柴油发电机组自动起动/停车程序控制实例

我国建造的地下工程应急电源多采用135系列的柴油发电机组,与其配套的自动起、停控制装置为zk-135型。这种控制器的工作原理如图1所示。下面以zk-135型应急发电机组自动控制装置为例,说明柴油发电机组自动起停车控制过程。
135型柴油发电机是电动起动方式,由蓄电池供电给“起动电动机”,后者通过离合器带动柴油发电机旋转,起动成功后,起动电动机通过离合器自动与柴油发电机转轴脱离,并断电停转。起动的关键是控制油门和起动电动机,使柴油发电机运转并加速。
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图1 zk-135型应急柴油发电机组自动起动控制原理图
1.zk-135控制装置的功能
当主电网失电后,经0~60s(可调)延时确认,该装置立即投入工作,进行自动起动控制。若一次起动成功,从起动开始经10s左右,就可以使发电机建立正常电压,并向应急电网供电。若一次起动不成功,可以在30s内自动控制起动三次,以保证起动成功的最大可能性。若三次起动均失败,装置停止工作,发出声光报警。正常运行中,油压、水温不符合要求时,亦给出报警信号。
当主电网恢复供电以后,自动装置立即使应急发电机停车,一切恢复原始状态,以备下次工作。
2.135系列应急发电柴油发电机自起动及停机的程序
(1)电网失电后经延时确认,开始自起动操作。
(2)将油门杆拉到“低速”位置。
(3)经6s延时,起动电动机得电,定时运行4s,起动柴油发电机。
(4)柴油发电机起动发火后,将油门杆拉到“全速”位置,柴油发电机加速直到额定转速建立电压,应急发电机向电网供电。
(5)起动成功后,设置柴油发电机滑油低压、冷却水高温监视。
(6)一次起动不成功,可以连续三次起动。若三次均失败,发出声光报警。
(7)主电网复电后或柴油发电机三次起动均失败,应急发电机自动停机,将油门杆自行拉到“停机”位置,控制电路复位,以备再次执行应急任务。
3.主要元件及环节(参见图1)
(1)延时继电器。
kt1:用于控制主电网失压到本装置投入工作的延时,可在0~60s内任意整定。一般整定为2s。
kt3:三次起动总计时,并通过k5接通报警电路。其延时约32~35s,大于连续三次起动时间之和。
kt4:控制两次起动间的时间间隔(6s)。
kt5:控制每次起动时,起动电动机运转的持续时间(4s)。
(2)执行电动机m(直流)。用来控制油门杆的位置,它通过蜗轮蜗杆带动一组凸轮sa,控制a、b、c、d四组触头的开闭。
(3)速度继电器ks:
当 n<250r/250r/min时,触头20-21闭合;
当 n>60000r/min时,触头20-14闭合;
当250r/minin<n<600r/n<600r/min时,动触头悬空。
(4)温空继电器和压力继电器。
温度继电器kte:当冷却水温正常时,常开触头断开,冷却水温高(可以整定)时闭合。
压力继电器kp:当滑油压力低时,常闭触头闭合,油压高时断开。
(5)起动环节。起动环节由继电器kt4、kt5和k6组成。kt4和kt5作用已如前述,k6是一个中间继电器,用来控制起动电动机的接触器km。这个起动环节环节的工作规律如下所示:
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4.工作过程简述(见图1)
原始状态:柴油发电机油门杆控制电机m处于“停机”位置,凸轮开关a闭合,b、c、d均断开,ks常闭触头闭合,其余各继电器均如图示状态。准备工作时,将开关qs合上。
若主电网失电,各主发电机的主开关qf的辅助触头均闭合,k1得电,经kt1延时,开始自起动操作。
(1)一次起动成功的过程:
①kt1延时后,kt2得电,开始计时(550s),准备三次起动失败后控制报警和系统复位。kt3得电,计三次起动所需时间(32s左右)。k7得电,它的三个常开触头分别使:m获得励磁;20-21号电路被暂时短接;k2得电。k2得电后,使执行电动机m正转,将油门拉杆拉到“低速”位置。同时,凸轮开关sa使a断开,b、c、d均闭合,所以m仍有励磁。但k2因a断开而失电,k2触头复位,m的电枢短接制动,准确停于“低速”位置。
②与此同时,kt4有电,延时6s(在延时内油门已处于“低速”),k6得电。接通km,由接触器km的触头接通起动电动机(图中未画这一部分),开始起动。
③与k6得电的同时,kt5也得电,延时4s使kt4失电。起动环节复位,起动电动机断电。
④柴油发电机在起动电动机起动下发火运行,转速上升,当达到250r/min时;速度继电器ks常闭触头断开,使21号电路失电,其所控各继电器均复位。
⑤当转速上升到600~700r/min时,ks常开触头闭合,k4得电。k4有两个触头:常开触头k4闭合,使k2得电,再次接通m正转,直到把油门杆拉到“全速”位置。这时凸轮开关b、断开,c、d闭合,使k2释放,m 短接制动。油门处于“全速”,柴油发电机逐渐加速到全速运行并向应急电网供电。k4另一个转换触头接通9-17号电路,使报警继电器k5处于准备工作状态,若出现滑油压力低或冷却水温高时,由kp或kte动作,使k5得电,接通声光报警电路。
(2)三次起动的控制:若一次起动未成功,则速度继电器ks仍处于原位。当起动时间超过4s,柴油发电机还没发火,则kt4的常闭触头断开,使起动环节复位。一旦复位,kt4又得电,经6s后,第二次起动又开始,所以每次起动时间间隔为6s,起动电动机运转时间为4s,三次起动总时间为30s。若第三次又失败,则kt3延时(32s左右)结束,切断起动环节同时接通k5发出起动失败报警。
(3)应急柴油发电机组的停机及控制系统复位:
①三次起动失败后,系统复位的过程:当起动过程进行50s后,kt2延时结束,kt2的常闭触头断开22、23号电路,kt3断电,警报信号停止,同付,因kt2恒有电,故使起动环节断电而且形成阻塞,必须手动断开电源开关qs,系统才能复位。kt2的常开触头闭合,使k3有电。k3的转换触头接通m反转的电路,将油门杆拉回“停机”位置。此时,凸轮触头c、d断开,k3失电,m停转。
继电器k8的作用:k8的常开触头与凸轮开关的触头d并联,当油门杆拉回到“停机”位置时,因c、d被断开,使k3复位,k8也失电,由于与k8线圈并联电容c2的作用,将使k8的释放稍有延时,以便在凸轮触头d断开时,仍短时地提供m的磁场,使m可以获得较好的制动效果。
②在应急柴油发电帆组运行中,若主电网恢复供电,应急发电机自动退出工作的过程是:当主电网复电时,k1失电、复位,其常闭触头使k3得电,以后的过程同上所述。m反转,将油门杆拉到“停机”位置,柴油发电机因失去供油,自动停机。k1的常开触点断开20号电路,使整个装置复位。
(4)运行监视:当起动成功后,由ks使k4得电,接通9-17号电路,接入滑油压力和冷却水温的监视,两者任一个出现超限不正常时,均将使k5得电,发出声光报警。
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