книги из ГПНТБ / Толшин В.И. Основы автоматики и автоматизации энергетических установок учебник

Ответственным параметром является также число оборотов двигателя. Защита двигателя по падению давления смазочного масла и по росту числа оборотов («разносу») должна осущест­ вляться по технологии быстрой остановки, с одновременным воз­ действием на рабочее и аварийное стоп-устройство. Защита по

остальным аварийным пара­ метрам может осуществляться по технологии нормальной остановки, с воздействием на рабочее стоп-устройство.

Первичными приборами си­ стем автоматизации и защи­ ты служат приемные реле, контролирующие температуру, давление, обороты, уровень в баках и т. д. Исполнитель­ ными механизмами систем за­ щиты являются: стоп-устрой­ ство нормальной остановки (рабочее стоп-устройство), воздействующее на рейку топ­ ливных . насосов, и стоп-уст­ ройство аварийной защиты, осуществляющие чаще всего воздействие на з'ахлопку, пере­ крывающую воздух на всасы­ вание.

На схеме рис. 10.24 приведена типовая технология аварийной остановки двигателя. Быстрая остановка обеспечивается подачей аварийного импульса одновременно на оба стоп-устройства: рабо­ чее и аварийное.

Автоматизация процессов обслуживания во время работы и стоянки

К числу основных операций обслуживания ДГ, подлежащих автоматизации, относятся:

1)подзарядка пусковых баллонов и аккумуляторных батарей;

2)пополнение расходных топливных, масляных и водяных ба­

ков;

3)пополнение масла в картере двигателя (для систем с «мок­ рым поддоном»); -

4)поддержание двигателя в прогретом состоянии.

Операции 1, 2 и 3 выполняются при работающем ДГ.

П о д з а р я д к а п у с к о в ы х б а л л о н о в . Эта операция осу­ ществляется с помощью автоматизированных компрессоров, имею­ щих электропривод. Давление баллонов контролируется специаль­ ным двухпозиционным реле. Двухпозиционный прибор по ниж­

300

нему значению давления подает импульс на пуск, а по верхнему значению — на остановку компрессора. Например, для баллонов с номинальным давлением 30 кгс/см2 включение компрессора должно происходить при 20 кгс/см2, а выключение — при 30 кгс/см2-, для баллонов с номинальным давлением 60 кгс/см2— при 40

и60 кгс/см2 соответственно.

Вобщей схеме комплексной автоматизации дизель-генератора схема управления компрессором может рассматриваться как схема автоматического регулирования давления воздуха в пусковых баллонах.

Для подзарядки" аккумуляторных батарей для дизелей с электростартериым пуском используются кислотные стартерные акку­ муляторные батареи. О степени разрядки аккумуляторной бата­ реи наиболее точно можно судить по плотности электролита.

Однако управление процессом зарядки по плотности — задача практически трудноразрешимая вследствие сложности аппаратуры и системы.

Одним из более простых и часто встречающихся способов под­ зарядки является автоматическая подзарядка путем постоянного подключения к зарядному устройству. При этом необходимо предусматривать, чтобы режим постоянной подзарядки не при­ водил к «кипению» электролита.

П о п о л н е н и е р а с х о д н ы х б а к о в . Пополнение расход­ ных баков может быть автоматизировано двумя основными спо­ собами:

— путем периодической подкачки (или долива) баков из основ­ ных цистерн при помощи специальных автономных электронасо­ сов, включаемых по сигналу от реле управления;

•— путем постоянного пополнения с одновременным сливом избытка. Этот способ осуществляется в том случае, когда расход­ ные баки размещаются ниже резервных.

Таким же образом осуществляется пополнение маслом карте­ ров.

П о д д е р ж а н и е д в и г а т е л я в г о р я ч е м с о с т о я н и и . Для обеспечения «горячей готовности» двигателя с целью быстрого запуска и приема нагрузки прибегают либо к автоматическому прогреву от постоянного источника энергии, либо к автоматиче­ скому прогреву с помощью двигателя (т. е. к работе на холостом ходу или под нагрузкой «самопрогрев»). Последний способ хуже, так как при работе двигателя на холостом ходу значительно рас­ ходуется моторесурс, и он используется, как правило, как запас­

ной (аварийный).

В качестве источника энергии для подогрева воды и масла служат электроэнергия, горячая вода и мятый пар.

Автоматическое управление электронагревателями и прокачными насосами осуществляется с помощью температурных реле, контролирующих температуру в системах смазки и охлаждения.

301

При. прогреве целесообразно поддерживать температуру масла в пределах 40—50° С, температуру воды в пределах 50—60° С.

Рассмотрим типовую технологию автоматического выполнения операции обслуживания.

A. Автоматическое пополнение расходных баков.

1.Подается импульс о достижении минимального уровня в ба­ ке (от реле нижнего уровня).

2.Подключается автономный электронасос подкачки или кла­ пан долива.

3. Подается импульс о достижении максимального уровня

вбаке (от реле верхнего уровня).

4.Останавливается насос или закрывается клапан долива.

Б. Автоматическое поддержание в прогретом состоянии .нера­ ботающего двигателя.

1.Подается импульс о достижении минимально допустимого значения температуры в местах охлаждения (от температурного реле).

2.Включается насос прокачки.

3.По достижении заданного значения давления в системе включается нагревательное устройство.

4.Подается импульс о достижении верхнего значения темпера­ туры прогрева (от температурного реле).

5.Выключается насос прокачки.

B. Автоматическая подкачка воздушных баллонов.

1.Подается импульс о снижении давления в баллоне до мини­ мального.

2.Включается компрессор с электроприводом.

3. Подается импульс о достижении максимального давления

вбаллоне.

4.Останавливается компрессор.

Г. Автоматическая подзарядка аккумуляторных батарей.

1.Подается импульс о разрядке батарей.

2.Включается зарядное устройство.

3.Подается импульс о достижении необходимой степени за­ рядки батарей.

4.Выключается зарядное устройство.

§10.7. Требования к схемам автоматизации дизель-генераторов. Примеры систем автоматизации дизель-генераторов

Схемы автоматики дизель-генераторов выполняются: электри­ ческими на основе релейно-контактных элементов; электрическими на основе бесконтактных элементов;гпневматическими. До сих пор наибольшее распространение имеют релейно-контактные схемы.

Системы автоматики, выполняемые на основе бесконтактных элементов, например полупроводников, гораздо меньше по раз­ мерам, чем релейно-контактные, дают значительные преимущества, так как, в противоположность последним, мало чувствительны

302

к ударам и сотрясениям, потребляют меньше энергии. Поэтому" полупроводниковые схемы имеют будущее и начинают внедряться.

Также начинают внедряться схемы автоматики пневматического типа. Эти схемы отличает независимость от источника электри­ ческого питания, простота, дешевизна.

При анализе достоинств - и недостатков систем автоматики следует исходить из тактико-технических требований к ним. Эти требования предусматривают, в частности:

а) использование унифицированных средств автоматики, что рационально в отношении стоимости изготовления замены, ре­ монта и т. д.;

б) питание всех элементов типовых схем напряжением 24 в постоянного тока;

в) рациональную типовую технологию автоматизации дизелей, с одной стороны, отвечающую требованиям надежности управле­

z X

дизеля и генератора приведены в табл. 10.5.

Т а б л и ц а 10.5

О сн овн ы е д а н н ы е д и з е л ь -г е н е р а т о р а 15 Д -1 0 0 М

Система автоматики дизель-генератора 15Д-100М отвечает третьей степени автоматизации и включает:-

—систему регулирования скорости (схема регулятора Д-100 непрямого действия приведена на рис. 10.2);

—систему регулирования температуры (регулятор РТПД — дистанционный прямого действия — см. рис. 10.22 — перепускаетводу помимо водоводяного холодильника в случае, если темпера­ тура воды невысокая);

303.

—систему аварийной защиты и сигнализации;

—систему автоматического и дистанционного управления пуском нз состояния «горячего резерва», аварийным пуском из холодного состояния, остановкой, обслуживанием во время работы

истоянки.

Система автоматики включает датчики и исполнительные меха­ низмы, размещенные на ДГ и его системах, и релейно-контактные элементы логической схемы, размещенные в щите автоматического

идистанционного управления. Кроме того, в машинном зале рядом

сДГ устанавливается щит сигнализации и местного управления.

Система автоматизации включает следующие датчики (часть этих датчиков показана на рис. 10.25):-

—конечный выключатель на валоповоротном механизме ВПУ, допускающий пуск при поднятом валоповоротном устройстве;

—конечные выключатели, связанные с пусковой рукояткой дизеля. Конечный выключатель КРУ1 допускает пуск при поло­ жении рукоятки «Работа», КРУ2 снимает нагрузку при ручной остановке ДГ;

— конечные выключатели регулятора оборотов KPOl, КР02 ' и КРОЗ, которые обеспечивают пуск ДГ при затяжке пружины на число оборотов не ниже 400 об/мин, подготовку к пуску и выход

—реле уровня РУС-3, которое с помощью контактов ПУВ до­ пускает пуск при заполненной системе охлаждения и сигнализи­ рует о снижении уровня воды;

—температурные реле ТРК-55 (КР-2), устанавливаемые в масляном баке. С помощью этих реле разрешается повышение числа оборотов после прогрева или самопрогрева при темпера­ туре 40° С и более. В выходной магистрали внутреннего контура охлаждения одно из этих реле сигнализирует о перегреве при тем­

пературе 75° С, а другое останавливает ДГ (при температуре 85° С и более). В выходной масляной магистрали такого типа реле слу­ жит для остановки ДГ (при 85°С);

—реле давления в верхней магистрали системы смазки типа РДК-55 (КР-2), контролирующее предпусковую прокачку дизеля маслом (при 0,6 кгс/см2) ;

—реле давления масла 1РДМ останавливает дизель при пони­

жении давления масла ниже 0,65 кгс/см2, а реле ЗРДМ сигнализи­ рует о снижении давления масла (1,1 кгс/см2 и менее).

К исполнительным механизмам относятся: соленоид включения пускового воздуха СПВ, который подает сжатый воздух в систему пуска; электродвигатель регулятора оборотов ЭДР постоянного тока напряжением ПО в, обеспечивающий автоматическое и ди-

304

станционное управление скоростным режимом дизеля; электро­ магниты включения и выключения нагрузки и др.

На рис. 10.25 представлена упрощенная принципиальная схема пуска ДГ 15Д-100М со щита управления. Рассмотрим операцию пуска.

ДГ может быть запущен после выполнения следующих подго­ товительных операций:-

1.Переключатель управления режимов П установлен в поло­ жение 1.

2.Всережимная пружина регулятора оборотов затянута до по­

ложения, соответствующего минимальным оборотам холостого хода 400± 10 об/мин (микропереключатель КР01 замкнут).

3.Рукоятка управления установлена в положение «Работа» (КРУ1 замкнут).

4.Автомат выключения подачи топлива взведен (КТР замк­

нут) .

5.Предохранительные заслонки в наддувочном тракте открыты (КВМ31 и КВМ32 замкнуты).

6.Валоповоротное устройство поднято (ВПУ замкнут).

7. Масло в картере нагрето до температуры 50—60° С (2РТМ замкнут).

8. Водяная система заполнена водой (контакты РУВ замкну­

ты) .

При нажатии на кнопку «Пуск» включается реле 1РП и контак­ тор 1КП. Реле 1РП одним контактом самоудержпвается, вторым включает реле времени 1РВ для контроля длительности предпуско­ вой прокачки дизеля маслом.

Контактор 1КП своими контактами включает разрешающий клапан пуска (на схеме не показан) и магнитный пускатель масло­ прокачивающего насоса для предпусковой прокачки дизеля мас­ лом (па схеме не показан); подготавливает цепь для включения соленоида пуска воздуха СПВ; включает контактор топливопод­ качивающей помпы для предпусковой прокачки дизеля топливом

(на схеме не показан).

Разрешающий клапан пуска открывает доступ воздуха к манев­

ровому клапану дизеля.

При включении маслопрокачивающего насоса и достижении давления в верхнем масляном коллекторе 0,3—0,4 кгс/см2 замы­ кается реле давления 1РДМ, включается соленоид пуска воз­ духа СПВ и реле времени 2РВ, одновременно отключается реле

времени 1РВ.

Соленоид пуска воздуха СПВ открывает доступ сжатого воз­ духа давлением 6 кгс/см2 в пневматический сервомотор, поршень которого поворачивает рычаг маневрового клапана. При этом открывается доступ пускового воздуха давлением 18 кгс/см2-к ди­ зелю. При 80—100 об/мин дизель начинает работать на жидком топливе, в результате чего число оборотов повышается до. 400 об/мин.

306

Если в ^процессе запуска дизель-генератора через 15 сек после включения маслопрокачивающего насоса давление масла не дости­ гает 0,3—0,4 кгс/см2, замыкается контакт реле 1РВ и включается реле 10РП, которое своим контактом отключает реле 1РП и кон­ тактор 1КП, и процесс запуска прерывается. Если через 20 сек после замыкания контакта 1РДМ дизель не наберет 400 об/мин и давление масла не достигнет 0,6—0,7 кгс/см2, контакт реле 2РВ (с выдержкой времени) включает реле 10РП, и процесс пуска пре­ рывается. При нормальном запуске, когда число оборот.ов дизеля достигает 400 об/мин, замыкается контакт РЦ1 центробежного реле, отрегулированный на замыкание при 350—250 об/мин, и подготавливается цепь включения реле 2РП и контактора 2КП.

При достижении давления масла 0,6—0,7 кгс/см2 замыкается контакт реле давления ЗРДМ и включаются реле 2РП и контак­ тор 2КП. Реле 2РП отключает пусковую схему и включает реле 9РП и ЗРВ. Реле 9РП через реле 1РСД включает электродвига­ тель ЭДР регулятора числа оборотов на подъем оборотов дизеля. Реле ЗРВ контролирует длительность подъема оборотов и дает импульс на остановку ДГ, если в течение 60 сек номинальное число оборотов не будет достигнуто. При 740 об/мин замыкается контакт РЦ2, включаются реле 7РП1 и 7РП2, Реле 7РП1 отклю­ чает реле 9РП, прекращает подъем оборотов и включает защиту дизеля от понижения давления масла. Реле 7РП2 включает систе­ му самосийхронизации генератора.

Схему автоматики дизель-генератора 15Д-100М можно рассмат­ ривать как типовую для дизель-генераторов мощностью 1000 кет и выше. Недостатком схемы является тот факт, что питание систе­ мы автоматики рассчитано на напряжение ПО в. Это не позволяет использоватв-типовые элементы, рассчитанные на 24 в, хотя и уве­ личивает'надежность работы схемы.

Система автоматизации дизель-генератора типа АС мощностью 320 кет

Система автоматики дизель-генератора отвечает третьей сте­ пени автоматизации.

Датчики, усилительные и исполнительные устройства системы управления установлены на дизель-генераторе и его системах. Логические элементы системы управления размещены в щйте управления ЩАУ АС, а также в блоках:

—управления компрессором АК-2-150 (или АКД-2),

—управления топливоподкачивающим насосом,

—управления электронагревателями системы «горячего ре­ зерва»,

— питания системы автоматики. Эти блоки выполнены в виде настенных шкафов.

Наглядная схема регулятора скорости непрямого действия [9] представлена на рис. 10.26.

В случае, если частота вращения отклоняется от установивше­ гося режима, центробежный измеритель скорости 31—33 передви­ гает золотник, который своим буртиком 37 открывает окно в по­ лость сервопоршня 26. Сервопоршень следящего типа передви­ гается под действием давления масла или пружин 25 до тех пор, пока окно не будет перекрыто. При этом подача топлива изме­ няется и приводится в соответствие с новой нагрузкой. Золотник соединен с катарактом 9 при помощи рычага пружин. Передвиже­ ние сервопоршня приводит также к изменению положения плун­ жера 21 посредством рычагов жесткой обратной связи 14, которая уменьшает действие основного сигнала. При пуске дизеля пере­ движение золотника и, следовательно, сервопоршня в сторону уве­ личения подачи топлива ограничивается штоком гидроупора 5. Поршень гидроупора 2 под действием давления масла от кла­ пана, управляемого электромагнитом (от электрогидроклапа­ на ЭГК или элёктропневмоклапана ЭПК), при пуске дизеля пере­ двигается влево, ограничивая передвижение рычага 11 и золот­ ника 36.

В дальнейшем при наборе дизелем числа оборотов масло из цилиндра 1 гидроупора стравливается и поршень 2 возвращается пружинами 3 и 4 в исходное положение. Дизель-генератор наби­ рает число оборотов, соответствующее номинальной регуляторной характеристике.

Регулятор температуры прямого действия установлен в трубо­ проводе воды на выходе из дизеля и на входе в водоводяной холодильник. При невысокой температуре выходящей воды поток,

308