КОМПЛЕКС СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ГАЗОПОРШНЕВОГО ЭЛЕКТРОАГРЕГАТА Российский патент 2003 года по МПК G05B15/02 G05B19/02 H02P9/00 

Область техники
Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам общего назначения, а именно к средствам и системам управления газопоршневым электроагрегатом.

Уровень техники
Известна дизель-генераторная установка (например, патент на промышленный образец N 29838 кл. 15-01). Недостатком указанной установки является отсутствие комплекса средств автоматизации, осуществляющего функции оптимизации режимов, сигнализации и защиты от аварийных ситуаций.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого комплекса средств автоматизации газопоршневого электроагрегата является комплекс щитов управления дизельного электроагрегата КЩУ-НЭ-АД 630 ЖКЕБ.657112.003, г. Санкт-Петербург, 1997 г. , позволяющий обеспечить функционирование дизельного электроагрегата.

Недостатками этого технического решения являются его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие в полной мере осуществлять управление газопоршневым электроагрегатом, оптимизировать режимы его функционирования, осуществлять полную защиту и сигнализацию аварийных режимов работы.

Сущность изобретения
Известный комплекс содержит пульт дистанционного управления, панель управления и индикации, регулятор скорости микропроцессорный, первые два входа которого подключены соответственно к первому входу комплекса и первому выходу панели управления и индикации, а первый выход к первому выходу комплекса, панель приборов, блок реле и трансформаторов измерительных, два первых выхода которого соединены соответственно с третьим входом регулятора скорости микропроцессорного и первым входом панели приборов, прибор звуковой сигнализации, блок промежуточных реле, два первых входа которого подключены соответственно к третьему выходу блока реле и трансформаторов измерительных и второму выходу регулятора скорости микропроцессорного, а четыре первых выхода которого соединены со вторым, третьим, четвертым и пятым выходами комплекса, блок переключения питания, три первых входа которого подключены соответственно ко второму и третьему входам комплекса, четвертому выходу блока промежуточных реле, автоматический выключатель генераторный, первые два выхода которого соединены соответственно через шину нагрузки с шестым выходом комплекса и первым входом блока реле и трансформаторов измерительных, а два входа - соответственно с выходом блока переключения питания и пятым выходом блока промежуточных реле, плату управления вторичным источником питания, которая подключена соответственно к четвертому и пятому входам комплекса, второму выходу автоматического выключателя генераторного, третьему входу блока промежуточных реле и седьмому выходу комплекса, блок управления агрегатами собственных нужд, два входа которого соединены соответственно с четвертым входом/выходом блока промежуточных реле и выходом блока переключения питания, а четыре выхода - соответственно с восьмым, девятым, десятым и одиннадцатым выходами комплекса.

Целью данного технического решения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности и оперативности функционирования.

Для получения данного технического результата в известный комплекс дополнительно введен программируемый контроллер, состоящий из модуля центрального процессора с флэш-памятью и подключенных к системной шине VME четырех модулей дискретного ввода (4), (5), (6), (11), четырех модулей дискретного вывода - модуля дискретного вывода (7), модуля дискретного вывода (9) и двух модулей дискретного вывода (8), (10), причем модуль центрального процессора соединен с двенадцатым выходом комплекса и первым входом панели управления и индикации, три входа первого модуля дискретного ввода (4) - соответственно со вторым выходом панели управления и индикации, с выходом пульта дистанционного управления и третьим выходом регулятора скорости микропроцессорного, вход второго модуля дискретного ввода (5) - с шестым входом комплекса, два входа третьего модуля дискретного ввода (6) - соответственно с седьмым и восьмым входами комплекса, три выхода первого модуля дискретного вывода (7) - соответственно с входом прибора звуковой сигнализации, четвертым входом регулятора скорости микропроцессорного и тринадцатым выходом комплекса, выход третьего модуля дискретного вывода (8) - с четвертым входом блока промежуточных реле, два выхода второго модуля дискретного вывода (9) - соответственно с четырнадцатым выходом комплекса и пятым входом блока промежуточных реле, два выхода четвертого модуля дискретного вывода (10) - соответственно с шестым входом блока промежуточных реле и вторым входом панели управления и индикации, пять входов четвертого модуля дискретного ввода (11) - соответственно с девятым входом комплекса, четвертым выходом блока промежуточных реле, вторым выходом блока управления агрегатами собственных нужд, выходом платы управления вторичным источником питания, вторым входом/выходом блока переключения питания.

На чертеже приведен дополнительный вариант подключения к четвертому модулю дискретного ввода (11) четвертого выхода блока реле и трансформаторов измерительных (16).

Перечень чертежей
На фиг. 1 приведена структурная схема комплекса средств автоматизации газопоршневого электроагрегата.

На фиг. 2 приведена схема подключения комплекса средств автоматизации газопоршневого электроагрегата.

Пример варианта выполнения изобретения
Комплекс средств автоматизации 1 газопоршневого электроагрегата (фиг.1) содержит программируемый контроллер 2, состоящий из модуля центрального процессора 3 с флэш-памятью и подключенных к системной шине VME первого 4, второго 5 и третьего 6 модуля дискретного ввода ВВОД=24, модуля дискретного вывода ВЫВОД РЕЛЕ 7, первого модуля дискретного вывода ВЫВОД=24/2 8, модуля дискретного вывода ВЫВОД= 24/1 9, второго модуля дискретного вывода ВЫВОД= 24/2 10, четвертого модуля дискретного ввода ВВОД=24 11, а также панель управления и индикации 12, пульт дистанционного управления 13, регулятор скорости микропроцессорный (МРС) 14, панель приборов 15, блок реле и трансформаторов измерительных 16, прибор звуковой сигнализации 17, блок промежуточных реле 18, блок переключения питания 19, автоматический выключатель генераторный (АВГ) 20, плата управления вторичным источником питания 21, блок управления агрегатами собственных нужд 22, шины генератора 23, шины нагрузки 24, шины внутренние 25.

Комплекс средств автоматизации 1 подключается к блокам газопоршневого электроагрегата (фиг. 1) следующими входными и выходными цепями: к таходатчику - 26, к датчикам давления и температуры - 27, к газовым клапанам, аварийному стоп-устройству 28, к системе зажигания - 29, к системе возбуждения и внешнего электропитания (обратная связь) - 30, к пусковой сети С1-31, к генераторной сети С2-32, к системе возбуждения и внешнего электропитания (управляющие сигналы И= 24 В) - 33, к аккумуляторным батареям - 34, к удаленной ПЭВМ - 35, к электромагнитному приводу - 36, к автоматизированному поршневому компрессору - 37, к насосу предпусковой прокачки масла - 38, к насосу циркуляции воды в холодном контуре - 39, к насосу циркуляции воды в системе обратного водоснабжения - 40, к шинам нагрузки внешней сети С3-41.

На схеме подключения комплекса средств автоматизации 1 газопоршневого электроагрегата (фиг. 2) обозначены датчики 42, система зажигания 43, пусковой газовый клапан (ПГК) 44, отсечной газовый клапан (ОГК) 45, аварийное стоп-устройство (АСУ) 46, персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) 47, аккумуляторные батареи (АКБ1 и АКБ2) 48, 49, входной газовый клапан (ВхГК) 50, свечной газовый клапан (СГК) 51, разрешающий пусковой клапан (РПК) 52, таходатчик (ТД) 53, электромеханический привод (ЭМП) 54, автоматический поршневой компрессор (АПК) 55, насос предпусковой прокачки масла (НППМ) 56, насос циркуляции воды холодного контура (НЦВХК) 57, насос циркуляции воды системы обратного водоснабжения (НЦВСОВ) 58, система возбуждения и внешнего электропитания (СВВЭ) 59.

Соответствие перечисленных в формуле изобретения входов и выходов комплекса с расшифровкой наименования цепей для подключения датчиков и исполнительных механизмов газопоршневого электроагрегата следующее.

Первый вход используется для подключения таходатчика (вход 26),
второй вход - для подключения пусковой сети С1 (вход 31),
третий вход - для подключения генераторной сети С2 (вход 32),
четвертый вход - для подключения +24 В от системы возбуждения и внешнего электропитания (вход 33),
пятый вход - для подключения аккумуляторной батареи (вход 34),
шестой вход (группа входов) - для подключения датчиков давления и температуры (входы 27),
седьмой вход (группа входов) - для подключения цепей обратной связи от газовых клапанов, аварийного стоп-устройства (входы 28),
восьмой вход - для подключения цепей системы зажигания (вход 29),
девятый вход (группа входов) - для подключения цепей обратной связи от системы возбуждения и внешнего электропитания (входы 30).

Первый выход используется для подключения к электромагнитному приводу (цепь 36), второй выход - для подключения к газовым клапанам (цепь 28),
третий выход - для подключения к разрешающему пусковому клапану(цепь 28),
четвертый выход - для подключения к аварийному стоп-устройству (цепь 28),
пятый выход - для подключения к пусковому газовому клапану (цепь 28),
шестой выход - для подключения внешней сети С3 (цепь 41),
седьмой выход - для подачи напряжения 24 В к датчикам давления и температуры (цепи 27), к газовым клапанам и аварийному стоп-устройству (цепи 28) и к системе зажигания (цепи 29),
восьмой выход - для подключения к автоматизированному поршневому компрессору (цепи 37),
девятый выход - для подключения к насосу предпусковой прокачки масла (цепи 38),
десятый выход - для подключения к насосу циркуляции воды в холодном контуре (цепи 39),
одиннадцатый выход - для подключения к насосу циркуляции воды в системе обратного водоснабжения (цепи 40),
двенадцатый выход - для подключения удаленной персональной электронной вычислительной машины по интерфейсу RS-232C (вход 35),
тринадцатый выход - для подключения к системе возбуждения и внешнего электропитания (вход 36).

Сопряжение центрального процессора с панелью управления 12 и удаленной ПЭВМ 35 осуществляется по интерфейсу RS-232C (ОСТ В4.127.007-81 и ОСТ В4.127.006-83), представляющего двунаправленный последовательный интерфейс. Интерфейс применяется для синхронной и асинхронной передачи данных при двухточечном и многоточечном соединении периферийных устройств в дуплексном режиме.

В соответствии с внутренней структурой программируемого контроллера модуль центрального процессора 3 с флэш-памятью соединен системной шиной VME с четырьмя модулями дискретного ввода ВВОД=24 4, 5, 6, 11, модулем дискретного вывода ВЫВОД РЕЛЕ 7, модулем дискретного вывода ВЫВОД=24/1 9 и двумя модулями дискретного вывода ВЫВОД=24/2 8, 10.

Интерфейс VME-bus (Versabus Module Europe - bus) предназначен для построения систем, в основном использующих микропроцессоры фирмы Motorola. Интерфейс содержит три магистрали: две параллельные VME, VMX и последовательную VMS. Архитектура магистрали VME предусматривает разделенные 8- и 16-разрядные тракты данных и 16- и 24-разрядные тракты адреса в одном соединителе.

Комплекс средств автоматизации (КСА) 1 газопоршневого электроагрегата (ГПЭА) предназначен для автоматического управления и контроля работы газопоршневого электроагрегата в процессе предпусковой проверки, пуска, регулирования частоты, включения и работы на нагрузку, нормальной и аварийной остановки, а также для обнаружения аварийных и угрожающих ситуаций во всех режимах эксплуатации ГПЭА и реагирования на эти ситуации.

КСА обеспечивает:
- автоматический пуск, синхронизацию (при необходимости), включение на нагрузку, нормальную и аварийную остановку ГПЭА;
- отключение нагрузки при возникновении тока короткого замыкания или иных аварийных ситуаций;
- автоматическую остановку после непрерывной работы с перегрузкой по току на 10% сверх нормального в течение 1 часа;
- автоматическую аварийно-предупредительную сигнализацию и защиту ГПЭА при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы;
- возможность параллельной работы ГПЭА в сети с другими ГПЭА и электростанциями. Режим работы автономный или параллельный выбирается автоматически по наличию напряжения на нагрузке.

КСА обеспечивает автоматическое регулирование и стабилизацию следующих электрических параметров газопоршневого электроагрегата в установившемся тепловом режиме:
- выходного напряжения трехфазного тока 400 В±20 В;
- частоты 50 Гц±1 Гц.

Для запуска ГПЭА используется пусковая сеть 50 Гц 380/220 В±10% мощностью не менее 25 кВА. После достижения нормального режима осуществляется переключение сервисного оборудования на сборные выходные шины собственного генератора.

КСА обеспечивает включение и отключение автоматизированного поршневого компрессора, насоса предпусковой прокачки масла, насоса циркуляции воды холодного контура, насоса циркуляции воды системы обратного водоснабжения, а также регулирование возбуждения генератора.

Программируемый контроллер 2 предназначен для сбора данных о состоянии и режимах работы основного и сервисного оборудования газопоршневого электроагрегата, сигналов от датчиков, автоматического управления функционированием газопоршневого электроагрегата, диагностики оборудования КСА и элементов автоматики газопоршневого электроагрегата.

Программируемый контроллер обеспечивает автоматическое управление на следующих этапах функционирования газопоршневого электроагрегата:
- пуск (подача питания и команды "Пуск" на микропроцессорный регулятор скорости, запуск газопоршневого двигателя, контроль срабатывания уставок скорости, возбуждения генератора, синхронизация с внешней сетью через МРС, подключение генератора на шины нагрузки через АВГ);
- работа (включение нагрузки, контроль значений рабочих параметров);
- останов (отключение АВГ, расхолаживание газопоршневого двигателя, подача команды "Останов" на МРС, остановка газопоршневого двигателя, снятие питания с МРС).

Программируемый контроллер реализует программное управление защитой и сигнализацией и предусматривает экстренный останов и защиту газопоршневого двигателя, а также включение аварийно-предупредительной сигнализации при следующих аварийный ситуациях:
- экстренный останов по команде оператора;
- повышение частоты вращения двигателя (разнос);
- отключение АВГ по собственным защитам;
- сигнал от МРС о неисправности таходатчика, неисправности МРС, превышения частоты вращения, снижения частоты вращения;
- снижение давления масла;
- несостоявшийся пуск;
- незавершенный останов;
- незавершенная синхронизация с внешней сетью;
- несрабатывание (невключение) АВГ;
- перегрев воды и/или масла;
- самопроизвольное отключение насосов воды холодного контура и/или обратного водоснабжения;
- снижение давления воды холодного и/или горячего контура;
- падение давления масла;
- низкое давление масла при пуске;
- обратная мощность генератора;
- отсутствие напряжения питания постоянного тока.

Модули дискретного ввода ВВОД=24 4, 5, 6, 11 предназначены для приема с управляемого объекта сигналов в виде напряжения 24 В постоянного тока (=), преобразования и выдачи их на шину VME (стандарт МЭК 821) контроллера ПКЭМ-3, а также для обеспечения гальванической развязки между управляемым объектом.

Модули дискретного вывода ВЫВОД - 24/1 (ВЫВОД=24/2) 9, 8 предназначены для приема с шины VME (стандарт МЭК 821) программируемого контроллера ПКЭМ-3 сигналов управления в виде дискретной информации, хранения ее и выдачи в виде напряжения 24 В постоянного тока (=) на объект управления.

Отличие данных модулей вывода в количестве каналов вывода дискретной информации (ВЫВОД= 24/1 - 16 каналов/1 А номинальный ток нагрузки каждого канала, ВЫВОД=24/2 - 8 каналов/2,4 А ток нагрузки каждого канала).

Модуль дискретного вывода ВЫВОД РЕЛЕ 7 предназначен для формирования из интерфейсных сигналов шины VME контроллера сигналов управления технологическим процессом в виде напряжения переменного или постоянного тока, а также для гальванической развязки управляемого объекта с контроллером. Количество каналов - 8, максимальное напряжение вывода, В - ~250, = 48, максимальный переменный ток нагрузки канала, А - 2, максимальный постоянный ток нагрузки канала - до 2А.

Модули ВВОД=24 4, 5, 6, 11 (или ВЫВОД - 24/2 8, 10) характеризуются наличием одинакового количества соответственно входов (выходов), однако, используется различное количество входов (выходов) в пределах максимальных их возможностей. Алгоритм функционирования всех каналов ввода (вывода) одинаков и описан выше.

Блок реле и трансформаторов измерительных 16, блок промежуточных реле 18, блок управления агрегатами собственных нужд 22 являются набором не связанных друг с другом внутри блока одиночных реле и измерительных трансформаторов в блоке 16, одиночных промежуточных реле в блоке 18, одиночных выходных реле в блоке 22.

Блок управления и индикации 12 предназначен для выработки сигналов управления и установления режимов работы: автономной проверки сервисного оборудования и программного управления функционированием ГПЭА, а также отображения информации о режимах и состоянии КСА.

Пульт дистанционного управления 13 предназначен для дистанционной подачи команд "Пуск", "Стоп" и "Аварийный стоп".

Микропроцессорный регулятор скорости (МРС) 14 с подключенным к нему пультом настройки предназначен для формирования управляющего электрического сигнала, поступающего на исполнительное устройство электромагнитного привода управления частотой вращения двигателя. МРС обеспечивает регулирование частоты вращения на холостом ходу и под нагрузкой, автоматическую синхронизацию ГПЭА с другими генераторными агрегатами или с внешней сетью, формирование защиты по превышению и понижению частоты вращения, неисправности таходатчика, несостоявшемуся пуску, обратной мощности, неисправности МРС. В процессе работы МРС выполняет команды, поступающие от программируемого контроллера, и формирует сигналы для передачи информации в программируемый контроллер.

Панель приборов 15 предназначена для размещения следующих приборов: измерения тока (А), напряжения (V_ф, V_В, V_С), частоты (Hz), активной (M_W) и реактивной (М_VAR) мощности и визуального контроля за функционированием электрической части ГПЭА.

Блок реле и трансформаторов измерительных 16 предназначен для размещения измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также реле для подключения этих приборов к контролируемой сети.

Прибор звуковой сигнализации 17 предназначен для аварийно-предупредительной сигнализации о состоянии газопоршневого электроагрегата.

Блок промежуточных реле 18 предназначен для преобразования слаботочных сигналов управления, выдаваемых программируемым контроллером, в более мощные для управления электромагнитными пускателями, газовыми клапанами и другими элементами КСА. Условно промежуточные реле образуют четыре группы:
- управления газовыми клапанами;
- управления сервисным оборудованием:
- коммутации сетей питания;
- управления системой электропитания.

Блок переключения питания 19 предназначен для переключения внутренней нагрузки (внутренней шины) с пусковой сети на генераторную при пуске ГПЭА (после достижения номинальных электрических параметров генератора).

Автоматический выключатель генераторный 20 предназначен для включения и аварийного отключения нагрузки ГПЭА.

Плата управления вторичным источником питания 21 обеспечивает напряжением=24 В основные блоки, цепи сигнализации и реле. Источник=24 В расположен в системе возбуждения и внешнего электропитания. Кроме него имеются аккумуляторные батареи (АКБ1 и АКБ2), работающие в буферном режиме и обеспечивающие питание газопоршневого электроагрегата при кратковременном отключении питающей сети переменного тока.

Блок управления агрегатами собственных нужд 22 предназначен для обеспечения автоматизированного включения/отключения под управлением программируемого контроллера следующего сервисного оборудования:
компрессора воздушного;
насоса предпусковой прокачки масла;
насоса циркуляции воды холодного контура,
насоса циркуляции воды системы обратного водоснабжения.

Принципы работы КСА в процессе пуска, регулирования частоты, нормальной и аварийной остановки газопоршневого электроагрегата
Для запуска газопоршневого электроагрегата необходимо подать на КСА, систему возбуждения и внешнего электропитания, аппаратуру сервисного оборудования напряжения пусковой сети С1 (31).

Операция <Пуск> осуществляется следующим образом. Подается напряжение 24 В для питания программируемого контроллера 2 и микропроцессорного регулятора скорости 14, тумблеры и кнопки на панели управления и индикации 12 переводятся в рабочее состояние. При нажатии кнопки "Пуск" включается насос предпусковой прокачки масла 56, компрессор АПК 55. После выдержки определенного времени включается разрешающий пусковой клапан 52, подающий воздух запуска, включается зажигание, подается газ в цилиндры.

Двигатель разгоняется и при достижении определенной скорости вращения (оборотов прогрева) рост скорости прекращается. После прогрева двигателя выдается команда на увеличение скорости вращения. При этом программируемый контроллер 2 осуществляет управление сервисным оборудованием и газовыми клапанами, МРС 14 посредством электромеханического привода ЭМП 54 управляет скоростью двигателя, осуществляя контроль частоты по таходатчику (26). При достижении номинальной скорости вращения выдается команда на включение возбуждения генератора.

После достижения номинальных параметров генераторной сети С2 (32) (частоты и напряжений) осуществляется переключение внутренней шины 25 КСА, к которой подключены все внутренние устройства, питающиеся от трехфазной пусковой сети С1 (31), а также сервисное оборудование на питание от генераторной сети С2 (32).

После этого возможно подключение внешней нагрузки, которая коммутируется через автоматический выключатель генераторный 20.

В процессе работы МРС 14 осуществляет автоматическое регулирование выходных параметров силовой сети генератора в зависимости от величины и динамики реальной внешней нагрузки.

Для обеспечения параллельной работы генератора электроагрегата с внешней электросетью блок выработки сигналов синхронизации (по напряжению, частоте и фазам напряжений генератора и внешней сети) выдает их в МРС 14, который вырабатывает сигналы синхронизации и передает их в программируемый контроллер 2. Программируемый контроллер 2 выдает команду на коммутацию АВГ 20 при достижении синхронизации.

Для нормальной остановки газопоршневого двигателя на панели управления и индикации 12 предусмотрена кнопка "Останов", при нажатии которой начинается выполнение программы остановки агрегата.

Аварийная остановка газопоршневого двигателя осуществляется средствами КСА при нарушениях нормальных режимов функционирования как газопоршневого двигателя, так и электросилового оборудования, а также средствами, имеющимися непосредственно в сервисном оборудовании электроагрегата.

При аварийной остановке отключается нагрузка, прекращается подача топлива (газа), отключается система зажигания 43, а также закрывается аварийное стоп-устройство 46 на впускном коллекторе двигателя.

Комплекс средств автоматизации работает следующим образом
КСА ГПЭА в процессе работы должен обеспечивать выполнение следующих операций:
- "Программный пуск";
- "Непрограммный пуск";
- "Нормальная остановка";
- "Остановка без охлаждения";
- "Аварийная остановка".

"Программный пуск" - запуск газопоршневого электроагрегата по программе в автоматическом режиме и вывод его на режим "Автономная работа" или на режим "Параллельная работа" в зависимости от наличия внешней сети на шинах нагрузки 24. Для программного пуска следует включить тумблер "Программный пуск" на панели управления и индикации 12.

При готовности к программному пуску включается сообщение "Готов к программному пуску".

Пуск должен осуществляться при наличии сообщения о готовности по команде с панели управления и индикации 12 или по команде с пульта дистанционного управления 13 (нажатием кнопки "Пуск").

Пуск ГПЭА осуществляется следующим образом.

При поступлении команды на пуск:
- выдаются сообщения "Получена команда "Пуск", "Запуск";
- включается прибор звуковой сигнализации 17, извещая о пуске двигателя;
- подается сигнал на включение насоса циркуляции воды в системе обратного водоснабжения 58;
- выдается сообщение "Включен насос обратного контура воды";
- подается сигнал на включение питания МРС 14;
- проверяется состояние выходных каналов МРС 14 и связь с ним;
- выдается сообщение "Включено питание МРС" 14;
- подается сигнал на включение насоса предпусковой прокачки масла 56;
- выдается сообщение "Включен насос предпусковой прокачки масла";
- включается таймер (60 с) предпусковой прокачки масла;
- при срабатывании реле давления масла (0,5 кгс/см²) включается разрешающий пусковой клапан 52, подающий воздух в цилиндры для запуска, и пневматический вентиль пускового газового клапана 44 с осуществлением контроля включения (если не включился, команды на пуск прекращаются);
- выдается сообщение "Открыт воздушный вентиль запуска";
- включается таймер контроля времени запуска;
- через 5 с после включения разрешающего пускового клапана подается сигнал на включение системы зажигания 43;
- подается сигнал на открывание входного газового клапана 50;
- подается сигнал на закрывание свечного клапана 51;
- после достижения частоты вращения коленвала 250 об/мин выдается сообщение "Достигнута скорость 250 об/мин";
- отключается разрешающий пусковой клапан 52 и пневматический вентиль пускового газового клапана 44;
- отключается насос предпусковой прокачки масла 56;
- отключается контроль времени пуска;
- включается счетчик моточасов;
- включается контроль давления масла газового двигателя с выдержкой 30 с;
- включается контроль давления воды в горячем контуре (0,5 кгс/см²) охлаждения газового двигателя с выдержкой 30 с;
- выдается сообщение "Ускорение 250-620 об/мин";
- при достижении частоты вращения коленвала 620 об/мин, если не сработало реле температуры (температура масла менее 40^oС), увеличение оборотов прекращается и включается сообщение
"Прогрев на скорости 620 об/мин";
- после срабатывания реле температуры масла (температура масла более 40^oС) отключается сообщение "Прогрев на скорости 620 об/мин";
- подается сигнал на включение насоса циркуляции воды в холодном контуре 57;
- выдается сообщение "Включен насос холодного контура воды";
- подается сигнал на увеличение оборотов;
- при достижении частоты вращения номинального значения 750 об/мин выдается сообщение "Достигнута скорость 750 об/мин";
- включается возбуждение генератора;
- выдается сообщение "Включено питание возбуждения";
- через 30 с проверяется напряжение на генераторе;
- если напряжение на генераторе в норме, выдается сообщение "Переход на питание от генератора";
- питание КСА и агрегатов собственных нужд (55, 56, 57, 58) переключается с пусковой сети С1 на генераторную сеть С2;
- выдается сообщение "Питание от генератора".

При отсутствии напряжения внешней сети на шинах нагрузки 24 выдается сообщение "Автономная работа, включаем АВГ";
- подается сигнал на включение автоматического выключателя генераторного 20 с осуществлением контроля включения;
- выводится сообщение - "АВГ включен";
- выводится сообщение "Агрегат работает на нагрузку";
- выводится сообщение "Работа".

При наличии напряжения внешней сети на шинах нагрузки 24 выдается сообщение "Попытка синхронизации с сетью";
- при получении сигнала от МРС 14 о наличии синхронизации подается сигнал на включение автоматического выключателя генераторного 20 с осуществлением контроля включения и выводится сообщение "Параллельная работа, включаем АВГ";
- выводится сообщение "АВГ включен";
- выводится сообщение "Агрегат работает на нагрузку";
- выводится сообщение "Работа".

"Непрограммный пуск" - запуск газопоршневого электроагрегата в автоматизированном режиме, в т.ч. с возможностью включения на нагрузку при отсутствии напряжения на ней (автономная работа). Данный режим используется при отладке электроагрегата.

Для непрограммного пуска следует отключить тумблер "Программный пуск" на панели управления и индикации 12.

Пуск осуществляется по команде с панели управления и индикации 12 или по команде с пульта дистанционного управления 13 (нажатием кнопки "Пуск"). Запуск осуществляется аналогично режиму программного пуска до момента достижения частоты вращения коленвала 620 об/мин. После достижения этой скорости запуск в режиме "Непрограммный пуск" завершается.

Если оператор вручную командами для МРС 14 повышает скорость вращения двигателя до 750 об/мин, МРС 14 формирует сигнал "Работа", то автоматически включается возбуждение генератора (59).

При номинальном входном напряжении и работе на автономную нагрузку (напряжения на нагрузке нет) оператор может подать команды на выключение/отключение АВГ 20. При нажатии на кнопку "Пуск" (пульт дистанционного управления 13) происходит коммутация выключателя.

"Нормальная остановка" - остановка всего технологического оборудования газопоршневого электроагрегата с расхолаживанием (выполняется, если ГПЭА работал на нагрузку не менее 10 с).

Нормальная остановка должна осуществляться по команде с панели управления и индикации 12 или по команде с пульта дистанционного управления 13 (нажатием кнопки "Стоп"), а также при следующих условиях:
- перегрев воды в горячем контуре (90^oС);
- перегрев масла двигателя (85^oС);
- понижение давления воды в горячем контуре (0,5 кгс/см²);
- понижение давления воды в холодном контуре (0,5 кгс/см²);
- понижение или повышение давления топливного газа;
- при самопроизвольном отключении магнитных пускателей (пускателя) блока управления агрегатами собственных нужд 22;
- после непрерывной работы с перегрузкой по мощности на 10% сверх номинальной в течение одного часа;
- после непрерывной работы с перегрузкой по мощности на 30% сверх номинальной в течение пяти секунд;
- при отключении АВГ 20 по собственным защитам;
- при получении от МРС 14 сигнала "Обратная мощность".

При поступлении команды на нормальную остановку ГПЭА при работе на нагрузку:
- отключается АВГ 20;
- выводится сообщение "АВГ отключен";
- выводится сообщение "Остановка";
- выводится сообщение "Останов с охлаждением";
- выводится сообщение "Остановка: охлаждение двигателя".

По истечении 180 с:
- выдается сообщение "Остановка: отключение оборудования";
- подается сигнал на отключение насоса циркуляции воды холодного контура 57;
- подается сигнал на отключение насоса циркуляции воды в системе обратного водоснабжения 58;
- подается сигнал на переключение питания КСА с генератора на пусковую сеть С1 (31);
- выдается сообщение "Питание от пусковой сети";
- снимается напряжение возбуждения генератора;
- подается команда "Стоп" на МРС 14;
- включается таймер контроля времени остановки (15 с);
- выдается сообщение "Остановка: ждем 250 об/мин";
- при получении команды от МРС 14 о снижении частоты вращения ниже 250 об/мин, отключается счетчик моточасов;
- подается сигнал на выключение системы зажигания 43;
- подается сигнал на закрывание входного газового клапана 50;
- подается сигнал на открывание свечного газового клапана 51;
- снимается напряжение питания с МРС 14;
- выводится сообщение "Команда "Стоп" выполнена";
- выводится сообщение "Стоп".

"Остановка без охлаждения" - остановка технологического оборудования газопоршневого электроагрегата без охлаждения (выполняется по алгоритму, аналогичному алгоритму "Нормальная остановка", только без выдержки для охлаждения 180 с и с включением сообщения "Останов без охлаждения") при следующих условиях:
- при поступлении команды с панели управления и индикации 12 или по команде с пульта дистанционного управления 13 (нажатием кнопки "Стоп"), если ГПЭА работал на нагрузку менее 10 с или ранее в процессе пуска;
- если при подаче сигнала на включение насоса циркуляции воды холодного контура 57 насос не включился (с выдачей сообщения "Отключился насос холодного контура");
- если при подаче сигнала на включение насоса циркуляции воды в системе обратного водоснабжения 58 насос не включился (с включением сообщения "Отключился насос обратного контура");
- если при подаче сигнала на включение МРС 14 нет сигнала о подтверждении включения МРС (с выдачей сообщения "Отказ или неисправность МРС");
- если при проверке состояний выходных каналов МРС 14 и связи с ним выявлена неисправность (с включением сообщения "Отказ или неисправность МРС");
- если при подаче сигнала на включение насоса предпусковой прокачки масла 56 насос не включился (с включением сообщения "Отключился предпусковой насос масла");
- если при подаче сигнала на выключение насоса предпусковой прокачки масла 56 насос не выключился (с включением сообщения "Предпусковой насос масла не отключился");
- если при пуске по истечении 60 с прокачки масла реле давления масла не сработало (с включением сообщения "Давление масла <0,5 кгс/см² (отказ датчика)");
- если через 15 с после включения таймера контроля времени запуска двигатель не достиг частоты вращения коленвала 250 об/мин (с включением сообщения "Долгий старт или сигнал от МРС");
- если за 10 с после достижения частоты вращения коленвала 250 об/мин двигатель не разгоняется до 620 об/мин (с включением сообщения "Долгий разгон, нет сигнала 620 об/мин");
- если во время прогрева при программном пуске в течение 60 мин нет сигнала с реле температуры масла 42 (t масла > 40^oС) (с включением сообщения "Долгий прогрев (отказ датчика температуры масла)");
- если за 10 с после срабатывания реле температуры масла (t масла > 40^oС) и подачи команды на увеличение оборотов двигатель не разгоняется до 750 об/мин (с включением сообщения "Долгий разгон, нет сигнала 750 об/мин");
- если через 30 с после включения возбуждения напряжение на генераторе не в норме (с включением сообщения "Провал напряжения, отказ возбуждения");
- если при переключении питания КСА и агрегатов собственных нужд с пусковой сети С1 на генераторную сеть С2 магнитный пускатель питания от пусковой сети или магнитный пускатель питания от генератора не срабатывают (с включением сообщений "Пусковая сеть не отключилась" или "Генераторная сеть не включилась" соответственно);
- если через 2 с после подачи сигнала на включение АВГ 20 не срабатывает (с включением сообщения "АВГ не включился");
- если в течение 60 с после подачи сигнала на синхронизацию не получен сигнал от МРС 14 о наличии синхронизации (с включением сообщения "Не удалось синхронизироваться с сетью");
- если до включения АВГ 20 сигнал от МРС 14 о наличии синхронизации пропадает с включением сообщения "Потерян синхронизм генератора с сетью".

"Аварийная остановка" - остановка всего технологического оборудования газопоршневого электроагрегата в аварийном режиме с включением аварийного стоп-устройства 46 и закрыванием отсечного газового клапана 45.

Аварийная остановка осуществляется по команде с панели управления и индикации 12 или по команде с пульта дистанционного управления 13 (нажатием кнопки "Аварийный стоп"), а также при следующих условиях:
- при падении давления масла менее 1,6 кгс/см²;
- при пропадании сигнала с датчика давления масла 0,5 кгс/см².

- при отсутствии разрежения в картере двигателя;
- при неисправности МРС 14 или самопроизвольном отключении питания МРС 14;
- при пропадании сигнала от дублирующей системы защиты двигателя вследствие падения давления масла ниже 1,5+0,1 кгс/см²;
- при получении сигнала от дублирующей системы защиты двигателя при превышении предельно-допустимой частоты вращения (разнос) двигателя;
- при получении сигнала от МРС 14 о превышении предельно-допустимой частоты вращения двигателя;
- при затянувшейся остановке;
- при пропадании 24 В постоянного тока.

При поступлении команды на аварийную остановку газопоршневого электроагрегата:
- выдается сообщение "Получена команда "АвСтоп" или сообщение о причине аварии;
- включается таймер остановки;
- выдается сообщение "Аварийный останов";
- включается прибор звуковой сигнализации 17;
- отключается автоматический выключатель генераторный 20;
- подается сигнал на отключение насоса циркуляции воды холодного контура 57;
- подается сигнал на отключение насоса циркуляции воды в системе обратного водоснабжения 58;
- подается сигнал на переключение питания КСА с генератора на пусковую сеть С1;
- снимается напряжение возбуждения генератора (59);
- подается сигнал на включение аварийного стоп-устройства 46;
- выводятся сообщения "АвСтоп: включено стоп-устройство", через 5 с "АвСтоп: снят сигнал "стоп-устройство ВКЛ."";
- подается сигнал "Стоп" на МРС 14;
- подается сигнал на выключение системы зажигания 43;
- подается сигнал на закрывание входного газового клапана 50;
- подается сигнал на закрывание отсечного газового клапана 45;
- подается сигнал на открывание свечного клапана 51;
- отключается счетчик моточасов;
- через 30 с отключается прибор звуковой сигнализации 17;
- выводится сообщение "АвСтоп завершен, нажмите кнопку "Стоп"";
- при нажатии кнопки "Стоп" на панели управления и индикации 12 (или кнопки "Стоп" на пульте дистанционного управления 13) снимается напряжение питания с МРС 14;
- выключаются сообщения о причине аварии;
- выводится сообщение "Команда "АвСтоп" выполнена".

Функционирование комплекса средств автоматизации газопоршневого электроагрегата поддерживается Программой управления газопоршневым электроагрегатом (РДПИ. 00563-01). Авторы Лукин Д.В., Гордиенко А.Г. Свидетельство об официальной регистрации N 2001610049 от 18.01.01.

Промышленная применимость
Предложенный комплекс обладает более широкими функциональными возможностями управления, повышенной надежностью за счет большей детализации причин аварийных ситуаций и оперативности функционирования.

Комплекс средств автоматизации газопоршневого электроагрегата относится к регулирующим и управляющим системам общего назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Комплекс средств автоматизации (КСА) газопоршневого электроагрегата (ГПЭА) предназначен для автоматического управления и контроля работы газопоршневого агрегата в процессе проверки, пуска, регулирования частоты, включения и работы на нагрузку, нормальной и аварийной остановки, а также для автоматического обнаружения аварийных и угрожающих ситуаций во всех режимах эксплуатации ГПЭА и реагирования на эти ситуации. КСА включает в себя программируемый контроллер, панель управления и индикации, пульт дистанционного управления, регулятор скорости микропроцессорный, панель приборов, блок реле и трансформаторов измерительных, прибор звуковой сигнализации, блок промежуточных реле, блок переключения питания, автоматический выключатель генераторный, плату управления вторичным источником питания, блок управления агрегатами собственных нужд. 2 ил.

Комплекс средств автоматизации газопоршневого электроагрегата, содержащий пульт дистанционного управления, панель управления и индикации, регулятор скорости микропроцессорный, первые два входа которого подключены соответственно к первому входу комплекса и первому выходу панели управления и индикации, а первый выход - к первому выходу комплекса, панель приборов, блок реле и трансформаторов измерительных, два первых выхода которого соединены соответственно с третьим входом регулятора скорости микропроцессорного и первым входом панели приборов, прибор звуковой сигнализации, блок промежуточных реле, два первых входа которого подключены соответственно к третьему выходу блока реле и трансформаторов измерительных и второму выходу регулятора скорости микропроцессорного, а четыре первых выхода которого соединены со вторым, третьим, четвертым и пятым выходами комплекса, блок переключения питания, три первых входа которого подключены соответственно ко второму и третьему входам комплекса, четвертому выходу блока промежуточных реле, автоматический выключатель генераторный, первые два выхода которого соединены соответственно через шину нагрузки с шестым выходом комплекса и первым входом блока реле и трансформаторов измерительных, а два входа - соответственно с выходом блока переключения питания и пятым выходом блока промежуточных реле, плату управления вторичным источником питания, которая подключена соответственно к четвертому и пятому входам комплекса, второму выходу автоматического выключателя генераторного, третьему входу блока промежуточных реле и седьмому выходу комплекса, блок управления агрегатами собственных нужд, два входа которого соединены соответственно с четвертым входом/выходом блока промежуточных реле и выходом блока переключения питания, а четыре выхода - соответственно с восьмым, девятым, десятым и одиннадцатым выходами комплекса, отличающийся тем, что комплекс средств автоматизации дополнительно содержит программируемый контроллер, состоящий из модуля центрального процессора с флэш-памятью и подключенных к системной шине VME четырех модулей дискретного ввода (4), (5), (6), (11), четырех модулей дискретного вывoдa: модуля дискретного вывода (7), модуля дискретного вывода (9) и двух модулей дискретного вывода (8), (10), причем модуль центрального процессора соединен с двенадцатым выходом комплекса и первым входом панели управления и индикации, три входа первого модуля дискретного ввода (4) - соответственно со вторым выходом панели управления и индикации, с выходом пульта дистанционного управления и третьим выходом регулятора скорости микропроцессорного, вход второго модуля дискретного ввода (5) - с шестым входом комплекса, два входа третьего модуля дискретного ввода (6) - соответственно с седьмым и восьмым входами комплекса, три выхода первого модуля дискретного вывода (7) - соответственно с входом прибора звуковой сигнализации, четвертым входом регулятора скорости микропроцессорного и тринадцатым выходом комплекса, выход третьего модуля дискретного вывода (8) - с четвертым входом блока промежуточных реле, два выхода второго модуля дискретного вывода (9) - соответственно с четырнадцатым выходом комплекса и пятым входом блока промежуточных реле, два выхода четвертого модуля дискретного вывода (10) - соответственно с шестым входом блока промежуточных реле и вторым входом панели управления и индикации, пять входов четвертого модуля дискретного ввода (11) - соответственно с девятым входом комплекса, четвертым выходом блока промежуточных реле, вторым выходом блока управления агрегатами собственных нужд, выходом платы управления вторичным источником питания, вторым входом/выходом блока переключения питания.