Система управления дизель-генераторной установкой Российский патент 2022 года по МПК H02P9/04 H02J9/06 

Изобретение относится к системе управления дизельгенераторной установкой (ДГУ), параллельной работой нескольких ДГУ (дополнительной секции с ДГУ) на общую нагрузку, подключения выделенной нагрузки и питания неответственных потребителей (2 канала). Система служит для управления и аварийной защиты дизель-генераторной установки на кораблях, морских судах с неограниченным районом плавания и речных судах.

Ближайшим аналогом является решение US 2004117077 А1 (дата публикации 17.06.2004), в котором раскрыта система управления ДГУ в виде контроллера параллельной работы (GENOP 71), контроллер управления (PLC) и выносной пульт управления (ОР), работающие от источников питания постоянным током 24 В.

Данное решение хотя и выполняет функцию управления ДГУ, однако имеет существенный недостаток - не обеспечивает реализацию параллельной работы нескольких ДГУ (дополнительной секции с ДГУ) на общую нагрузку.

Задача предложенного изобретения состоит в том, чтобы устранить данный недостаток известной системы управления.

Технический результат предложенной системы управления заключается в реализации возможности параллельной работы нескольких ДГУ на общую нагрузку.

Данный результат обеспечивается тем, что система управления дизельгенераторной установкой (ДГУ) выполнена в виде контроллера параллельной работы (контроллер КАСКАД-М) (1), контроллера управления (контроллер К-2600.К) (2) и выносного пульта управления (пульт К-2600.КВ) (3) характеризующийся тем, что на лицевой и задней панелях контроллера параллельной работы КАСКАД-М (1) установлены входные и выходные соединители для подключения ДГУ, общих шин (шины главного распределительного щита (4)), шин дополнительной секции, контроллера управления (2) и коммутирующих устройств, при этом контроллер параллельной работы также включает контактор КМ1 (5) отключения/подключения ДГУ к общим шинам; автоматы защиты Q1 (6), Q2(7) с независимым расцепителем подачи питания на каналы неответственных потребителей, при этом контакторы автоматов Q1 (6), Q2 (7) объединены с независимыми расцепителями YO1 (8), YO2 (9) и дополнительно выполняют функцию исполнительных устройств по отключению каналов от общих шин в зависимости от загруженности ДГУ; контактор КМ2 (10) дополнительной секции обеспечивает отключение/подключение дополнительной секции к общим шинам; разъем подключения кнопки ручной/автоматической синхронизации ДГУ, обеспечивающий ручную/автоматическую синхронизацию ДГУ с общими шинами; разъем подключения кнопки запроса наличия резерва мощности на ДГУ, обеспечивающий запрос наличия резерва мощности на ДГУ.

При этом контроллер параллельной работы опционально может содержать модуль расширения (модуль PRS-1-1) (11), который осуществляет работу с контроллером КАСКАД-М (1) по порту RS-485 (12) и обеспечивает связь с внешними устройствами.

Система управления ДГУ также характеризуется тем, что на лицевой панели контроллера управления К-2600.К (2), и выносного пульта управления К-2600.КВ (3) содержатся кнопки, с помощью которых осуществляется управление ДГУ, индикаторная панель для отображения окон программного меню и световые табло работы ДГУ, дополнительной секции, неответственных потребителей.

Система управления ДГУ характеризующаяся тем, что на задней панели контроллера управления установлены входные и выходные соединители для подключения контроллера параллельной работы, и выносного пульта управления.

Система управления ДГУ характеризующаяся тем, что на задней панели выносного пульта управления установлен соединитель для подключения контроллера управления.

Описание и работа предложенной системы управления пояснены с учетом приведенных на фиг. 1-6 принципиальных электрических схем.

Контроллер параллельной работы КАСКАД-М (1) предназначен для управления и аварийной защиты дизель-генераторной установки и выполнения следующих функций:

а) автоматической/ручной синхронизации ДГУ с общими шинами, находящимися под напряжением;

б) подключения ДГУ к общим шинам, находящимся в обесточенном состоянии, с автоматической подстройкой частоты вращения ДГУ перед подключением;

в) параллельной работы ДГУ, подключенных к общим шинам, на общую нагрузку с автоматическим распределением активных и реактивных мощностей;

г) автоматической/ручной синхронизации ДГУ, работающих на разные секции, для дальнейшей параллельной работы;

д) отключения неответственных потребителей (2 канала), в зависимости от степени загрузки подключенной ДГУ;

е) подключения выделенной нагрузки по команде оператора после автоматического достижения необходимого резерва мощности;

ж) защиты ДГУ от обратной мощности;

з) автоматической подстройки частоты тока общей шины в зависимости от уровня нагрузки до заданного значения;

и) автоматической разгрузки ДГУ перед отключением от общих шин;

к) совместной работы с контроллером управления К-2600.К (2) по порту RS-485 (12). При совместной работе КАСКАД-М (1) и К-2600.К (2) допускается переключение управления на выносной пульт К-2600.КВ (3);

л) совместной работы с модулем расширения по порту RS-485 (12).

Система управления включает контроллер параллельной работы КАСКАД-М (1), контроллер управления К-2600.К (2) и выносной пульт управления К-2600.КВ (3), работающие от источников питания постоянным током 9-32 В. КАСКАД-М (1), К-2600.К (2), К-2600.КВ (3) представляют собой законченные сборочные единицы в металлических корпусах со степенями защиты IP30 для КАСКАД-М (1), а также IP20 (с лицевой стороны) и IP44 (со стороны подключения) для К-2600.К (2), К-2600.КВ (3). При этом на лицевой и задней панелях КАСКАД-М (1) установлены входные и выходные соединители для подключения ДГУ, общих шин (шины главного распределительного щита (4), шин дополнительной секции, контроллер К-2600.К (2) и коммутирующих устройств. На лицевой панели К-2600.К (2), К-2600.КВ (3) содержатся кнопки, с помощью которых осуществляется управление ДГУ, индикаторная панель для отображения окон программного меню и световые табло работы ДГУ, дополнительной секции, неответственных потребителей, К2600.К (2) и К-2600.КВ (3). На задней панели К-2600.К (2) установлены входные и выходные соединители для подключения КАСКАД-М (1) К-2600.КВ (3). На задней панели К-2600.КВ (3) установлен соединитель для подключения К-2600.К (2).

В процессе работы КАСКАД-М (1) обеспечивается контроль следующих параметров и их индикация на индикаторной панели контроллера управления К-2600.К (2) по порту RS-485 (12):

- напряжение фазное (N-A) либо линейное (А-В);

- напряжение фазное (N-B) либо линейное (В-С);

- напряжение фазное (N-C) либо линейное (С-А);

- ток фазы А;

- ток фазы В;

- ток фазы С;

- частота тока ДГУ;

- активная мощность, отдаваемая ДГУ;

- реактивная мощность, отдаваемая ДГУ;

- коэффициент мощности ДГУ;

- обратная мощность ДГУ;

- напряжение общей шины - фазное (N-A), либо линейное (А-В);

- напряжение шин дополнительной секции - фазное (N-A), либо линейное (А-В);

- частота тока общей шины;

- частота тока шин дополнительной секции;

- напряжение питания контроллера параллельной работы КАСКАД-М (1).

В процессе работы КАСКАД-М (1) обеспечивается выдача сигналов и управление следующими устройствами:

- подключение/отключение ДГУ к общим шинам посредством контактора ДГУ;

- отключение одного из двух каналов неответственных потребителей в зависимости от загруженности ДГУ посредством контактора подачи питания на канал неответственных потребителей;

- подключение/отключение дополнительной секции к общим шинам по запросу оператора посредством контактора дополнительной секции;

- распределение реактивной мощности посредством регулятора напряжения генератора ДГУ;

- распределение активной мощности посредством регулятора оборотов двигателя ДГУ;

- сигнал «обобщенной аварии»;

- разрешение подключения нагрузки по запросу оператора при наличии необходимого резерва мощности посредством сигнала разрешения подключения нагрузки (при отсутствии резерва мощности создание его посредством автоматического запуска и подключения к общим шинам необходимого количества ДГУ);

- управление резервными релейными выходами.

В процессе работы КАСКАД-М (1) обеспечивается получение следующих сигналов от исполнительных устройств и оператора:

- обратной связи от контактора ДГУ (включен/выключен);

- обратной связи от автоматического выключателя неответственных потребителей одного из каналов (включен/выключен);

- обратной связи от контактора дополнительной секции (включен/выключен);

- запроса о наличии резерва мощности;

- запрета автоматической синхронизации;

- обратной связи от резервных дискретных входов.

Информация об отключении/подключении ДГУ передается по стыку TIA/EIA-485 (EIA-RS-485) на К-2600.К, который после обработки полученной информации отображает обобщенный результат контроля, числовые значения параметров электроэнергии ДГУ и общих шин.

Конструктивно контакторы Q1 (6), Q2 (7) объединены с независимыми расцепителями YO1 (8), YO2 (9) и дополнительно выполняют функцию исполнительных устройств по отключению каналов неответственных потребителей от общих шин в зависимости от загруженности ДГУ.

Разъем подключения кнопки «S1» ручной/автоматической синхронизации ДГУ. Кнопка ручной/автоматической синхронизации ДГУ обеспечивает ручную/автоматическую синхронизацию ДГУ с общими шинами. Выбор режима синхронизации ДГУ дополнительной секции осуществляется оператором. В неактивном (исходном) состоянии кнопки «S1» осуществляется автоматическая синхронизация, в активном (зажатом) состоянии - ручная синхронизация.

Разъем подключения кнопки «S2» запроса наличия резерва мощности. Кнопка «S2» обеспечивает запрос наличия резерва мощности на ДГУ. Запрос наличия резерва мощности на ДГУ осуществляется оператором. При нажатии кнопки «S2» подается запрос на наличие резерва мощности на ДГУ.

Подключение выделенной нагрузки (потребителей) осуществляется при автоматическом достижении необходимого резерва мощности на основных шинах.

Модуль расширения PRS-1-1. Модуль расширения PRS-1-1 осуществляет работу с КАСКАД-М по порту RS-485 и обеспечивает связь с внешними устройствами.

Режимы работы КАСКАД-М.

Каскад обеспечивает следующие режимы работ:

- режим «автоматической синхронизации» с функцией автозапуска - режим «АВТО»;

- режим «автоматической синхронизации» с функцией ручного запуска и останова двигателя ДГУ;

- режим ручной синхронизации.

Режим «автоматической синхронизации» с функцией автозапуска.

В режимах «автоматической синхронизации» с функцией автозапуска обеспечивается автоматическая синхронизация ДГУ с общими шинами, автоматизированная синхронизация дополнительной секции с общими шинами, и выполнение функций в соответствии с перечислением б), в), д)-л).

При работе КАСКАД-М обеспечивается запрет автоматической синхронизации ДГУ с общими шинами, автоматизированной синхронизации дополнительной секции с общими шинами с выдачей аварийно-предупредительной сигнализации (далее, АПС) «НЕУДАЧНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ С ДГУ» либо «НЕУДАЧНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ К СЕКЦИИ» при неудачной синхронизации по истечении времени.

Режим автоматической синхронизации» с функцией ручного запуска и останова двигателя ДГУ.

В режимах «автоматической синхронизации» с функцией ручного запуска и останова двигателя ДГУ обеспечивается автоматизированная синхронизация ДГУ с общими шинами, автоматизированная синхронизация дополнительной секции с общими шинами, и выполнение функций в соответствии с перечислением б), в), д)-л).

При работе КАСКАД-М обеспечивается запрет автоматизированной синхронизации ДГУ, автоматизированной синхронизации дополнительной секции с общими шинами с выдачей АПС «НЕУДАЧНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ С ДГУ» либо «НЕУДАЧНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ К СЕКЦИИ» при неудачной синхронизации по истечении времени.

Режим ручной синхронизации.

В режиме ручной синхронизации обеспечивается ручная синхронизация ДГУ дополнительной секции с общими шинами и выполнение функций в соответствии с перечислениями б), в), д)-л).

При совместной работе КАСКАД-М (1) и К-2600.К (2) с К-2600.КВ (3) осуществляется выдача сигнала на запуск и подключение дополнительных ДГУ в зависимости от потребляемой мощности, либо при резервировании по сигналам АПС (появлении обратной мощности, получения сигнала об аварии ДГУ либо неисправности ДГУ одновременно с сигналом - ДГУ останавливается).

При работе нескольких ДГУ очередность их запуска и останова задается в программируемых параметрах К-2600.К.

Предложенное изобретение успешно решает главную задачу, заключающуюся в реализации возможности параллельной работы нескольких ДГУ на общую нагрузку.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам управления дизель-генераторных установок (ДГУ). Технический результат заключается в реализации возможности параллельной работы нескольких ДГУ на общую нагрузку. Достигается тем, что система управления ДГУ выполнена в виде контроллера параллельной работы, контроллера управления и выносного пульта управления. При этом на лицевой и задней панелях контроллера параллельной работы установлены входные и выходные соединители для подключения ДГУ, общих шин, шин дополнительной секции, контроллера управления и коммутирующих устройств. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система управления дизель-генераторной установкой (ДГУ) выполнена в виде контроллера параллельной работы, контроллера управления и выносного пульта управления, характеризующаяся тем, что на лицевой и задней панелях контроллера параллельной работы установлены входные и выходные соединители для подключения ДГУ, общих шин, шин дополнительной секции, контроллера управления и коммутирующих устройств, при этом контроллер параллельной работы также включает контактор КМ1 отключения/подключения ДГУ к общим шинам; автоматы защиты Q1, Q2 с независимым расцепителем подачи питания на каналы неответственных потребителей, при этом контакторы автоматов Q1, Q2 объединены с независимыми расцепителями YO1, YO2 и дополнительно выполняют функцию исполнительных устройств по отключению каналов от общих шин в зависимости от загруженности ДГУ; контактор КМ2 дополнительной секции, обеспечивающий отключение/подключение дополнительной секции к общим шинам; разъем подключения кнопки ручной/автоматической синхронизации ДГУ, обеспечивающий ручную/автоматическую синхронизацию ДГУ с общими шинами; и разъем подключения кнопки запроса наличия резерва мощности на ДГУ, обеспечивающий запрос наличия резерва мощности на ДГУ.

2. Система управления ДГУ по п.1, характеризующаяся тем, что контроллер параллельной работы содержит модуль расширения, который осуществляет работу с контроллером параллельной работы по порту RS-485 и обеспечивает связь с внешними устройствами.

3. Система управления ДГУ по п.1, характеризующаяся тем, что на лицевой панели контроллера управления и выносного пульта управления содержатся кнопки, с помощью которых осуществляется управление ДГУ, индикаторная панель для отображения окон программного меню и световые табло работы ДГУ.

4. Система управления ДГУ по п.1, характеризующаяся тем, что на задней панели контроллера управления установлены входные и выходные соединители для подключения контроллера параллельной работы и выносного пульта управления.

5. Система управления ДГУ по п.1, характеризующаяся тем, что на задней панели выносного пульта управления установлен соединитель для подключения контроллера управления.