"Новости Электротехники" Системы автоматического управления дизель-электрическими агрегатами.

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №3(3) 2000


	Системы автоматического управления дизель-электрическими агрегатами. Григорий Матвеев, инженер, Борис Мезенцев, к.т.н., инженер ОАО “ПО Элтехника”, Санкт-Петербург Одной из важных и интересных проблем как для производителей, так и для потребителей электротехнического оборудования является современный подход к автоматизации дизель-электрических агрегатов (ДЭА), применяемых в различных отраслях промышленности в качестве автономных, резервных или аварийных источ-ников электроэнергии. Этой публикацией мы открываем цикл статей, посвященных вопросам разработки комплектных устройств, используемых для аварийных дизель-электрических станций. В восьмидесятые годы предприятия Советского Союза производили в год около 40 тысяч ДЭА различной мощности и с разными степенями автоматизации. К настоящему времени это количество уменьшилось на порядок и, по различным оценкам, составляет от 3 до 4 тысяч ДЭА в год. Продолжительный спад производства, распад СССР, в результате которого ряд основных производителей ДЭА и систем управления оказались в странах Балтии и на Украине, привели к резкому сокращению выпуска ДЭА и систем управления непосредственно в Российской Федерации. Тем не менее, потребность заводов-изготовителей ДЭА в системах управления не исчезла. Требуют замены и устаревшие системы управления нескольких сотен тысяч ДЭА, построенные на релейной основе с использованием элементов транзисторно-транзисторной логики . Таким образом, сформировался спрос на системы управления, построенные на базе современных средств автоматизации. При этом наиболее верным решением представляется комплексный подход к производству сложного электротехнического оборудования. ОАО “ПО Элтехника” в тече-ние нескольких лет занимается разработкой систем автоматизирован-ного и автоматического контроля и управления агрегатами и технологическими процессами. Мы производим и поставляем современные средства управления ДЭА любой степени автоматизации по ГОСТ 14228-80, а также выполняем пусконаладочные работы, гарантийное и сервисное обслуживание. Используя в процессе разработки систем управления ДЭА опыт передовых европейских производителей этой продукции, компания выпускает современные шкафы управления ДЭА, не имеющие аналогов в РФ. Мы поставляем системы управления ДЭА на крупные промышленные предприятия – ОАО “Барнаултрансмаш”, ОАО “Рыбинские моторы”, ОАО ”Турбомоторный завод” (г. Екатеринбург), ОАО “Ростелеком”, авиапредприятие “Пулково” и т. д. Как правило, заводы-изготовители ДЭА заказывают серийную продукцию. При необходимости технического перевооружения ДЭА для конкретного заказчика мы разрабатываем изделие, удовлетворяющее конкретным техническим требованиям. Рассмотрим основные особенности продукции, выпускаемой ОАО “ПО Элтехника”. Анализируя все многообразие путей создания систем управления ДЭА, мы выбрали в качестве основного компонента системы специа-лизированный микропроцессорный блок управления ДЭА. Такой выбор обусловлен: типовым перечнем задач автома-тизации для ДЭА различной мощ-ности; относительно низкой стоимостью специализированного блока управления по сравнению с универ-сальным свободно программируемым промышленным контроллером (PLC); повышенной надежностью и помехозащищенностью блока управления, учитывая условия эксплуатации ДЭА; тем, что заданные пользователем установки и различные параметры настройки хранятся в цифровом виде в памяти блока и не могут самопроизвольно измениться со временем в результате ухода параметров подстроечных элементов; возможностью подключения интерфейса связи блока управления с внешним компьютером, что позволяет документировать процессы пуска, работы или останова ДЭА, а также управлять ими с клавиатуры промышленного компьютера. В результате глубокого изучения и анализа специализированных блоков управления ДЭА, выпускаемых в Дании, Франции, Германии, Италии и России, мы предпочли в качестве базового микропроцессорный блок управления 31RGAM, выпускаемый итальянской фирмой “LOVATO”. Успешное четырехлетнее сотрудничество с этой компанией подтвердило правильность принятого решения. Благодаря опыту эксплуатации систем управления на базе блока 31RGAM c ДЭА различной мощности, изготовленных на российских заводах и при активном участии “LOVATO”, мы сумели адаптировать программное обеспечение блока управления к условиям эксплуатации и дополнительным требованиям, предъявляемым к работе ДЭА постоянными потребителями нашей продукции. Таким образом, ОАО “ПО Элтехника” освоило выпуск шкафов управления ДЭА второй и третьей степени автоматизации (по принятой в РФ терминологии), которые хорошо зарекомендовали себя, в том числе на объектах, которые эксплуатируются без участия персонала. Кроме того, серийно выпускаются шкафы управления первой степени автоматизации, в различных модификациях – на базе блока управления 31 RGAM, на базе микроконтроллера собственной разработки и производства, а также на основе релейной логики. Разнообразие модификаций позволяет потребителю выбрать необходимый ему шкаф управления как по технческим характеристикам, так и по стоимости. Информация о выпускаемых в настоящее время ОАО “ПО Элтехника” шкафах управления, совместимых с ДЭА различных заводов-изготовителей, приведена в таблице. Помимо систем управления для отдельных ДЭА предприятие разрабатывает и изготавливает также комплекты из нескольких ДЭА, оснащенных однотипными шкафами управления и осуществляющих взаимное резервирование для обеспечения электропитанием нагрузок особой группы 1 категории. В качестве примера приведем упрощенную схему питания таких нагрузок, состоящую из шкафа автоматического ввода резерва и трех резервных ДЭА (см. рис.1). Эта схема имеет следующий алгоритм работы. При наличии напряжения хотя бы на одном из вводов шкафа автоматического ввода резерва (ШАВР) гарантированные нагрузки 1 и 2 питаются от ШАВР через сетевые автоматические выключатели или контакторы шкафов управления дизель-генераторами ШУГ-1, ШУГ-2 и ШУГ-3. При этом отметим, что номинальный ток сетевого и генераторного автоматического выключателя (контактора) ШУГ-1 равен сумме номинальных токов автоматических выключателей (контакторов) сети и генератора ШУГ-2 и ШУГ-3. При исчезновении напряжения сети на обоих вводах ШАВР силовые контакты сетевых автоматических выключателей (контакторов) размыкаются, через заданное время блоки управления (БУ) ШУГ-2 и ШУГ-3 дают связанным с ними ДЭА-1 и ДЭА-2 команду на запуск. В случае успешного пуска обоих ДЭА каждый из них начинает питать генераторной электроэнергией собственную нагрузку. После восстановления напряже-ния на выходе ШАВР БУ ШУГ-1 фиксирует этот факт, сетевой автоматический выключатель (контактор) ШУГ-1 срабатывает и сетевое напряжение подается на блоки управления ШУГ-2 и ШУГ-3. Через заданное время блоки управления данных ШУГов дают последовательные команды на размыкание основных контактов генераторных автоматических выключателей (контакторов) и замыкание основных контактов сетевых автоматических выключателей (контакторов), при этом нагрузки переводятся на питание от сети. Если при запуске ДЭА-2 и ДЭА-3 хотя бы один из них по любой причине не запустился или в про-цессе работы на нагрузку остановился по аварийной причине, то БУ аварийного ДЭА дает команду на запуск ДЭА-1, мощность которого равна суммарной мощности ДЭА-2 и ДЭА-3. Запустившись, ДЭА-1 принимает на себя нагрузку аварийного ДЭА. На БУ оставшегося работать ДЭА по сетевому входу подается сигнал о наличии напряжения с работающего ДЭА-1, который он воспринимает как напряжение сети, и через заданное время переводит нагрузку на питание от ДЭА-1, после чего останавливается. При восстановлении напряжения на выходе ШАВР блок управления ДЭА-1 переводит нагрузку на питание от сети. Таким образом осуществляется трехкратное резервирование питания нагрузки. Аналогичное взаимное резервирование можно осуществить и на двух однотипных ДЭА. Для уменьшения стоимости подобных резервных электростанций мы предлагаем такой вариант решения задачи, при котором один сетевой автоматический выключатель (контактор) устанавливается в шкафу АВР, а в ШУГ-1 и ШУГ-2 остаются только генераторные автома-тические выключатели (контакторы). Рассмотрим принцип работы такой резервной электростанции (см. рис.2). При наличии хотя бы на одном из вводов ШАВР напряжения сети нагрузка питается от сети через сетевой автоматический выключатель (контактор) ШАВР. После исчезновения напряжения сети данный выключатель (контактор) отключается, и с заданной выдержкой времени начинается процесс пуска обоих ДЭА. БУ ШУГ первого из них, который запустился и принял нагрузку на себя, выдает соответствующий сигнал на БУ второго ШУГ, который после этого останавливает запустившийся, но не успевший принять нагрузку ДЭА. Если при отсутствии напряжения сети первый ДЭА остановится по причине аварии, то БУ второго ДЭА получает об этом соответствующий сигнал, последний запускается и принимает нагрузку на себя. После появления напряжения на выходной шине ШАВР БУ работающего и неработающего ДЭА фик-сируют это, через заданное время БУ работающего ДЭА отключает свой генераторный автоматичес-кий выключатель (контактор), БУ неработающего ДЭА выдает при этом команду на запрет включения своего генераторного автоматичес-кого выключателя (контактора). После этого БУ ШУГ работающего ДЭА выдает команду на включение сетевого автоматического выключа-теля (контактора), расположенного в ШАВР. Таков общий подход к разработке и созданию шкафов автоматического управления ДЭА и реализации на их базе резервных дизельных электрических станций (ДЭС). В следующих статьях мы последовательно рассмотрим конструкции конкретных ШАВР и ШУГ, обсудим проблемы объединения групп ДЭС для дистанционного контроля и управления при помощи персонального компьютера и многое другое. Следите за нашими дальнейшими публикациями.