ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ КОНТЕЙНЕРНОГО ИСПОЛНЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H02K7/18 H02J3/28 

Изобретение относится к автономным источникам питания различной аппаратуры, приборов и комплексов связи, требующих для своей работы электрической энергии. Оно может быть использовано в автоматике, системах связи и других отраслях народного хозяйства для электроснабжения переменным трехфазным напряжением 380 В, частотой 50 Гц полевых объектов при отсутствии или выходе из строя проводной электросети.

Известны передвижные электростанции, имеющие в своем составе один или два электроагрегата с генераторным оборудованием, обеспечивающим получение напряжения трехфазного переменного тока различной мощности, смонтированные в кузове-фургоне, установленном на шасси типового автомобиля или на шасси двухосного прицепа, а также генераторное оборудование для получения однофазного переменного тока [1, 2, 3].

Недостатком таких электростанций является их недостаточная надежность работы, у них не исключены случаи возникновения аварийных ситуаций при перегреве двигателей, что приводит к возможности выхода их из строя.

Из известных электростанций наиболее близкой по технической сущности является электростанция типа «Толуол-30», описанная в [4].

Эта электростанция содержит два электроагрегата, каждый из которых состоит из силовой установки, включающей в себя двигатель, функциональные технологические системы и блок коррекции частоты вращения вала двигателя, блок датчиков и блок исполнительных устройств, генераторного комплекса в составе генератора переменного тока, блока коррекции напряжения и регулятора напряжения, щита управления агрегатом, а также содержит блок ввода цепей питания с подключенными к нему линиями питания внешних потребителей и линией питания от внешней электросети.

Такая электростанция является автономным источником электроснабжения потребителей, расположенных вдали от основных электросетей, и обеспечивает питание потребителей по двум сетям.

Основным недостатком данной электростанции является низкая надежность работы и возможные перебои в работе за счет появления непредвиденных аварийных ситуаций в процессе постоянного ее функционирования и отсутствия средств автоматического пожаротушения. Указанные причины могут вызвать выход из строя двигателей, приводящих в движение генераторное оборудование для получения напряжения переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности обеспечения питанием потребителей и предупреждение возникновения различных аварийных ситуаций при работе дизель-электрической станции.

Поставленная цель достигается тем, что в дизель-электрическую станцию контейнерного исполнения, содержащую первый дизель-электрический агрегат (ДЭА), включающий в себя щит управления агрегатом и силовую установку, состоящую из дизельного двигателя, функциональных технологических систем (ФТС), блока датчиков, блока исполнительных устройств, блока контроля параметров, блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора переменного тока, регулятора напряжения и блока коррекции напряжения генератора переменного тока, второй ДЭА, включающий в себя щит управления агрегатом и силовую установку, состоящую из дизельного двигателя, ФТС, блока датчиков, блока исполнительных устройств, блока контроля параметров, блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора переменного тока, регулятора напряжения и блока коррекции напряжения генератора переменного тока, а также содержащую блок ввода цепей питания, к первому и второму силовым вводам которого подключены соответственно линия питания от внешней электросети и линия питания внешних потребителей, при этом входы дизельного двигателя первого ДЭА соединены с выходами ФТС, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков и блока контроля параметров, первые управляющие входы ФТС соединены с управляющими выходами блока исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, вход силовой цепи генератора переменного тока первого ДЭА подключен к выходу регулятора напряжения, вход которого соединен с выходом блока коррекции напряжения генератора переменного тока, управляющий вход которого соединен с выходом генератора переменного тока, информационный выход регулятора напряжения соединен с входом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератор переменного тока механически соединен с валом дизельного двигателя, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС, выход силовой цепи генератора переменного тока соединен с первым входом щита управления агрегатом первого ДЭА, информационный выход блока контроля параметров соединен с информационным входом щита управления агрегатом; входы дизельного двигателя силовой установки второго ДЭА соединены с выходами ФТС, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков и блока контроля параметров, первые управляющие входы ФТС соединены с управляющими выходами блока исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, вход силовой цепи генератора переменного тока второго ДЭА подключен к выходу регулятора напряжения, вход которого соединен с выходом блока коррекции напряжения генератора переменного тока, управляющий вход которого соединен с выходом генератора переменного тока, информационный выход регулятора напряжения соединен с входом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератор переменного тока второго ДЭА механически соединен с валом дизельного двигателя, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС, выход силовой цепи генератора переменного тока соединен с первым входом щита управления агрегатом второго ДЭА, информационный выход блока контроля параметров соединен с информационным входом щита управления агрегатом, третий управляющий выход щита управления агрегатом второго ДЭА соединен с управляющим входом щита управления агрегатом первого ДЭА, согласно изобретению дополнительно введены первая и вторая панели переключения источников питания, блок коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, потребители электроэнергии трехфазного переменного тока, потребители электроэнергии однофазного переменного тока, вспомогательные потребители электроэнергии однофазного переменного тока, щит питания собственных нужд, система охранно-пожарной сигнализации (ОПС), информационные линии от датчиков выносных устройств системы ОПС и информационные линии к исполнительным элементам выносных устройств системы ОПС, при этом выход силовой цепи щита управления агрегатом первого ДЭА соединен с первым входом первой панели переключения источников питания, первый выход которой соединен с первым входом второй панели переключения источников питания, второй вход которой соединен с выходом силовой цепи щита управления агрегатом второго ДЭА, второй выход первой панели переключения источников питания подключен ко второму входу силовой цепи щита управления агрегатом первого ДЭА, выход второй панели переключения источников питания подключен ко входу станционной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, первый, второй и третий выходы станционной стороны которого подключены ко входам соответственно потребителей электроэнергии трехфазного переменного тока, потребителей однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей однофазного переменного тока, выход второй панели переключения источников питания соединен также со входом щита собственных нужд, первый, второй и третий силовые выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам щита управления агрегатом первого ДЭА, щита управления агрегатом второго ДЭА и ко входу системы ОПС, четвертый выход станционной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен со вторым входом первой панели переключения источников питания, вход линейной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен с выходом станционной стороны блока ввода цепей питания, вход станционной стороны которого соединен с выходом линейной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, первый и второй управляющие выходы системы ОПС подключены соответственно к дополнительным управляющим входам блоков исполнительных устройств силовых установок первого ДЭА и второго ДЭА, первый и второй информационные входы-выходы системы ОПС подключены к дополнительным информационным входам-выходам соответственно щитов управления агрегатами первого ДЭА и второго ДЭА, первые и вторые сигнальные входы системы ОПС подключены соответственно к выходам блока датчиков силовой установки первого ДЭА и блока датчиков силовой установки второго ДЭА, а третьи сигнальные входы системы ОПС соединены с информационными линиями, к которым подключены датчики выносных устройств системы ОПС, третьи управляющие выходы которой соединены с информационными линиями, к которым подключены управляющие входы исполнительных элементов выносных устройств системы ОПС.

Особенностью предлагаемой дизель-электрической станции контейнерного исполнения является то, что она размещена в контейнере, имеющем по меньшей мере два отсека: дизельный и аппаратный отсеки, при этом в аппаратном отсеке имеется входная дверь, расположенная в торце контейнера, а вход в дизельный отсек осуществляется через дверь в перегородке между отсеками. Элементы системы ОПС размещены в дизельном и аппаратном отсеках.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая дизель-электрическая станция контейнерного исполнения отличается наличием новых блоков: первой и второй панелей переключения источников питания, блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, потребителей трехфазного и однофазного переменного тока, вспомогательных потребителей однофазного переменного тока, щита питания собственных нужд и системы ОПС, а также их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом, заявляемая дизель-электрическая станция контейнерного исполнения соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую дизель-электрическую станцию блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.

Данное решение существенно отличается от известных в данной области техники. Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Заявляемое решение может быть реализовано с использованием существующих аппаратуры, приборов и устройств, используемых в электротехнике, и является промышленно применимым.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой дизель-электрической станции контейнерного исполнения, на фиг.2 приведены структурные схемы соответственно генераторов переменного тока силовых установок первого и второго ДЭА.

Дизель-электрическая станция контейнерного исполнения (фиг.1) содержит первый ДЭА 1, включающий в себя силовую установку 2, состоящую из дизельного двигателя 3, ФТС 4, блока датчиков 5, блока 6 исполнительных устройств, блока 7 контроля параметров, блока 8 коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора 9 переменного тока, регулятора 10 напряжения и блока 11 коррекции напряжения генератора переменного тока, и щит 12 управления агрегатом, первую панель 13 переключения источников питания, вторую панель 14 переключения источников питания, второй ДЭА 15, включающий в себя силовую установку 16, состоящую из дизельного двигателя 17, ФТС 18, блока 19 датчиков, блока 20 исполнительных устройств, блока 21 контроля параметров, блока 22 коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора 23 переменного тока, регулятора 24 напряжения и блока 25 коррекции напряжения генератора переменного тока, и щит 26 управления агрегатом, а также содержит блок 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, потребители 28 электроэнергии трехфазного переменного тока, потребители 29 электроэнергии однофазного переменного тока, вспомогательные потребители 30 электроэнергии однофазного переменного тока, блок 31 ввода цепей питания, линию питания 32 от внешней электросети, линию питания 33 внешних потребителей, щит 34 питания собственных нужд, систему 35 ОПС, информационные линии 36 от датчиков выносных устройств системы ОПС и информационные линии 37 к исполнительным элементам выносных устройств системы ОПС.

Генератор 9 переменного тока (см. фиг.2) силовой установки 2 первого ДЭА 1 включает в себя статор 38, ротор 39, вал 40 ротора и муфту 41, которая механически соединена с коленчатым валом 42 кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя 3, а генератор 23 переменного тока силовой установки 16 второго ДЭА 15 включает в себя статор 43, ротор 44, вал 45 ротора и муфту 46, которая механически соединена с коленчатым валом 47 кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя 17.

Входы дизельного двигателя 3 силовой установки 2 первого 1 ДЭА соединены с первыми выходами ФТС 4, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока 5 датчиков и блока 7 контроля параметров, первые управляющие входы ФТС 4 соединены с управляющими выходами блока 6 исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока 8 коррекции частоты вращения вала двигателя. Вход силовой цепи генератора 9 переменного тока первого 1 ДЭА подключен к выходу регулятора напряжения 10, вход которого соединен с выходом блока 11 коррекции напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом генератора переменного тока, а информационный выход регулятора напряжения 10 соединен с входом блока 8 коррекции частоты вращения вала двигателя 3.

Генератор переменного тока 9 механически соединен с валом дизельного двигателя 3 силовой установки 2 первого 1 ДЭА, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления 12 агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС 4. Выход силовой цепи генератора переменного тока 9 соединен с первым входом щита управления 12 агрегатом первого ДЭА 1, а информационный выход блока контроля 7 параметров соединен с информационным входом щита управления 12 агрегатом.

Выход силовой цепи щита управления 12 агрегатом первого ДЭА 1 соединен с первым входом первой 13 панели переключения источников питания, первый выход которой соединен с первым входом второй 14 панели переключения источников питания, второй выход первой 13 панели переключения источников питания подключен ко второму входу силовой цепи щита управления 12 агрегатом первого ДЭА 1.

Входы дизельного двигателя 17 силовой установки 16 второго 15 ДЭА соединены с выходами ФТС 18, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока 19 датчиков и блока 21 контроля параметров, а первые управляющие входы ФТС 18 соединены с управляющими выходами блока 20 исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока 22 коррекции частоты вращения вала двигателя. Вход силовой цепи генератора 23 переменного тока второго 15 ДЭА подключен к выходу регулятора 24 напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом блока 25 коррекции напряжения генератора переменного тока, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом генератора переменного тока, а информационный выход регулятора 24 напряжения соединен с входом блока 22 коррекции частоты вращения вала двигателя. Генератор 23 переменного тока силовой установки 16 второго 15 ДЭА механически соединен с валом дизельного двигателя 17, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления 26 агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС 18. Выход силовой цепи генератора переменного тока 23 соединен с первым входом щита управления 26 агрегатом второго ДЭА 15, а информационный выход блока контроля 21 параметров соединен с информационным входом щита управления 26 агрегатом.

Третий управляющий выход щита управления 26 агрегатом второго ДЭА 15 соединен с управляющим входом щита управления 12 агрегатом первого ДЭА1.

Выход силовой цепи щита управления 26 агрегатом второго ДЭА 15 соединен со вторым входом второй 14 панели переключения источников питания, выход которой соединен со входом станционной стороны блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока.

Первый, второй и третий выходы станционной стороны блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока подключены ко входам соответственно потребителей 28 электроэнергии трехфазного переменного тока, потребителей 29 электроэнергии однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей 30 электроэнергии однофазного переменного тока. Выход второй 14 панели переключения источников питания соединен также со входом щита 34 собственных нужд, первый, второй и третий силовые выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам щита управления 12 агрегатом первого ДЭА 1, щита управления 26 агрегатом второго ДЭА 15 и ко входу системы 35 ОПС.

Четвертый выход станционной стороны блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен со вторым входом первой панели 13 переключения источников питания. Вход линейной стороны блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен с выходом станционной стороны блока ввода 31 цепей питания, вход станционной стороны которого соединен с выходом линейной стороны блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока. Линия питания 32 от внешней электросети и линия питания 33 внешних потребителей подключены соответственно к первому и второму силовым вводам линейной стороны блока ввода 31 цепей питания.

Первый и второй управляющие выходы системы ОПС 35 подключены соответственно к дополнительным управляющим входам блоков 6 и 20 исполнительных устройств силовых установок 2 и 16 первого ДЭА 1 и второго ДЭА 15. Первый и второй информационные входы-выходы системы ОПС 35 подключены к дополнительным информационным входам-выходам соответственно щитов управления 12 и 26 агрегатами первого ДЭА 1 и второго ДЭА 15, а первые и вторые сигнальные входы системы ОПС 35 подключены соответственно к выходам блока датчиков 5 силовой установки 2 первого ДЭА 1 и блока 19 датчиков силовой установки 16 второго ДЭА 15. Третьи сигнальные входы системы ОПС 35 соединены с информационными линиями 36, к которым подключены датчики выносных устройств системы ОПС 35, третьи управляющие выходы которой соединены с информационными линиями 37, к которым подключены управляющие входы исполнительных элементов выносных устройств системы ОПС 35.

Генератор 9 переменного тока силовой установки 2 первого ДЭА 1 содержит последовательно соединенные статор 38, ротор 39, вал 40 ротора и муфту 41, которая механически соединена с коленчатым валом 42 кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя 3, при этом выход статора 38 является выходом силовой цепи генератора 9 переменного тока.

Генератор 23 переменного тока силовой установки 16 второго 15 ДЭА содержит последовательно соединенные статор 43, ротор 44, вал 45 ротора и муфту 46, которая механически соединена с коленчатым валом 47 кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя 17, при этом выход статора 43 является выходом силовой цепи генератора 23 переменного тока.

ФТС 4 силовой установки 2 первого 1 ДЭА включают в себя систему охлаждения двигателя, систему смазки двигателя, систему питания топливом двигателя, систему питания воздухом, систему предпускового подогрева и систему запуска двигателя, датчик состояния системы охлаждения двигателя, датчик состояния системы смазки двигателя, датчик состояния системы питания топливом, датчик состояния системы питания воздухом, датчик состояния системы предпускового подогрева двигателя и датчик состояния системы запуска двигателя.

ФТС 18 силовой установки 16 второго 15 ДЭА включает в себя систему охлаждения двигателя, систему смазки двигателя, систему питания топливом двигателя, систему питания воздухом, систему предпускового подогрева и систему запуска двигателя, датчик состояния системы охлаждения двигателя, датчик состояния системы смазки двигателя, датчик состояния системы питания топливом, датчик состояния системы питания воздухом, датчик состояния системы предпускового подогрева двигателя и датчик состояния системы запуска двигателя.

Дизельный двигатель 3 и генератор 9 переменного тока силовой установки 2 первого 1 ДЭА соединены между собой в единый блок (двигатель-генератор) через соединительную муфту 42.

Регулирование напряжения генератора 9 переменного тока производится автоматически регулятором 10 совместно с блоком 11 коррекции напряжения.

Дизельный двигатель 17 и генератор 23 силовой установки 16 второго 15 ДЭА соединены между собой в единый блок (двигатель-генератор) через соединительную муфту 47.

Регулирование напряжения генератора 23 переменного тока производится автоматически регулятором 24 совместно с блоком 25 коррекции напряжения.

Источником электрической энергии в первом 1 и втором 15 ДЭА являются синхронные генераторы 9 и 23 переменного тока, в качестве которого может быть использован известный генератор серии ГС-8.

Контроль параметров силовых цепей первого 1 и второго 15 ДЭА обеспечивается с помощью блоков 7 и 21 контроля параметров, датчиков состояния блоков 5 и 19 датчиков. При недопустимом отклонении параметров от нормы производится анализ значений параметров и обеспечивается сигнализация и защита, а также производится регулирование напряжения и частоты вращения вала двигателей ДЭА с помощью блоков коррекции 11 и 25 напряжения, блоков 8 и 22 коррекции частоты вращения вала двигателя.

Блоки 8 и 22 коррекции частоты вращения вала двигателей 3 и 17 первого 1 и второго 15 ДЭА предназначены для поддержания с заданной точностью частоты переменного напряжения, вырабатываемого соответственно генераторами 9 и 23 переменного тока первого 1 и второго 15 ДЭА. Блоки 8 и 22 осуществляют измерение частоты контролируемого напряжения, сравнение ее с эталонной частотой, выделение сигнала рассогласования и подачу через блоки 6 и 20 соответственно команды на подгонку частоты в блоки управления двигателями 3 и 17, если отклонение частоты от нормы сохраняется дольше заданного времени.

Щиты управления 12 и 26 агрегатами предназначены для управления соответственно первым 1 и вторым 15 ДЭА. В щите управления смонтированы индикаторное устройство, индикаторы, выключатели, предохранители, реле контроля фаз, блоки преобразования сигнала и счетчик времени наработки. При этом управление электроагрегатом обеспечивается посредством воздействия на механизм регулирования оборотов коленчатого вала двигателя и регулирования напряжения генераторов переменного тока.

Первая 13 и вторая 14 панели переключения источников питания предназначены для подключения и переключения источников электроэнергии переменного тока, обеспечения поочередной работы потребителей от внешней сети или от первого 1 или второго 15 ДЭА, включения в работу и отключения цепей питания источников от потребителей электроэнергии. В составе панелей переключения имеется контроллер, который обеспечивает контроль напряжения источников питания и переключение питания потребителей с основной сети на питание от дизель-электрического агрегата при понижении или повышении напряжения внешней сети выше допустимого, а также обратное переключение потребителей на питание от основной сети при восстановлении ее параметров.

Блок 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока предназначен для коммутации, распределения вырабатываемого генераторами 9 и 23 напряжения трехфазного переменного тока и защиты цепей генераторов. Блок содержит контакторы, реле, автоматы защиты, предохранители и сигнальные индикаторы. При этом в блоке 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока цепи питания потребителей 28 трехфазного переменного тока, потребителей 29 однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей 30 однофазного тока проходят через автоматы защиты для предохранения их от короткого замыкания и повышенного напряжения в цепях.

Блок 31 ввода цепей питания предназначен для подключения линии питания от внешней электросети 32 и линии питания 33 внешних потребителей. Блок содержит соединители, панели с контактными зажимами и выключатели.

Система 35 ОПС содержит прибор приемно-контрольной охранно-пожарной сигнализации, предназначенный для приема сигналов пожарной опасности и запуска системы пожаротушения. Она содержит также устройства световой индикации и светозвуковой сигнализации, температурные датчики и исполнительные устройства, включающие в себя пожарные контакторы, температурные реле и коммутационные аппараты.

Система 35 ОПС является автоматической системой пожарной сигнализации и пожаротушения. Она предназначена для определения факторов пожара и управления порошковыми и аэрозольными установками пожаротушения, размещенными в дизельном и аппаратном отсеках дизель-электрической станции контейнерного исполнения.

Предлагаемая дизель-электрическая станция обеспечивает выполнение следующих операций:

пуск электроагрегатов;

прием нагрузки;

контроль за допустимыми значениями рабочих параметров, защиту и сигнализацию при возникновении неисправностей;

остановку электроагрегатов;

включение системы ОПС для предупреждения возникновения пожара, тушения пожара и исключения возможности выхода из строя электроагрегатов дизель-электрической станции.

В предлагаемой дизель-электрической станции обеспечивается автоматический и ручной пуски электроагрегатов.

Автоматический пуск электроагрегатов может производиться также дистанционно по командам из внешней системы управления.

Запуск электроагрегатов в режиме ручного управления осуществляется непосредственно со щитов управления 12 и 26, находящихся в дизельном отсеке.

В режиме приема нагрузки питание потребителей осуществляется через блок 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, первую 13 и вторую 14 панели переключения источников питания по линии питания 32 от внешней электросети, подключенной к силовому вводу блока 31 ввода цепей питания. При этом напряжение от внешней электросети поступает по линии 32 на силовой ввод блока 31 ввода цепей питания и через блок 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока напряжение подается на вход первой 13 панели переключения. С выхода первой 13 панели переключения напряжение через вторую 14 панель переключения поступает на блок 27 коммутации и распределения, а далее напряжение распределяется по потребителям и через автоматы защиты, находящиеся в блоке 27, поступает соответственно к потребителям 28 трехфазного переменного тока, однофазного 29 переменного тока и вспомогательным потребителям 30 однофазного переменного тока. С выхода второй 14 панели переключения напряжение поступает для внутреннего потребления на щит 34 собственных нужд.

В дизель-электрической станции обеспечивается остановка электроагрегатов в режиме автоматического и ручного управления. Остановка электроагрегата при работе на автоматическом управлении производится по командам от внешней системы управления, а при работе на ручном управлении остановка электроагрегата обеспечивается с помощью выключателя СТОП, расположенного на каждом из двух (12 и 26) щитов управления агрегатом. Предварительно следует отключить нагрузку и охладить двигатели ДЭА.

В экстренных случаях остановка электроагрегатов может быть произведена нажатием кнопки ЭКСТРЕННЫЙ ОСТАНОВ на щите управления агрегатом. При этом система управления обеспечивает отключение нагрузки и остановку электроагрегатов прекращением подачи топлива и воздуха.

Рассмотрим работу предлагаемой дизель-электрической станции контейнерного исполнения.

При запуске первого 1 ДЭА дизельный двигатель 3 преобразует энергию топлива в механическую энергию, которая приводит в движение коленчатый вал 42 кривошипно-шатунного механизма двигателя 3, под действием которого через муфту 41 приводится во вращение вал 40 ротора 39. При вращении ротора 39 на обмотках статора 38 генератора 9 переменного тока возникает электродвижущаяся сила, создающая на вторичных обмотках напряжение трехфазного переменного тока. Напряжение с выхода статора 38 генератора 9 переменного тока через щит управления агрегатом 12, первые входы первой 13 и второй 14 панели переключения источников питания поступает на вход блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока и через блок 27 передается далее на входы потребителей 28 трехфазного переменного тока, потребителей 29 однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей 30 однофазного переменного тока.

Одновременно с этим напряжение переменного тока с выхода второй 14 панели переключения источников питания поступает на вход щита 34 собственных нужд и далее через щит 34 передается на дополнительные силовые входы щита управления 12 агрегатом первого 1 ДЭА и щита управления 26 агрегатом второго 15 ДЭА, на силовой вход системы 35 ОПС.

Напряжение переменного тока с выхода второй 14 панели переключения через блок 27 коммутации и распределения питания и блок 31 ввода цепей питания передается в линию питания 33 внешних потребителей для электроснабжения потребителей, находящихся вне дизель-электрической станции контейнерного исполнения, в котором расположены указанные первый 1 и второй 15 ДЭА.

При запуске второго 15 ДЭА дизельный двигатель 17 преобразует энергию топлива в механическую энергию, которая приводит в движение коленчатый вал 47 кривошипно-шатунного механизма двигателя 17, под действием которого через муфту 46 приводится во вращение вал 45 ротора 44. При вращении ротора 44 на обмотках статора 43 генератора 23 переменного тока возникает электродвижущаяся сила, создающая на вторичных обмотках напряжение трехфазного переменного тока. Напряжение с выхода статора 43 генератора 23 переменного тока через щит управления 26 агрегатом поступает на второй вход второй панели 14 переключения источников питания и с выхода панели 14 поступает на вход блока 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, а далее через блок 27 передается на входы потребителей 28 трехфазного переменного тока, потребителей 29 однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей 30 однофазного переменного тока.

Одновременно с этим напряжение переменного тока с выхода второй 14 панели переключения питания поступает на вход щита 34 собственных нужд и далее через щит 34 передается на силовые входы щита управления 12 агрегатом первого 1 ДЭА и щита управления 26 агрегатом второго 15 ДЭА, на силовой вход системы 35 ОПС.

Питание нагрузки от внешней электросети осуществляется через блок 31 ввода цепей питания и блок 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока. Для этого необходимо подключить нагрузку к линии 32 питания потребителей от внешней электросети с помощью кабельных линий из комплекта дизель-электрической станции контейнерного исполнения. Включить выключатель и автоматы защиты внешней сети на блоке 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока и на первой панели 13 переключения источников питания. Подать трехфазное напряжение 380 В переменного тока частотой 50 Гц от внешней сети на силовой ввод блока ввода 31 цепей питания дизель-электрической станции. Включить выключатель СЕТЬ, расположенный на блоке 27 коммутации и распределения электроэнергии переменного тока. При этом необходимо проверить функционирование автоматического защитно-отключающего устройства.

При увеличении нагрузки в дизель-электрической станции обеспечивается постоянство выходной мощности за счет цепи регулирования напряжения путем воздействия информации, поступающей с выхода блока 5 датчиков первого 1 или второго 15 ДЭА. Сигналы управления с выхода блока коррекции 11 напряжения поступают на вход регулятора 10 напряжения, которые воздействуют на регулятор напряжения и поддерживают в нем постоянное напряжение, что способствует сохранению постоянства мощности, вырабатываемой генератором 9 переменного тока. Одновременно с информационного выхода регулятора 10 сигнал поступает на блок 8 коррекции частоты, который осуществляет измерение частоты контролируемого напряжения, сравнение ее с эталонной частотой, выделение сигнала рассогласования и подачу команды на вход блока 6 исполнительных устройств, под действием которого осуществляется влияние на систему регулирования частоты оборотов коленчатого вала двигателя 3 и соответственно на частоту генерируемого напряжения. При этом происходит увеличение оборотов вала двигателя и соответственно изменяется скорость вращения вала ротора генератора 9 переменного тока, что приводит к изменению частоты генерируемого им напряжения.

Остановка электроагрегата.

Остановка электроагрегата при работе на автоматическом управлении производится по командам от внешней системы управления.

При работе на ручном управлении остановка электроагрегата обеспечивается с помощью выключателя СТОП, расположенного на щите управления агрегатом. Предварительно следует отключить нагрузку выключателем, расположенным на том же щите управления агрегатом, и охладить двигатель работой на холостом ходу в течение определенного времени. В этом случае система управления обеспечивает остановку электроагрегата прекращением подачи топлива. В экстренных случаях остановка электроагрегатов может быть произведена нажатием кнопки ЭКСТРЕННЫЙ ОСТАНОВ. При этом система управления обеспечивает отключение нагрузки и остановку электроагрегатов прекращением подачи топлива и воздуха. После срабатывания стоп-устройства, перекрывающего подачу воздуха, необходимо взвести его вручную.

Работа системы 35 ОПС по предупреждению возникновения пожаров и тушению пожаров в дизель-электрической станции осуществляется следующим образом.

В процессе работы ДЭА, установленных в контейнере, возможно резкое повышение температуры дизельных двигателей 3 и 17, давления в системе смазки и другие факторы, которые могут привести к воспламенению двигателей и выходу их из строя. При повышении температуры выше нормы и изменении других параметров с выхода блоков датчиков 5 и 19 в систему 35 ОПС поступают сигналы об этом. После приема и анализа этих сигналов система 35 ОПС выдает управляющие команды непосредственно в системы двигателей 3 или 17, под действием которых осуществляется их остановка. Управляющие сигналы поступают также на щиты управления 12 и 26 агрегатами, где включается соответствующая предупредительная сигнализация о случившемся. С выхода щитов управления 12 и 26 агрегатами поступают управляющие команды на дизельные двигатели и генераторы переменного тока, под действием которых осуществляется их остановка.

Одновременно в отсеках контейнера включается световая и светозвуковая сигнализация с командами для обслуживающего персонала типа «Пожар», «Покинуть помещение» и другие.

В случае возникновения пожара в дизельном и аппаратном отсеках автоматически включаются имеющиеся средства пожаротушения, например модули порошкового пожаротушения или модули газового пожаротушения.

Технический эффект предлагаемой дизель-электрической станции заключается в повышении надежности обеспечения питанием потребителей в условиях резких изменений нагрузки за счет обеспечения возможности дублирования источника питания от внешней электросети с помощью первого или второго ДЭА, а также за счет введения системы ОПС, способствующей предупреждению возникновения различных аварийных ситуаций при работе ДЭА и питании потребителей от внешней сети. Указанные меры приводят не только к повышению надежности работы ДЭА и станции в целом, но и способствуют обеспечению безопасности обслуживающего персонала.

Источники информации

1. Китаев В.Е. и др. Электропитание устройств связи. - М.: Связь, 1975.

2. Электротехнические средства инженерного вооружения. Под ред. канд. техн. наук П.В.Янкаускаса. - М.: Воениздат, 1989, с.216-219.

3. RU, патент № 2280595, B64F 1/34, Н02К 7/18, 2006.

4. Электростанция «Толуол-30» (прототип).

Изобретение относится к автономным источникам питания различной аппаратуры, приборов и комплексов связи. Целью изобретения является повышение надежности обеспечения питанием потребителей и предупреждение возникновения различных аварийных ситуаций при работе дизель-электрической станции. Дизель-электрическая станция контейнерного исполнения содержит два дизель-электрических агрегата (ДЭА), каждый из которых включает в свой состав щит управления агрегатом и силовую установку, состоящую из дизельного двигателя, функциональных технологических систем (ФТС), блока датчиков, блока исполнительных устройств, блока контроля параметров, блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора переменного тока, регулятора напряжения генератора и блока коррекции напряжения; две панели переключения источников питания, блок коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, потребители трехфазного и однофазного переменного тока, вспомогательные потребители однофазного переменного тока, блок ввода цепей питания, линию питания от внешней электросети, линию питания внешних потребителей, щит питания собственных нужд и систему охранно-пожарной сигнализации (ОПС) с подключенными к ней информационными и сигнальными линиями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дизель-электрическая станция контейнерного исполнения, содержащая первый дизель-электрический агрегат (ДЭА), включающий в себя щит управления агрегатом и силовую установку, состоящую из дизельного двигателя, функциональных технологических систем (ФТС), блока датчиков, блока исполнительных устройств, блока контроля параметров, блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора переменного тока, регулятора напряжения и блока коррекции напряжения генератора переменного тока, второй ДЭА, включающий в себя щит управления агрегатом и силовую установку, состоящую из дизельного двигателя, ФТС, блока датчиков, блока исполнительных устройств, блока контроля параметров, блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератора переменного тока, регулятора напряжения и блока коррекции напряжения генератора переменного тока, а также содержащая блок ввода цепей питания, к первому и второму силовым вводам которого подключены соответственно линия питания от внешней электросети и линия питания внешних потребителей, при этом входы дизельного двигателя первого ДЭА соединены с выходами ФТС, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков и блока контроля параметров, первые управляющие входы ФТС соединены с управляющими выходами блока исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, вход силовой цепи генератора переменного тока первого ДЭА подключен к выходу регулятора напряжения, вход которого соединен с выходом блока коррекции напряжения генератора переменного тока, управляющий вход которого соединен с выходом генератора переменного тока, информационный выход регулятора напряжения соединен с входом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератор переменного тока механически соединен с валом дизельного двигателя, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС, выход силовой цепи генератора переменного тока соединен с первым входом щита управления агрегатом первого ДЭА, информационный выход блока контроля параметров соединен с информационным входом щита управления агрегатом; входы дизельного двигателя силовой установки второго ДЭА соединены с выходами ФТС, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков и блока контроля параметров, первые управляющие входы ФТС соединены с управляющими выходами блока исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, вход силовой цепи генератора переменного тока второго ДЭА подключен к выходу регулятора напряжения, вход которого соединен с выходом блока коррекции напряжения генератора переменного тока, управляющий вход которого соединен с выходом генератора переменного тока, информационный выход регулятора напряжения соединен с входом блока коррекции частоты вращения вала двигателя, генератор переменного тока второго ДЭА механически соединен с валом дизельного двигателя, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом щита управления агрегатом, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом ФТС, выход силовой цепи генератора переменного тока соединен с первым входом щита управления агрегатом второго ДЭА, информационный выход блока контроля параметров соединен с информационным входом щита управления агрегатом, третий управляющий выход щита управления агрегатом второго ДЭА соединен с управляющим входом щита управления агрегатом первого ДЭА, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены первая и вторая панели переключения источников питания, блок коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, потребители электроэнергии трехфазного переменного тока, потребители электроэнергии однофазного переменного тока, вспомогательные потребители электроэнергии однофазного переменного тока, щит питания собственных нужд, система охранно-пожарной сигнализации (ОПС), информационные линии от датчиков выносных устройств системы ОПС и информационные линии к исполнительным элементам выносных устройств системы ОПС, притом выход силовой цепи щита управления агрегатом первого ДЭА соединен с первым входом первой панели переключения источников питания, первый выход которой соединен с первым входом второй панели переключения источников питания, второй вход которой соединен с выходом силовой цепи щита управления агрегатом второго ДЭА, второй выход первой панели переключения источников питания подключен ко второму входу силовой цепи щита управления агрегатом первого ДЭА, выход второй панели переключения источников питания подключен ко входу станционной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, первый, второй и третий выходы станционной стороны которого подключены ко входам соответственно потребителей электроэнергии трехфазного переменного тока, потребителей однофазного переменного тока и вспомогательных потребителей однофазного переменного тока, выход второй панели переключения источников питания соединен также со входом щита собственных нужд, первый, второй и третий силовые выходы которого подключены соответственно к дополнительным входам щита управления агрегатом первого ДЭА, щита управления агрегатом второго ДЭА и ко входу системы ОПС, четвертый выход станционной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен со вторым входом первой панели переключения источников питания, вход линейной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока соединен с выходом станционной стороны блока ввода цепей питания, вход станционной стороны которого соединен с выходом линейной стороны блока коммутации и распределения электроэнергии переменного тока, первый и второй управляющие выходы системы ОПС подключены соответственно к дополнительным управляющим входам блоков исполнительных устройств силовых установок первого ДЭА и второго ДЭА, первый и второй информационные входы-выходы системы ОПС подключены к дополнительным информационным входам-выходам соответственно щитов управления агрегатами первого ДЭА и второму ДЭА, первые и вторые сигнальные входы системы ОПС подключены соответственно к выходам блока датчиков силовой установки первого ДЭА и блока датчиков силовой установки второго ДЭА, а третьи сигнальные входы системы ОПС соединены с информационными линиями, к которым подключены датчики выносных устройств системы ОПС, третьи управляющие выходы которой соединены с информационными линиями, к которым подключены управляющие входы исполнительных элементов выносных устройств системы ОПС.2. Дизель-электрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что генератор переменного тока силовой установки первого ДЭА содержит последовательно соединенные статор, ротор, вал ротора и муфту, которая механически соединена с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя, при этом выход статора является выходом силовой цепи генератора переменного тока.3. Дизель-электрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что генератор переменного тока силовой установки второго ДЭА содержит последовательно соединенные статор, ротор, вал ротора и муфту, которая механически соединена с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма дизельного двигателя, при этом выход статора является выходом силовой цепи генератора переменного тока.