3 Микропроцессорная система управления типа asa-s

3.1 Структурно-функциональные схемы

Микропроцессорная система управления типа ASA-S в настоящее время используется для управления электроэнергетическими уста­новками рыбопромысловых, грузовых и судов типа река — море. Конструктивно средства автоматизации электроэнергетических установок таких судов выполнены на основе (рис. 3.1):

- микропроцессорной системы управления ASA-S, состоящей из двух микроЭВМ (GMR-M3BM генераторов и DMR-M3BM диз­елей). Каждая микроЭВМ имеет блок индикации кодов неис­правности средств автоматизации. Расшифровка четырехзнач­ных кодов приведена на лицевой панели шкафа ASA-S, расположенного в центральном посту управления (ЦПУ);

- электронных блоков защиты каждого из дизель-генераторных агре­гатов AGS, установленных в панелях главного распределительного щита (ГРЩ). Неисправности дизель-генераторных агрегатов (ДГА) индицируются светодиодами на лицевых панелях блоков AGS;

- пульта управления (ПУ) электроэнергетической установкой, ко­торая выделена в отдельную часть пульта управления механиз­мами машинного отделения и состоит из центральной панели и панелей управления агрегатами. Пульт управления оборудован цифровым индикатором мощности с переключателем, световой сигнализацией на лампах, аппаратурой управления (пакетными переключателями и кнопками);

- распределительной коробки (РК) и коммутационных коробок КК1-КК-4 (SKS2/1-4), установленных на переборке дизель-генераторного отделения;

- стабилизированного источника (СТИ) питания средств автома­тизации (СА) постоянного тока 24 В. При обесточивании сети с помощью бесконтактного переключателя питание СА осуще­ствляется от аккумуляторной батареи (АБ);

- автоматических воздушных выключателей Q1-Q4. Состояние автоматических воздушных выключателей (ABB) микроЭВМ определяет по положению их блок-контактов. Управление со­стоянием ABB выполняется как микроЭВМ, так и AGS;

- выключателей и переключателей, реле и контакторов, трансфор­маторов, цифровых индикаторов, ламп, светодиодов и другого оборудования;

- обобщенная сигнализация о неисправностях СЭЭС обеспечивает­ся центральным сигнальным комплексом «Урсадат-4100», который выводит информацию на аварийно-предупредительную сигнализа­цию машинного отделения (АПС МО) и регистратор выхода контро­лируемых параметров за пределы установленных значений.

Система ASA-S выполняет следующие основные функции управ­ления:

- пуск и остановка дизель-генераторных агрегатов;

- поддержание агрегата в готовности к немедленному пуску;

- синхронизацию, распределение (выравнивание) активной нагрузки параллельно работающих генераторов, регулирование частоты;

- подключение и отключение резервных агрегатов;

- восстановление электроснабжения после обесточивания «Black out»;

- обеспечение необходимого резерва мощности перед пуском мощных потребителей.

Пуск дизель-генераторов. Предусматривается нормальный и уско­ренный пуск. Нормальный – пуск с предварительной смазкой в течение 5 с. Ускоренный – пуск без предварительной смазки (применяется толь­ко при обесточивании). Реализация программы пуска осуществляется по инициативе системы управления или по команде с пульта управления (только нормальный пуск). В случае неудачного пуска выполняется еще не более двух попыток пуска с интервалом 5 с. В процессе пуска при дос­тижении дизелем частоты вращения воспламенения (самовоспламенение топлива) предусматривается дополнительное возбуждение генератора (до U_г > 0,8 U _гн) .

Остановка дизель-генераторов. Предусматривается нормальная и ускоренная (аварийная) остановка. Нормальная — остановка с охлаждением агрегата на холостом ходу на номинальных оборотах в течение 90 - 120 с. Ускоренная — остановка без охлаждения агрегата. Нормальная остановка агрегата осуществляется с предварительной разгрузкой агрегата (до Р_г < 0,1 Р_гн), ускоренная — без разгрузки. Ре­ализация программы остановки осуществляется по инициативе сис­темы управления при неисправностях или недогрузке работающих агрегатов, а также по команде с пульта управления.

Поддержание агрегата в готовности к немедленному пуску. С этой целью предусматривается выполнение предварительной и до­полнительной смазки дизелей. Предварительная смазка реализуется циклически (длительность процесса смазки — около 2 мин, интер­вал — около 60 мин), дополнительная — при остановке (длитель­ность — около 8 мин). Кроме того, оператором может быть установ­лен режим непрерывной смазки любого агрегата. Предусмотрено соединение систем водяного охлаждения двух дизелей, что позволяет поддерживать агрегат в горячем резерве, подогревая его водой охлаждения работающего дизеля. Системой управления также может включаться электрический обогрев неработающего генератора.

Синхронизация, распределение нагрузки между работающи­ми агрегатами, регулирование частоты. Наличие «Запроса син­хронизации» контролируется через 0,8 с.

Системой управления реа­лизуется алгоритм адаптивной синхронизации, в процессе которой осуществляется выравнивание частоты синхронизируемого генера­тора и сети (f=0,1-0,5 Гц), а также контроль фазового сдвига (ф < 7°). При распределении нагрузки ее неравномерность не превышает 10% номинальной мощности агрегата.

Подключение и отключение резервных агрегатов. После­довательность подключения и отключения предварительно зада­ется оператором. Требование подключения резервного агрегата формируется с задержкой (20 с — при резервной мощности менее 20% номинальной, 6 с — при нагрузке на агрегате 105 % и более номинальной мощности) и без задержки (при обесточивании, не­исправности работающих агрегатов, в результате «опроса по мощности»).

Требование отключения работающего агрегата формируется при соответствующих неисправностях без выдержки времени (рис. 3.2), низкой загрузке работающих агрегатов (10-минутной задержке при нагрузке менее 30 % номинальной мощности), перегрузке (нагрузке более 105 % номинальной мощности с 90-секундной задержкой).

Перед отключением генераторный агрегат разгружается, при этом сброс нагрузки осуществляется в две ступени с выдержками времени в 45 и 54 с, соответственно.

Восстановление электроснабжения после обесточивания «Black out». Сигнал «Black out» для системы ASA-S формируется устройством AGS при наличии признаков обесточивания, которыми являются: обрыв фазы или неправильное чередование фаз, снижение напряжения на 20 % и более номинальной величины, снижение час­тоты ниже 45 Гц, повышение напряжения более 1,3 U_н, повышение частоты более 52,5 Гц. Наличие признака обесточивания проверяется через каждые 0,4 с.

Программой вывода СЭС из обесточивания предполагается оста­новка и блокировка всех работающих агрегатов, ускоренный пуск первого резервного агрегата, при необходимости, нормальный — второго.

Обеспечение необходимого резерва мощности перед пуском мощных приемников. К мощным приемникам отнесены носовое подруливающее устройство (НПУ) (900 кВт) и масляный насос (125 кВт). Система управления (СУ) осуществляет одновременный кон­троль появления запросов пуска перечисленных приемников. При этом пуск НПУ разрешается (деблокируется) при четырех работаю­щих агрегатах и при наличии резерва мощности не менее 150 % Р_гн. Если работают только три агрегата, пуск разрешается при нагрузке на шинах ГРЩ, не превышающей 510 кВт. В противном случае, пуск НПУ откладывается до ввода в работу четвертого агрегата. Пуск мас­ляного насоса деблокируется при наличии резерва мощности не ме­нее 55 % _Ргн. Время задержки деблокировки пуска НПУ и масляного насоса - 0,5 с.

Система управления ASA-S обладает достаточно развитой систе­мой обнаружения неисправностей, она контролирует, обрабатывает и индицирует сигналы о неисправностях агрегатов, сети и самой сис­темы управления. При этом выполняются следующие виды контроля (см. рис. 3.2).

1. Контроль основных параметров, характеризующих неисправ­ности объекта управления (неисправности агрегата), который включает:

- контроль основных параметров дизелей (реализуется цикличес­кий опрос точек измерения параметров процесса);

- контроль перегрузки генератора;

- контроль и сигнализацию состояния генераторного и шиносоединительного выключателей.

В случае выхода контролируемых параметров за установленные пределы выдается сигнализация об их предкритическом или крити­ческом значении.

2. Контроль реализации (прохождения) команд управления: времени пуска (5 с); времени синхронизации (60 с); времени включения ABB генератора (1,2 с); времени исполнения ко­манды на остановку (30 с); времени достижения напряжения U_н (10 с); времени блокировки датчика давления смазоч­ного масла при пуске (20 с); времени интервала между оче­редными попытками пуска дизеля (5 с); времени прокачки масла перед пуском (5 с); времени прокачки масла после оста­новки дизеля (8 мин).

3. Контроль состояния системы управления:

- проверка работоспособности микроЭВМ (проверка оператив­ных тактов каждый 0,4 с);

- проверка исправности системы охлаждения шкафа системы ASA-S (реализуется блоком TLU);

- выявление ошибок измерений (длительности периода разности фаз, активной мощности);

- контроль исправности переключателя режимов работы, уста­новленного на пульте управления.

Схема связей ASA-S с дизелями, генераторами, блоками защиты агрегатов AGS, главным распределительным щитом ГРЩ, пультом управления и системой централизованного контроля показана на рис. 3.3.

Функциональная структура микроЭВМ (GMR) представлена на рис. 3.4.

Большинство органов управления и сигнализации расположено на пульте управления (ПУ). Внешний вид лицевой панели пульта управ­ления ПУ представлен на рис. 3.5. Органы управления, расположен­ные на ПУ, подразделяются на общие и относящиеся к отдельным аг­регатам.

Общие органы управления и сигнализации установлены на от­дельной панели, расположенной в верхней части пульта управления.

К общим органам управления относятся:

5 S1 — переключатель последовательности подключения и отклю­чения резервных генераторных агрегатов, имеющий четыре поло­жения;

5S2 — кнопка (без фиксации) квитирования неисправности;

5S3 — кнопка (без фиксации) гашения неисправности;

5S4 — кнопка (без фиксации) контроля исправности сигнальных ламп, расположенных на пульте;

5S5 — кнопка (с фиксацией и встроенной сигнальной лампой) включения функции автоматического распределения активной на­грузки между параллельно работающими генераторами;

5S6 — кнопка (с фиксацией и встроенной сигнальной лампой) включения функции автоматического отключения резервного агре­гата при недогрузке;

6S1 — переключатель цифрового измерительного прибора мощ­ности на четыре положения:

К общим органам сигнализации относятся следующие лампы:

5Н1 — вычислитель неисправен;

5Н2 — «Black out»;

5НЗ — неудачная синхронизация;

5Н4 — нагрузка агрегата больше 105 % Р_гн

5Н5 — перегрузка;

5Н6 — выполняется «Программа запуска»;

5Н7 — выполняется «Программа останова»;

5Н8 — выполняется «Программа синхронизации»;

5Н9 — мала резервная мощность;

5Н10 — недогрузка;

5Н11 — обобщенная неисправность.

На пульте ПУ расположены четыре панели управления и сигнали­зации генераторными агрегатами. На панели управления генератор­ным агрегатом расположены:

HI —лампа сигнализации положения генераторного выключателя;

S1 — кнопка (с самовозвратом и сигнальной лампой) «Старт. Агрегат в работе»;

S2 — кнопка (с сигнальной лампой, закрыта предохранительной крышкой) «Стоп. Агрегат неисправен»;

S5 — кнопка (с сигнальной лампой, закрыта предохранительной крышкой) «Авария, стоп»;

S3 — кнопка (с сигнальной лампой) «Выключение контроля». Отключает защиты, выполняемые системой автоматизации ASA, и оставляет только функции контроля и сигнализации;

S4 — переключатель режимов управления генераторным агрега­том, имеет три положения.

В положении переключателя S4 «Автоматика» выполнение всех функций управления, регулирования и контроля осуществляется систе­мой ASA-S. При положении выключателя S4 «Вручную» осуществляется дистанционное управление ДГА с пульта управления. Положение пере­ключателя S4 «Контроль» используется для регулирования, настройки и испытаний ДГА и системы ASA-A. В этом режиме блокируется возмож­ность подключения ДГА к шинам ГРЩ. Вместе с тем при регистрации «Black out» данный ДГА будет подключен к шинам ГРЩ. После пуска, синхронизации и подключения к шинам ГРЩ резервного ДГА, данный ДГА автоматически отключится от шин ГРЩ.