3.2 Алгоритмы управления судовыми дизель-генераторными агрегатами

Вспомогательные алгоритмы подготовки исходной информа­ции для основных алгоритмов управления генераторными агрега­тами. При разработке системы алгоритмов управления электроэнерге­тической системой (ЭЭС) и, в частности, генераторным агрегатом (ГА), приходится учитывать возможные состояния и последователь­ность изменения режимов всех элементов ЭЭС.

Рисунок 3.6 - Алгоритм контроля положения переключателя режимов работы генераторного агрегата

Современные судовые микропроцессорные системы управления (МПСУ) ЭЭС построены таким образом, что технологическая последо­вательность изменения режимов задается вахтенным с помощью специ­альных переключателей, установленных на пульте управления. Поэто­му МПСУ с помощью специальных алгоритмов должна выполнять анализ положения переключателя режимов работы каждого ГА и пере­ключателя задания резерва, т.е. определять порядок подключения и от­ключения резервных генераторных агрегатов. Алгоритмы оценки со­стояния указанных переключателей представлены на рис. 3.6-3.8, соответственно. Алгоритм контроля положения переключателя режи­мов работы ГА представлен на рис. 3.6. Алгоритм контроля положения переключателя выбора очеред­ности пуска и подключения резер­вного ГА представлен на рис. 3.7. Кроме того, на рис. 3.7 в таблице соответственно положе­нию переключателей 1-4 приве­дена очередность пуска резервно­го ГА, задаваемая операторами B1-B4. Алгоритм контроля положения переключателя выбора очередности отключения и оста­новки резервного ГА представлен на рис. 3.8.

Здесь положениям 1-4 переключателя выбора резер­ва соответствуют операторы А3-А6.

Значения операторов алгоритма контроля положения пе­реключателя режимов работы ГА, представленные на рис. 3.7:

Р1 - режим работы ГА «Автоматика или тест»;

Р2 - режим работы ГА «Вручную»;

A3 - запомнить, что «Переключатель режимов работы ГА неиспра­вен»;

А4 - подалгоритм запоминания неисправности переключателя ре­жимов работы ГА и вывода индикации неисправности;

Р5 - опрошены переключатели режимов работы всех генератор­ных агрегатов.

Значения операторов алгоритма контроля положения переключа­теля выбора очередности пуска и подключения резервного генера­торного агрегата, представленные на рис. 3.7.

Рисунок 3.7 – Алгоритм контроля положения переключателя выбора очередности пуска генераторных агрегатов

A1- заявка на подключение резервного ГА;

Р2 - генераторный агрегат і на выбеге;

Р3 - генераторной агрегат і блокирован;

Р4 - режим работы ГА, «Автоматика»;

Р5 — все генераторные агрегаты опрошены;

А6 — задание очередности подключения ГА;

А7 — очередность опроса ГА1, ГА2, ГАЗ, ГА4;

A8 — очередность опроса ГА2, ГАЗ, ГА4, ГА1;

А9 — очередность опроса ГАЗ, ГА4, ГА5, ГА2;

А10_очередность опроса ГА4, ГА1, ГА2, ГАЗ;

Р11 - генераторный агрегат i остановлен;

Р12 — генераторный агрегат і блокирован;

P13 - режим pa6oTS ГА, и «Автоматика»;

А14 — вывод номера генераторного агрегата, выбранного для под­ключения;

Р15 опрошены все генераторные агрегаты.

Значения операторов алгоритма контроля положения переключа­теля выбора очередности и остановки резервного ГА, представлен­ные на рис. 3.8:

А1 — заявка на отключение резервного ГА;

А2 — задание очередности отключения резервного ГА (задание очередности выполнения операторов А3-А6);

А3 — очередность опроса ГА4, ГАЗ, ГА2, ГА1;

А4 — очередность опроса ГА1, ГА4, ГАЗ, ГА2;

A5 — очередность опроса ГА2, ГА1, ГА4, ГАЗ;

А6 — очередность опроса ГАЗ, ГА2, ГАГ ГА4;

Рисунок 3.8 - Алгоритм контроля переключателя выбора очередности остановки резервных генераторных агрегатов

Р7 — генераторный агрегат i подключен к сети;

P8 — режим работы ГА, «Автоматика»;

А9 — вывод номера отключаемого ГА;

P10 — опрошены все генераторные агрегаты.

Для инициирования или выполнения определенных процессов по управлению ГА решающим является его состояние.

Приведем характеристики основных состояний генераторного аг­регата:

1. Агрегат стоит. В этом состоянии агрегата имеется сигнал «Автоматический выключатель генератора выключен». Отсутствуют сигналы: «Частота вращения ваш агрегата больше частоты пуско­вой» - n > n_пуск; «Напряжение генератора больше 80 % номинально­го» — U > 0,8 U_н; «Автоматический выключатель генератора включен».

2. Агрегат запускается. В этом состоянии ГА присутствует сигнал «Частота вращения агрегата больше частоты пусковой» - n > n_пуск. Этот режим начинается с момента подачи команды «Включить про­качку масла перед пуском» и заканчивается в момент выдачи сигнала U < 0,8 U_н.

3. Агрегат подключен к сети. В этом состоянии агрегата присут­ствуют сигналы: n > n_пуск; U> 0,8 U_н и АВ «генератора включен». Отсутствует сиг­нал «АВ генератора выключен».

4. Агрегат в режиме выбега. В эгом режиме агрегат перед останов­кой работает вхолостую для охлаждения. Присутствуют сигна­лы: n > n_пуск; U > 0,8 U_н и «АВ генератора выключен».

5. Агрегат останавливается. В этом режиме нет запроса на пуск агрегата, и имеется сигнал на «Стоп соленоид», т.е. закрывается подача топлива в дизель.

6. Агрегат заблокирован. В этом режиме имеется неисправность дизеля или генератора, при наличии которой не обеспечивается безопасная работа агрегата.

7. Агрегат готов к пуску. Это состояние агрегата характеризуется тем, что он стоит и не заблокирован.

8. Агрегат готов к остановке. При этом агрегат разгоняется, под­ключен к сети или находится в режиме выбега.

9. Агрегат работает. В этом случае агрегат готов к синхрониза­ции, подключен к сети или находится в режиме выбега.

1. Агрегат готов к синхронизации. При этом агрегат запускает­ся, n > n_пуск, U > 0,8 U_н . Агрегат находится в режиме выбега, и получил запрос на подключе­ние (запрос на пуск).

О ператоры алгоритма оценки состояния агрегата, представ­ленного на рис. 3.9, имеют сле­дующие значения:

P1 - значение частоты вращения вала генераторного агрега­та n больше частоты вращения воспламенения топлива n_пуск.

Р2 — напряжение генератора U больше 80 % номинального значения напряжения генератора U >0,8 U_н,

A3 — запомнить: «Агрегат i на выбеге»;

А4 — запомнить: «Агрегат i разгоняется»;

А5 — запомнить: «Агрегат i стоит»;

Р6 — автоматический выключатель (АВ) генератора включен;

А7 — запомнить: «Агрегат подключен к сети»;

Р8 — ГА_i в режиме выбега или подключен к сети;

А9 — включить сигнализацию «Агрегат i работает»;

Рю — опрошены все генераторные агрегаты.

Алгоритм пуска дизель-генераторного агрегата. Процесс пуска ДГА может инициироваться вахтенным кнопкой «Пуск» с пульта управления либо системой автоматического управ­ления СЭЭС.

При команде «Пуск» ДГА с пульта, системой управления (перед инициацией процесса пуска) проверяется способность агрегата к пус­ку и положение переключателя режимов. Если агрегат готов к пуску и переключатель режимов находится в положении «Автоматика» или «Тест», то устанавливается заявка на нормальный пуск ГА.

Заявка на автоматический пуск ГА формируется при недостатке резер­ва мощности в СЭЭС, неудачном пуске резервного генераторного агрега­та, либо достижении аварийного значения контролируемых параметров какого-либо ГА, подключенного к сети. Кроме того, при перегрузке ГА в режиме «Black out» формируется заявка на ускоренный пуск.

Ускоренный пуск отличается от нормального тем, что не включает­ся предварительная прокачка масла перед пуском ДГА. Таким обра­зом, для начала процесса пуска ГА должна быть сформирована заявка на нормальный либо его ускоренный пуск. Если заявка на пуск ГА имеется, то включается сигнализация о том, что процесс пускаданното ГА начался. После чего включается насос предварительной прокачки масла перед пуском ГА.

По истечении уставки времени включения насоса предварительной прокачки масла (она равна 5 с) включается пусковой электромагнит, обеспечивающий подачу пускового воздуха на ГА. В процессе пуска ГА на воздухе циклически, с выдержкой 0,8 с, контролируется его час­тота вращения. Уставка времени пуска ГА на воздухе и достижение им частоты вращения воспламенения топлива n_пуск может изменяться в интервале времени t_А= 5-10 с. По истечении выдержки времени t_А пусковой клапан закрывается.

Если при этом частота вращения ГА меньше частоты воспламене­ния топлива, т.е. n > n_пуск, то формируется выдержка времени 5 с и еще два раза повторяется попытка пуска ГА. Если после трех попыток пуска ГА не разгоняется до n_пуск, то формируется сигнал неудач­ного пуска и ГА блокируется.

Если при пуске на воздухе генераторным агрегатом достигается часто­та воспламенения топлива, то команда на пуск ГА снимается и выдается команда «Включить дополнительное возбуждение». После этого цикли­чески, через каждые 0,8 с, контролируется напряжение генераторного аг­регата. При достижении 80% напряжения от номинального, т.е. U > 0,8 U_н, дополнительное возбуждение отключается. Если по истечении устав­ки времени t_В = 5-10 с напряжение генераторного агрегата не достигнет установленного значения (U > 0,8 U_н), то формируется сигнал «Неудач­ный пуск», ГА останавливается и блокируется.

При достижении генераторным агрегатом напряжения U > 0,8 U_н дополнительное возбуждение отключается. После этого снимается сигнализация «Пуск» и включается сигнализация «Генераторный аг­регат работает». В центральном файле запоминается сигнал «Готов к синхронизации». Если переключатель режимов работы находится в положении «Автоматика», то формируется запрос на синхронизацию ГА, а процесс пуска заканчивается.

Рисунок 3.10 – Алгоритм пуска генераторного агрегата

На рис. 3.10 представлена граф-схема алгоритма пуска ГА. Значе­ния операторов граф-схемы алгоритма пуска следующие:

А1 —запрос на нормальный пуск;

А2 — запрос на ускоренный пуск;

А3 — включить сигнализацию о начале процесса пуска ГА_i;

Р4 — имеется заявка на ускоренный пуск ГА_i;

А5 — включить насос предварительной смазки;

Р6 — время прокачки масла 5 с;

Р7 — имеется заявка на ускоренный пуск ГА;

A8 — включить электромагнит пускового воздуха;

А10 — выдержка времени 0,8 с;

P11 — частота вращения вала ГА больше частоты вращения воспла­менения топлива, n > n_пуск;

Р12 — время пуска ГА на воздухе больше уставки, t>t_A;

А13, А14 — отключить электромагнит пускового воздуха;

А15 — включить дополнительное возбуждение;

Р16 — третья попытка пуска;

Р17 — выдержка времени 0,8 с;

Р18 — выдержка времени 5 с;

P19 — напряжение ГА достигло значения 0,8 с его номинального значения, U > 0,8 U_н,

Р20 — время включения дополнительного возбуждения больше уставки, t>t_B;

А21, А22 — отключить дополнительное возбуждение ГА;

А23 — включить сигнализацию о неудачном пуске ГА_i блокировать агрегат;

А24 — выключить сигнализацию о пуске ГА_i;

А25 — включить сигнализацию «Генераторный агрегат работает»;

А26 — выключить сигнализацию о пуске ГА_i;

А27 — запомнить ГА_i «Готов к синхронизации»;

Р28 — заявка на подключение ГА_i установлена;

Р29 — положение переключателя режимов работы «Автоматика»;

Р30 — положение переключателя режимов работы «Тест»;

Р31 — зарегистрирован режим «Black out»;

А32 — сформировать заявку на синхронизацию.

Алгоритм остановки дизель-генераторного агрегата. Процесс отключения и остановки ДГА может инициироваться вахтенным при воздействии на кнопку «Стоп» или «Экстренный стоп» либо микропроцессорной системой управления при недогрузке генераторов или регистрации неисправности ГА.

После регистрации заявки на нормальную или ускоренную остановку ГА выводится сигнализация о том, что данный агрегат останавливается. Затем ГА разгружается, отключается от шин ГРЩ и охлаждается на холостом ходу в течение заданной уставки времени. После чего включается электромагнит остановки, кото­рый удерживается во включенном состоянии в течение 30 с.

После истечения заданной выдержки времени электромагнит от­ключается и проверяется частота вращения вала ГА. Если частота вращения вала ДГА меньше частоты вращения воспламенения топлива (n < n_пуск), то отключается сигнализация о том, что ДГА рабо­тал и останавливался и включается масляный насос, который от­ключается через 5 мин. Если же n > n_пуск, то включается сигнализация о неудачной остановке ГА и он блокируется.

Ускоренная остановка от нормальной отличается тем, что при ускоренной остановке ГА от шин отключается без разгрузки, а ко­манда на электромагнит остановки подается сразу после отключения АВ генератора без охлаждения дизеля на холостом ходу.

Алгоритм остановки дизель-генераторного агрегата (ДГА) пред­ставлен на рис 3.11. Граф-схема алгоритма имеет следующие значе­ния операторов:

А1 А2 — заявка на нормальную и ускоренную остановку ГА, соот­ветственно;

А3 — вывод сигнализации об остановке ГА;

Р4 — заявка на ускоренную остановку ГА зарегистрирована;

Р5 — заявка на нормальную остановку ГА зарегистрирована;

А6 — подалгоритм разгрузки ГА;

А7 — выключить АВ ГА;

Р8 — выдержка времени охлаждения ГА на холостом ходу (t = 1 мин);

А9 — выключить АВ ГА;

А10 — включить электромагнит остановки ГА;

Р11 — выдержка времени включения электромагнита остановки ГА (t = 30 с);

А12 — выключить электромагнит остановки ГА;

P13 — частота вращения вала ГА меньше частоты вращения воспла­менения топлива (n > n_пуск);

Рисунок 3.11 - Алгоритм остановки дизель-генераторного агрегата

А14 — сигнализировать неудачную остановку ГА, блокировать агрегат;

А15 — выключить сигнализацию об остановке ГА;

A16 — выключить сигнализацию о том, что ГА работает;

Р17 — регистрирована неудачная остановка ГА;

P18 — регистрирована неисправность в системе смазки ГА;

P19 — включить масляный насос;

Р20 — уставка времени дополнительной смазки ГА после остановки агрегата (t= 5 мин);

А21 — выключить масляный насос.

А лгоритм поддержания дизель-генераторного агрегата в готовности к немедленному пуску. С целью поддержания ГА в готовности к немедленному пуску через неработающие агрегаты прокачивается охлаждающая вода работающих ГА, что обеспечивает поддержание их теплового ре­жима.

Для создания масляного клина при пуске ГА и, особенно при ускоренном пуске, когда не включается насос предварительной прокачки масла, предусматри­вается прокачка масла у нера­ботающих ГА. Режим прокач­ки масла у каждого неработающего ГА задается специальным переключате­лем, установленным на пульте управления. Если этот пере­ключатель находится в поло­жении «Автоматика», то управление масляным насосом осуществляется микропроцес­сорной системой управления.

Длительность прокачки мас­ла и паузы между прокачками масла может регулироваться. Во время прокачки масла контроли­руется создание рабочего давле­ния. Сразу после пуска масляно­го насоса контроль рабочего давления блокируется на 20 с.

Если после этой паузы рабо­чее давление не создается, то вы­дается сигнализация о неисправности агрегата, масляный насос от­ключается и агрегат блокируется.

Значения операторов графической схемы алгоритма поддержания ГА в готовности к немедленному пуску, (рис. 3.12) следующие:

Р1 — переключатель режимов работы масляного насоса в положе­нии «Автоматика»;

Р2 — генераторный агрегат остановлен;

Р3 — время паузы между прокачками масла истекло;

А4 — включить масляный насос;

Р5 — уставка времени 20 с;

Р6 — время прокачки масла больше уставки;

Р7 — рабочее давление не создается (давление масла меньше уставки);

А8 — вывод индикации о неисправности агрегата, блокирование аг­регата;

А9 — отключение масляного насоса;

Р10 — все генераторные агрегаты учтены.