В работе судовых электростанций автоматические системы управления дизель-генераторами обеспечивают пуск:
Дизель запускается сжатым воздухом давлением 3 МПа. Электрическая схема управления дизель-генератором (рис. 1) питается постоянным током напряжением 24 В от аккумуляторных батарей и от навешенного на главный двигатель зарядного генератора.
Схема автоматического запуска готова к работе при включении автоматов Q1, Q2, Q3 и установке переключателя S1 в положение 1 «Авто-запуск». В случае уменьшения напряжения или частоты тока сети ниже допустимых значений получает питание катушка реле К1, в цепи которой замыкаются контакты реле напряжения валогенератора К2.1 и промежуточного реле частоты тока К3.1. Катушка К2 и К3 включены на шины ГЭРЩ (на схеме не показаны).
Автоматический запуск возможен также при выходе из строя второго дизель-генератора, контакт К4 аварийного реле которого включен параллельно контактам К2.1 и К3.1.
Контакты реле К1 замыкаются в цепи питания электродвигателя M1 маслопрокачивающего насоса. Дизель прокачивается маслом, и в смазочной системе создается давление, приводящее к срабатыванию реле давления S2. Одновременно с помощью электромагнита Y1 снимается защелка электромагнита остановки (стоп-устройства).
Регулятор скорости К5 включает контактор К14. Электродвигатель М2 устанавливает рейку топливного насоса на режим пуска. При замыкании контакта К1.3 получают питание реле времени запуска К15, осуществляющее блокировку пуска по времени, и катушка реле разрешения пуска К7.
Контакт К7.1 включает электромагнит Y2 подачи пускового воздуха, дизель начинает вращаться. Если запуск прошел нормально и дизель перешел на работу на топливе, в цепи катушки реле К10 замыкается контакт реле К8. Контакт К10.2 в цепи реле К1 размыкается.
Последнее своим главным контактом К1.1 отключает электродвигатель прокачки маслом, а контактом К1.3 разрывает цепь питания катушек реле К15 и К7. Реле К7, отключаясь, обесточивает электромагнит Y2. Подача пускового воздуха к дизелю прекращается. Реле К15 возвращается в исходное положение. Катушки реле скорости К5, К8, К9 на схеме не показаны.
По мере возрастания частоты вращения дизеля замыкается контакт реле К9, включающий реле К11 и К12.
Контакт К11.1 отключает реле увеличения частоты вращения К13, контакты реле К12 включают цепи сигнализации и защиты по минимальному давлению масла (на схеме не показаны). Повышение частоты вращения прекращается, так как контакт К13.1 останавливает электродвигатель М2 регулятора скорости дизеля, размыкаясь в цепи его якоря. Дизель-генератор работает с установившейся частотой вращения.
Системы автоматического запуска вспомогательного ДГ
На современных судах широко распространены системы автоматического стартерного запуска дизель-генераторов (рис. 2). Управление дизель-генераторами осуществляется через магнитную станцию автоматического пуска.
В процессе эксплуатации выключатель Q включен, на ГЭРЩ горит сигнальная лампа Н1, свидетельствующая о наличии питания станции автоматического запуска. С помощью переключателя S1 на пульте управления в рубке и на ГЭРЩ один из дизель-генераторов подготавливают к автоматическому запуску, другим дизель-генератором одновременно управляют дистанционно или вручную с местного пульта управления.
При снижении или исчезновении напряжения на ГЭРЩ через контакты реле К7—К9 (катушки их не показаны) схема автоматического запуска подключается к аварийной аккумуляторной батарее. Реле К1 и К2 мгновенно срабатывают и включают питание накала свечей R1, R2 дизель-генераторов. Затем с выдержкой времени в 7—9 с замыкается контакт реле времени К2.2 в цепи питания катушки реле времени К3 и звонка Н2. Реле К3 мгновенно одним контактом К3.1 замыкает цепь катушки контактора К5 или К6. Контактор включает реле стартера К10 соответствующего дизеля. Стартер вращает дизель, который затем переходит на работу на топливе.
Контакт К11 или К12 реле скорости соответствующего дизеля разомкнется при достижении дизелем частоты вращения около 500 об/мин. Через 5—6 с от начала запуска контакт К3.2 замкнет цепь катушек реле К4, которое, сработав, разорвет цепь катушек реле К1 и K2. Схема автоматического запуска обесточится и будет подготовлена к повторному действию.
Если дизель не запустился, его повторный пуск произойдет только после полной остановки, т. е. когда контакты реле К11 и К12 окажутся замкнутыми. В случае запуска дизеля на выводах генератора появится напряжение, в результате чего реле напряжения К7 или К8 сработает и разорвет цепь питания схемы запуска.
Автоматический пуск АДГ
В состав схемы автоматического пуска аварийного дизель-генератора и приема нагрузки (рис. 3) входят:
При подготовке схемы к действию (см. рис. 3) включается автоматический выключатель Q1. При исчезновении напряжения на шинах ГЭРЩ теряют питание реле К1 и К2 и контакторы К11 и K12. Гаснет сигнальная лампа Н1. Реле К1 своим размыкающим контактом К1.2 через замыкающий контакт реле времени К2.1 подает питание двигателю масляного насоса М2 и включает звуковой сигнал Н2.
Если через 3 с напряжение на шинах ГЭРЩ не восстановится, реле времени К2, переключая свои контакты, отключит двигатель М2 и подаст питание двигателю подачи топлива М3 и двигателю М4 программного реле. Двигатель М3, проработав 3 с, устанавливает пусковую подачу топлива. В начале работы двигателя М4 программного реле замыкает контакт S1 и получает питание реле пуска К4, которое включает реле стартера К3, а последнее — стартер M1.
Если запуск дизеля осуществился, то срабатывает реле удавшегося запуска К5, катушка которого включена на выводы навешенного генератора G2. Реле К5 своим размыкающим контактом К5.1 лишит питания реле пуска К4, которое в свою очередь отключит стартер M1 и прервет цепи питания звукового сигнала Н2.
Замыкающий контакт реле К5.2 вновь включит двигатель М3 в сторону увеличения подачи топлива. При достижении полной подачи топлива, соответствующей нормальной частоте вращения дизеля, контакт конечного выключателя S6 включит реле нормальной частоты вращения К6, а последнее своим размыкающим контактом К6.1 отключит двигатель М3.
Замыкающий контакт К6.2 подаст питание реле подключения нагрузки К7, которое включает реле К8, а последнее — контактор К13, подключающий 50 % нагрузки к шинам аварийного дизель-генератора. Двигатель М4 программного реле продолжает вращаться, получая питание через контакты S5 и К5.3. Примерно через 30 с после начала работы системы автозапуска замкнется контакт S3 программного реле, включающий реле К9, а последнее контактор К11. К шинам аварийного дизель-генератора подключается вторая половина потребителей. Так как при этом открывается контакт S5 программного реле, то его двигатель М4 останавливается в положении готовности к работе в следующем цикле запуска дизель-генератора.
Контакт S1 программного реле включается трижды через промежутки времени в 3 с. В случае если первый пуск не состоится, происходят еще два повторных включения стартера. После трех неудачных попыток запустить дизель-генератор контакт S4 программного реле размыкается, и двигатель М4 останавливается.
Звуковой сигнал продолжает работать, так как реле К5 не включилось. Программное реле устанавливается в исходное положение включением двигателя М4 с помощью кнопочного выключателя S8 и работой его до момента замыкания контакта S4 и размыкания контакта S5.
При восстановлении напряжения на шинах ГЭРЩ обеспечивается автоматическое переключение нагрузки с щита аварийного дизель-генератора на ГЭРЩ. В этом случае получают питание реле К1 и К2, а схема управления автозапуском обесточивается.
Отключаются реле К8 и контактор К13, что вызывает отключение нагрузки от шин щита аварийного дизель-генератора G1. Через размыкающий контакт К13.2 получает питание реле К10 и, следовательно, контактор К12, подключающий нагрузку к ГЭРЩ. Аварийный дизель-генератор останавливают вручную. При этом теряет питание реле К5, которое своим размыкающим контактом включает лампу Н1, сигнализирующую о готовности системы к автоматическому пуску дизель-генератора.
Автоматический контроль и защита судовой электростанции
На современных судах выполняются автоматический контроль и защита агрегатов судовой электростанции и сети при помощи системы с применением микроЭВМ. Система осуществляет: контроль и защиту генераторов; контроль и защиту первичных двигателей; контроль и защиту сетей; индикацию результатов контроля и неисправностей.
Основными элементами микроЭВМ являются: микропроцессор с программируемой логикой; оперативная память; устройства управления вводом-выводом. Система выполнена в виде функционально законченных блоков, объединенных в устройства по каждому объекту электростанции. Реализация различных операций по времени в микроЭВМ выполняется на принципе программируемой логики число-импульсным методом. Блоки имеют некоторое число структурных схем программируемых каналов, каждый из которых предназначен для контроля одного параметра или для защиты агрегата от какой-то одной неисправности. В каждом канале используются сигналы различной частоты через определенные временные интервалы. Временная программа сигналов предназначена для защиты от помех и от ложных срабатываний датчиков.
Блок защиты генераторов обеспечивает защиту каждого генератора от перегрузки по току, тока короткого замыкания и обратной мощности при параллельной работе.
Блок защиты судовой сети предохраняет от обрыва фаз, перенапряжения, снижения напряжения и частоты тока.
Блок защиты первичных двигателей осуществляет контроль и защиту дизелей при отклонении параметров работы их систем и ответственных узлов.
Система предусматривает деление всех контролируемых неисправностей на две группы. К первой группе относятся отклонения технического состояния дизеля, которые требуют ускоренного его выключения из работы (например, упало давление масла в смазочной системе дизеля). В результате система контроля и защиты меняет режим работы всей электростанции с автоматическим запуском резервного дизель-генератора. К второй группе относятся неисправности, допускающие определенную задержку включения резервного дизель-генератора.
Световая сигнализация осуществляется светодиодами. При появлении сигнала о неисправности или при отклонении параметра на соответствующий светодиод поступает пульсирующее напряжение частотой 1 Гц, сигнализируя мигающим светом.
Система с применением микроЭВМ имеет автоматическую проверку состояния электроники основных блоков при помощи тактовых импульсов повышенной частоты с часовым интервалом следования. По импульсу на все каналы подаются контрольные сигналы, имитирующие предельные значения рабочих параметров электронных элементов. Через промежуток времени, предусмотренный для процесса проверки, автоматически прекращается контроль состояния элементов, и система возвращается в обычный рабочий режим.
- одного из основных дизель-генераторов в случае увеличения нагрузки свыше 80 % мощности работающего генератора;
- основного дизель-генератора и перевод на него нагрузки с валогенератора во время маневровых режимов работы судна, когда значительно изменяются напряжение и частота тока на шинах ГЭРЩ;
- одного резервного дизель-генератора;
- аварийного дизель-генератора при чрезмерном понижении или исчезновении напряжения на шинах основной станции. Время запуска при этом не должно превышать 15 с.
Дизель запускается сжатым воздухом давлением 3 МПа. Электрическая схема управления дизель-генератором (рис. 1) питается постоянным током напряжением 24 В от аккумуляторных батарей и от навешенного на главный двигатель зарядного генератора.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматического пуска аварийного дизель-генератора
Схема автоматического запуска готова к работе при включении автоматов Q1, Q2, Q3 и установке переключателя S1 в положение 1 «Авто-запуск». В случае уменьшения напряжения или частоты тока сети ниже допустимых значений получает питание катушка реле К1, в цепи которой замыкаются контакты реле напряжения валогенератора К2.1 и промежуточного реле частоты тока К3.1. Катушка К2 и К3 включены на шины ГЭРЩ (на схеме не показаны).
Автоматический запуск возможен также при выходе из строя второго дизель-генератора, контакт К4 аварийного реле которого включен параллельно контактам К2.1 и К3.1.
Контакты реле К1 замыкаются в цепи питания электродвигателя M1 маслопрокачивающего насоса. Дизель прокачивается маслом, и в смазочной системе создается давление, приводящее к срабатыванию реле давления S2. Одновременно с помощью электромагнита Y1 снимается защелка электромагнита остановки (стоп-устройства).
Регулятор скорости К5 включает контактор К14. Электродвигатель М2 устанавливает рейку топливного насоса на режим пуска. При замыкании контакта К1.3 получают питание реле времени запуска К15, осуществляющее блокировку пуска по времени, и катушка реле разрешения пуска К7.
Контакт К7.1 включает электромагнит Y2 подачи пускового воздуха, дизель начинает вращаться. Если запуск прошел нормально и дизель перешел на работу на топливе, в цепи катушки реле К10 замыкается контакт реле К8. Контакт К10.2 в цепи реле К1 размыкается.
Последнее своим главным контактом К1.1 отключает электродвигатель прокачки маслом, а контактом К1.3 разрывает цепь питания катушек реле К15 и К7. Реле К7, отключаясь, обесточивает электромагнит Y2. Подача пускового воздуха к дизелю прекращается. Реле К15 возвращается в исходное положение. Катушки реле скорости К5, К8, К9 на схеме не показаны.
По мере возрастания частоты вращения дизеля замыкается контакт реле К9, включающий реле К11 и К12.
Контакт К11.1 отключает реле увеличения частоты вращения К13, контакты реле К12 включают цепи сигнализации и защиты по минимальному давлению масла (на схеме не показаны). Повышение частоты вращения прекращается, так как контакт К13.1 останавливает электродвигатель М2 регулятора скорости дизеля, размыкаясь в цепи его якоря. Дизель-генератор работает с установившейся частотой вращения.
Системы автоматического запуска вспомогательного ДГ
На современных судах широко распространены системы автоматического стартерного запуска дизель-генераторов (рис. 2). Управление дизель-генераторами осуществляется через магнитную станцию автоматического пуска.
Рис. 2. Принципиальная схема стартерного запуска дизель-генератора ДГА-25;
M1, М2 — стартеры типа СТ-25;
GB1, GB2 — аккумуляторные батареи типа СТЭ-128
M1, М2 — стартеры типа СТ-25;
GB1, GB2 — аккумуляторные батареи типа СТЭ-128
В процессе эксплуатации выключатель Q включен, на ГЭРЩ горит сигнальная лампа Н1, свидетельствующая о наличии питания станции автоматического запуска. С помощью переключателя S1 на пульте управления в рубке и на ГЭРЩ один из дизель-генераторов подготавливают к автоматическому запуску, другим дизель-генератором одновременно управляют дистанционно или вручную с местного пульта управления.
При снижении или исчезновении напряжения на ГЭРЩ через контакты реле К7—К9 (катушки их не показаны) схема автоматического запуска подключается к аварийной аккумуляторной батарее. Реле К1 и К2 мгновенно срабатывают и включают питание накала свечей R1, R2 дизель-генераторов. Затем с выдержкой времени в 7—9 с замыкается контакт реле времени К2.2 в цепи питания катушки реле времени К3 и звонка Н2. Реле К3 мгновенно одним контактом К3.1 замыкает цепь катушки контактора К5 или К6. Контактор включает реле стартера К10 соответствующего дизеля. Стартер вращает дизель, который затем переходит на работу на топливе.
Контакт К11 или К12 реле скорости соответствующего дизеля разомкнется при достижении дизелем частоты вращения около 500 об/мин. Через 5—6 с от начала запуска контакт К3.2 замкнет цепь катушек реле К4, которое, сработав, разорвет цепь катушек реле К1 и K2. Схема автоматического запуска обесточится и будет подготовлена к повторному действию.
Если дизель не запустился, его повторный пуск произойдет только после полной остановки, т. е. когда контакты реле К11 и К12 окажутся замкнутыми. В случае запуска дизеля на выводах генератора появится напряжение, в результате чего реле напряжения К7 или К8 сработает и разорвет цепь питания схемы запуска.
Автоматический пуск АДГ
В состав схемы автоматического пуска аварийного дизель-генератора и приема нагрузки (рис. 3) входят:
- реле напряжения К1 и реле времени К2, осуществляющие контроль напряжения на шинах ГЭРЩ. При исчезновении напряжения эти реле включают систему автозапуска и обеспечивают предварительную прокачку дизеля маслом;
- M1—стартер, включаемый с помощью реле стартера К3 и реле пуска К4;
- G2— генератор постоянного тока, приводимый во вращение дизель-генератором. Он служит для зарядки аккумуляторной батареи. Схемы зарядной станции и обмотки возбуждения машин на рис. 3 не показаны;
- М2 — двигатель масляного насоса для предварительной прокачки масла;
- К5—реле удавшегося запуска, срабатывающее при достижении дизелем частоты вращения 500—600 об/мин. Это реле подает импульс на отключение стартера и дальнейшее увеличение подачи топлива с помощью двигателя подачи топлива М3;
- Q1, S9, S7 — соответственно выключатель автоматический аварийного генератора G1, выключатель ручной прокачки масла и выключатель звукового сигнала Н2;
- К6—реле нормальной частоты вращения, срабатывающее после замыкания контакта конечного выключателя подачи топлива S6 при нормальной частоте вращения дизель-генератора. Это реле включает реле подключения нагрузки К7, в результате чего обеспечивается прием 50 % нагрузки. Включение и выключение элементов схемы в заданной последовательности осуществляются программным реле времени, имеющим двигатель М4 и пять контактов S1—S5. Диаграмма замыкания контактов приведена на рис. 4.
Рис. 3. Принципиальная схема автопуска дизель-генератора ДГР 100/750
При подготовке схемы к действию (см. рис. 3) включается автоматический выключатель Q1. При исчезновении напряжения на шинах ГЭРЩ теряют питание реле К1 и К2 и контакторы К11 и K12. Гаснет сигнальная лампа Н1. Реле К1 своим размыкающим контактом К1.2 через замыкающий контакт реле времени К2.1 подает питание двигателю масляного насоса М2 и включает звуковой сигнал Н2.
Если через 3 с напряжение на шинах ГЭРЩ не восстановится, реле времени К2, переключая свои контакты, отключит двигатель М2 и подаст питание двигателю подачи топлива М3 и двигателю М4 программного реле. Двигатель М3, проработав 3 с, устанавливает пусковую подачу топлива. В начале работы двигателя М4 программного реле замыкает контакт S1 и получает питание реле пуска К4, которое включает реле стартера К3, а последнее — стартер M1.
Если запуск дизеля осуществился, то срабатывает реле удавшегося запуска К5, катушка которого включена на выводы навешенного генератора G2. Реле К5 своим размыкающим контактом К5.1 лишит питания реле пуска К4, которое в свою очередь отключит стартер M1 и прервет цепи питания звукового сигнала Н2.
Рис. 4. Диаграмма замыканий контактов программного реле времени
Замыкающий контакт реле К5.2 вновь включит двигатель М3 в сторону увеличения подачи топлива. При достижении полной подачи топлива, соответствующей нормальной частоте вращения дизеля, контакт конечного выключателя S6 включит реле нормальной частоты вращения К6, а последнее своим размыкающим контактом К6.1 отключит двигатель М3.
Замыкающий контакт К6.2 подаст питание реле подключения нагрузки К7, которое включает реле К8, а последнее — контактор К13, подключающий 50 % нагрузки к шинам аварийного дизель-генератора. Двигатель М4 программного реле продолжает вращаться, получая питание через контакты S5 и К5.3. Примерно через 30 с после начала работы системы автозапуска замкнется контакт S3 программного реле, включающий реле К9, а последнее контактор К11. К шинам аварийного дизель-генератора подключается вторая половина потребителей. Так как при этом открывается контакт S5 программного реле, то его двигатель М4 останавливается в положении готовности к работе в следующем цикле запуска дизель-генератора.
Контакт S1 программного реле включается трижды через промежутки времени в 3 с. В случае если первый пуск не состоится, происходят еще два повторных включения стартера. После трех неудачных попыток запустить дизель-генератор контакт S4 программного реле размыкается, и двигатель М4 останавливается.
Звуковой сигнал продолжает работать, так как реле К5 не включилось. Программное реле устанавливается в исходное положение включением двигателя М4 с помощью кнопочного выключателя S8 и работой его до момента замыкания контакта S4 и размыкания контакта S5.
При восстановлении напряжения на шинах ГЭРЩ обеспечивается автоматическое переключение нагрузки с щита аварийного дизель-генератора на ГЭРЩ. В этом случае получают питание реле К1 и К2, а схема управления автозапуском обесточивается.
Отключаются реле К8 и контактор К13, что вызывает отключение нагрузки от шин щита аварийного дизель-генератора G1. Через размыкающий контакт К13.2 получает питание реле К10 и, следовательно, контактор К12, подключающий нагрузку к ГЭРЩ. Аварийный дизель-генератор останавливают вручную. При этом теряет питание реле К5, которое своим размыкающим контактом включает лампу Н1, сигнализирующую о готовности системы к автоматическому пуску дизель-генератора.
Автоматический контроль и защита судовой электростанции
На современных судах выполняются автоматический контроль и защита агрегатов судовой электростанции и сети при помощи системы с применением микроЭВМ. Система осуществляет: контроль и защиту генераторов; контроль и защиту первичных двигателей; контроль и защиту сетей; индикацию результатов контроля и неисправностей.
Основными элементами микроЭВМ являются: микропроцессор с программируемой логикой; оперативная память; устройства управления вводом-выводом. Система выполнена в виде функционально законченных блоков, объединенных в устройства по каждому объекту электростанции. Реализация различных операций по времени в микроЭВМ выполняется на принципе программируемой логики число-импульсным методом. Блоки имеют некоторое число структурных схем программируемых каналов, каждый из которых предназначен для контроля одного параметра или для защиты агрегата от какой-то одной неисправности. В каждом канале используются сигналы различной частоты через определенные временные интервалы. Временная программа сигналов предназначена для защиты от помех и от ложных срабатываний датчиков.
Блок защиты генераторов обеспечивает защиту каждого генератора от перегрузки по току, тока короткого замыкания и обратной мощности при параллельной работе.
Блок защиты судовой сети предохраняет от обрыва фаз, перенапряжения, снижения напряжения и частоты тока.
Блок защиты первичных двигателей осуществляет контроль и защиту дизелей при отклонении параметров работы их систем и ответственных узлов.
Система предусматривает деление всех контролируемых неисправностей на две группы. К первой группе относятся отклонения технического состояния дизеля, которые требуют ускоренного его выключения из работы (например, упало давление масла в смазочной системе дизеля). В результате система контроля и защиты меняет режим работы всей электростанции с автоматическим запуском резервного дизель-генератора. К второй группе относятся неисправности, допускающие определенную задержку включения резервного дизель-генератора.
Световая сигнализация осуществляется светодиодами. При появлении сигнала о неисправности или при отклонении параметра на соответствующий светодиод поступает пульсирующее напряжение частотой 1 Гц, сигнализируя мигающим светом.
Система с применением микроЭВМ имеет автоматическую проверку состояния электроники основных блоков при помощи тактовых импульсов повышенной частоты с часовым интервалом следования. По импульсу на все каналы подаются контрольные сигналы, имитирующие предельные значения рабочих параметров электронных элементов. Через промежуток времени, предусмотренный для процесса проверки, автоматически прекращается контроль состояния элементов, и система возвращается в обычный рабочий режим.
