第16章船舶电站自动化

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,船舶电气设备与系统,2024/9/28,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,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,（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。,(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。,(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。,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,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。,4. 停机,不同型式的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（一般要求为180s），待温度逐渐降低，然后才允许断油停机。,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。,（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。,（8）具有超速保护。,（9）运行机组接到“停机”指令后，即按应有的程序自动停机，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。,图16-1 自动启动程序框图,返回,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,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,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,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,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。,图16-4,微机控制电站单线原理图,返回,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（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）。,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,图16-5 电站自动控制装置结构框图,返回,电站自动控制装置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,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,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,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,二、发电机功率管理功能,GAC-PMS控制功能是指发电机功率管理功能，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）,【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,【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,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,