新聞主題	柴油發(fā)電機組開(kāi)關(guān)控制柜的布置

 

在柴油發(fā)電機組動(dòng)力房?jì)仍O置開(kāi)關(guān)控制柜一般布置在房體端部（發(fā)電機端），控制柜和開(kāi)關(guān)可以采用左右布置或者上下布置?？刂乒癜òl(fā)動(dòng)機“啟動(dòng)”、“停車(chē)”開(kāi)關(guān)、動(dòng)力房/司機室啟動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)；控制屏至少包括轉速表、發(fā)動(dòng)機運轉小時(shí)表、水溫表、機油溫度表、機油壓力表、燃油量表以及相應的報警裝置和必要的電氣控制儀表等。設有一套AC-DC充電器，在發(fā)動(dòng)機小發(fā)電機發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)轉換對電瓶進(jìn)行充電。電纜出線(xiàn)口設置在房體下部，方便用戶(hù)接入控制電纜和電力電纜。主電源回路按IEC標準用標志色標注相序。

 

圖1 柴油發(fā)電機動(dòng)力房開(kāi)關(guān)和控制柜

 一、運行狀態(tài)及對備用能源的要求

 

 (1) 主備用能源柴油發(fā)電機保證主輸入交流能源的連續性。

市電掉電，柴發(fā)捕捉到市電失壓信號后立即進(jìn)入自動(dòng)啟動(dòng)程序，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后啟動(dòng)，并通過(guò)柴發(fā)與市電之間的轉換開(kāi)關(guān)ATS自動(dòng)切換后，代替市電對整個(gè)用電負載供電。在圖5中，柴發(fā)啟動(dòng)延時(shí)和ATS轉換總的時(shí)間是T1，在T1時(shí)間段內，整個(gè)用電負載失去交流輸入供電。柴發(fā)自動(dòng)啟動(dòng)的時(shí)間取決于柴發(fā)系統配置和柴發(fā)參數設置，單臺柴發(fā)理想的啟動(dòng)時(shí)間在15s左右，ATS自動(dòng)轉換時(shí)間為幾百ms。所以，T1的典型規劃值應在30s左右。

(2) 過(guò)渡備用能源UPS系統保障IT及其他各種設備的供電連續性

市電掉電后，需要UPS系統保護的除IT設備之外，還包括機房中其他需要連續運行的系統和設備。圖2中，UPS電池逆變供電的時(shí)間是T1，待柴發(fā)啟動(dòng)切換后，UPS就立即恢復到交流輸入逆變狀態(tài)，此時(shí)的交流輸入電壓來(lái)自柴油發(fā)電機。TI也是備用電池的最小備用時(shí)間，或者說(shuō)是電池的可利用備用時(shí)間。

(3) 空間余冷保障低平均功率密度機房IT設備制冷的連續性。

市電掉電后，對于一般配置精密空調的機房，此時(shí)唯一可利用的冷源是房間空間的余冷。機房空間余冷是有限的，視機房空間高度、機房機架密度( 數量) 和實(shí)際IT負荷的大小，余冷的可用時(shí)間差別很大，所以有限的余冷能維持機架進(jìn)風(fēng)溫度由系統正常時(shí)的23℃到30℃的時(shí)間是一個(gè)很大的變數，在圖5中，由機房余冷維持平均機架功率密度＜2kW的機房，IT設備進(jìn)風(fēng)溫度由23℃到30℃時(shí)間用T3表示。而由機房余冷維持平均機架功率密度＞3kW的機房，IT設備進(jìn)風(fēng)溫度由23 到 30℃ 時(shí)間用T2表示。

T2和T3的典型值是: 機架平均功率密度＜2kW，滿(mǎn)負荷維持時(shí)間3～5min; 機架平均功率密度3kW，滿(mǎn)負荷維持時(shí)間1～3min; 機架平均功率密度≥5kW，滿(mǎn)負荷維持時(shí)間＜1min。

(4) 冷凍水儲冷罐儲冷保障高平均功率密度機房IT設備制冷的連續性。

為了在市電停電后能在柴發(fā)啟動(dòng)切換期間保障IT設備制冷的連續性，就必須采用冷凍水制冷方案，并配置冷水罐儲備冷水，由儲備的冷水維持高功率密度機房的連續制冷。當然，維持冷水輸送的水泵也要由專(zhuān)用的UPS設備供電。值得注意的是，不管是傳統精密空調，還是冷凍水機組，在輸入電源恢復正常時(shí)，都存在較長(cháng)的制冷功能恢復延時(shí)時(shí)間，視制冷設備類(lèi)型和型號的不同，此時(shí)間的典型值在3min左右。也就是說(shuō)，冷水罐儲冷維持IT設備連續制冷的時(shí)間，應包括柴發(fā)啟動(dòng)切換延時(shí)和制冷設備恢復制冷功能延時(shí)兩個(gè)時(shí)間。在圖5中，制冷設備啟動(dòng)延時(shí)制冷的時(shí)間用T4表示。而冷水罐儲冷維持IT設備連續制冷的最小時(shí)間用T表示，且T5=T1+T4。T5是儲冷罐維持IT設備連續制冷的最小時(shí)間，也是維持IT設備連續制冷的可利用時(shí)間。

(5) 柴發(fā)儲油，保障柴發(fā)運行的連續性。

由于市電掉電后需要柴發(fā)持續運行的時(shí)間是不確定的，柴發(fā)自行儲油，還包括機房專(zhuān)門(mén)配置的儲油箱儲油，總儲油量是個(gè)固定量，都不具備保障柴發(fā)連續運行的條件，所以，與相關(guān)的燃油供應單位簽定燃油供應協(xié)議就成為保障柴發(fā)連續運行的重中之重。在圖5中，燃油供應協(xié)議時(shí)間用T6表示，此時(shí)間因用電負載所在地區的供油單位距離、交通條件以及其他不可預測多種因素有關(guān)，是一個(gè)極大的變數。在供油協(xié)議規定的時(shí)間內，就必須由柴發(fā)自行儲油和機房專(zhuān)門(mén)配置的儲油箱儲油，保障柴發(fā)正常運行，此時(shí)間應大于燃油供應協(xié)議的時(shí)T6，所以T6是柴發(fā)和專(zhuān)用儲油箱儲油的最小時(shí)間，也是柴發(fā)和專(zhuān)用儲油箱儲油的可利用時(shí)間。

 

圖2  柴油發(fā)電機投入運行的時(shí)間和系統工作狀態(tài)

 

 

二、開(kāi)關(guān)柜的啟動(dòng)和控制

 

1、啟動(dòng)方式

RTG發(fā)電機組的啟動(dòng)都需要有兩種方式：

就地啟動(dòng)和遠程啟動(dòng)。

遠程控制是由于RTG的使用的特殊性要求，在作業(yè)時(shí)，操作人員位于門(mén)梁下的司機室內，遠離動(dòng)力房，需要在司機室內方便的啟動(dòng)發(fā)電機組并讀取發(fā)電機組相關(guān)數據。

為了適應控制元器件在海岸環(huán)境的使用，在控制開(kāi)關(guān)箱內配置了防潮加熱器，保證電氣元件長(cháng)期處于干燥的工作環(huán)境，延長(cháng)了使用壽命。如有必要，還需在控制箱內加裝排風(fēng)裝置，增加箱內的空氣循環(huán)。

在控制上，配置高性能的液晶顯示控制器，可以方便讀取柴柴發(fā)的水溫、油位、油溫、油壓、轉速等各種參數，同時(shí)在控制面板上，還配置了主要報警參數的報警燈和蜂鳴器。同時(shí)這些參數也同步到司機室。操作人員可以在使用過(guò)程中調閱參數，接收報警信號。還可以針對不同的用戶(hù)需求，選用不同型號的控制器單元。方便地拓展控制系統的應用。如碼頭有市電和發(fā)電機組切換的需要時(shí)，該控制器系統還可以實(shí)現市電和發(fā)電機組的無(wú)縫切換。

2、控制方式

目前常用的有PLC控制和控制器兩種方式。

（1）PLC控制

早期的采用PLC的控制方式，實(shí)現方式是采用S7-200PLC完成控制系統的實(shí)現。通過(guò)電壓繼電器，電流、電壓、轉速模塊完成檢測保護信號的輸入。通過(guò)中間繼電器完成外接信號的實(shí)現。

優(yōu)點(diǎn)：由于采用PLC模塊，邏輯實(shí)現的功能大部分在PLC中實(shí)現，功能調試時(shí)，通過(guò)計算機監控比較容易查看運行控制系統運行狀態(tài)，增刪功能簡(jiǎn)單，不用考慮實(shí)際接線(xiàn)，如果需要增加功能只需在程序內增加邏輯功能即可，通過(guò)PLC現場(chǎng)通信，運行發(fā)電機組，可以方便地查找故障點(diǎn)。

缺點(diǎn)：由于要求實(shí)現大量的功能，造成了該控制系統很安全，但很多保護也造成潛在的故障點(diǎn)。如果某一線(xiàn)路出現問(wèn)題可能會(huì )帶來(lái)很多誤報警，將增加調試維護的難度。

同時(shí)由于使用了大量的元器件，增加了控制箱內的元器件布置難度，該系統的控制箱體積過(guò)于龐大，查線(xiàn)、更換導線(xiàn)不易。特別是端子排部分，位置狹小，更換導線(xiàn)不易，對出現的故障也不易查線(xiàn)。

（2）控制器

由于發(fā)動(dòng)機GCS系列慢慢退出市場(chǎng)，發(fā)動(dòng)機控制板ECM的接口界面變?yōu)橛肅AN BUS通信的1939通信協(xié)議，原有的繼電器控制方式已經(jīng)不能適應新的發(fā)動(dòng)機控制，目前主流的控制方式是采用控制器直接控制發(fā)動(dòng)機的方式。

控制器根據通信協(xié)議直接讀取柴柴發(fā)的參數，直接顯示到液晶屏上，也可傳輸到用戶(hù)司機室的控制面板上，考慮到方便讀取發(fā)電機組的運行數據和參數，可根據需要適當在外部增加旋鈕、指示燈、電壓、電流和油壓表的布置方式。

目前較多采用的是PLC加控制器的組合控制方式，結合控制器可以直接讀取柴柴發(fā)的關(guān)鍵參數，更加方便使用，圖2所示為某項目發(fā)電機組控制電路圖。

 

圖3 柴油發(fā)電機動(dòng)力房控制電路圖

 

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