止启动输出，安全监察延时时间开始计时	SAFETY-ON DELAY/安全监察 00:08
当控制器检测到发电机组建立正常的运行速度、输出电压、油压、水温等数据，并且没有其它故障，液晶显示器随后按右边所示格式显示参数： （翻页可查阅更详细参数内容）	U=380V	I=0A
	P=0kW	F=50Hz
	SP=1500rpm	OP=465kPa
	TEMP=70℃	Bat=24V
	RUN/运行

当遥控开机输入信号有效,开机延时被激活,开始计时.在计时期间,如遥控开机输入信号失效,开机延时即时停止计时,控制器停止启动程序,在停机失败计时完后回复到初始的“READY/准备好”状态。

在盘车或怠速期间，如遥控开机输入信号失效,控制器即时停止之后的启动程序，关闭所有继电器控制输出，控制器停止启动程序,在停机失败计时完后回复到初始的“READY/准备好”状态。

注：盘车时，发动机点火，当交流发电机输出的频率达到预设频率，启动马达断电。或由以下几个因素令启动马达断电：

（1）发动机飞轮上所装设的磁性拾速装置检测到的频率达到预设频率；

（2） 交流发电机输出的电压达到额定定电压的80%；

（3） 发动机的低油压开关断开。

 

 

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