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湖北工學(xué)院學(xué)報柴油發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)建軍\陳鋼\陳定方2（1湖北工學(xué)院機械工程系，湖北武漢430068；2武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所，湖北武漢430063）介紹了一種柴油發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)功能、硬件構(gòu)成以及程序的編寫。 柴油發(fā)電機；備用電源；自動控制柴油發(fā)電機組作為備用電源，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是隨著城市、工業(yè)的迅速發(fā)展，自動化、計算機的普及，要求提供穩(wěn)定的電源。 因此，在電網(wǎng)停電的情況下，柴油發(fā)電機組迅速啟動供電，確保機組正常穩(wěn)定工作的自動控制系統(tǒng)的研究也日益重要。本文介紹了一種作為備用電源的柴油發(fā)電機組，在電網(wǎng)停電的情況下，快速啟動，提供穩(wěn)定電源的自動控制系統(tǒng)。 1系統(tǒng)功能1.1機組自動維持準(zhǔn)備運行狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)停電時，一般要求備用電源緊急起動供電，但機組從啟動到供電，必須經(jīng)過暖機空載正常運行帶載運行供電這一過程。如果機組從冷機緊急啟動，往往會造成啟動不成功，甚至影響柴油機的使用壽命。因此，在電網(wǎng)正常供電的情況下，機組必須自動維持運行準(zhǔn)備狀態(tài)。 1.1.1冷卻水機油的預(yù)熱當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到水溫、油溫低于設(shè)定溫度時，啟動預(yù)加熱系統(tǒng)加熱。當(dāng)加熱一定時間達不到要求，則發(fā)出聲光報警，檢查預(yù)加熱系統(tǒng)故障。 2維持機油油壓油壓低于設(shè)定值，啟動油泵泵油。泵油一定時間達不到要求，則發(fā)出聲光報警，檢查泵油系統(tǒng)故障。 3機組定期自潤滑機組在閑置狀態(tài)下，定期啟動空載運行，同時檢查各項運行參數(shù)。 1.2機組啟動供電檢測電網(wǎng)電壓低于設(shè)定值規(guī)定時間后，自動與電網(wǎng)分閘，同時啟動機組、升速、合閘、向負載供電。 如果機組第1次啟動不成功，則控制機組經(jīng)10s延時后再次啟動，如果連續(xù)3次啟動均不成功，則發(fā)出啟動失敗報警信號。 1.3維持機組運行狀態(tài)機組啟動供電后，檢測各項運行參數(shù)，如冷卻水溫度、機油溫度、機油壓力、柴油機轉(zhuǎn)速以及輸出的電壓、電流。當(dāng)運行參數(shù)超出設(shè)定范圍時，系統(tǒng)自動調(diào)整。如經(jīng)一定時間仍調(diào)整不到規(guī)定范圍，發(fā)出報警信號或分閘、停機、緊急停機。 1.4機組停機檢測電網(wǎng)電壓高于設(shè)定值規(guī)定時間后，自動與電網(wǎng)合閘，同時控制機組冷卻后，機組正常停機。1.5機組報警和自保護功能機組在閑置和運行狀態(tài)都不停地檢測機組各項運行參數(shù)和電力參數(shù)，超出參數(shù)設(shè)定范圍，發(fā)出報警，或采取自保護（如分閘、停機緊急停機）。 2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)（見）。 電力參數(shù)模塊電源模塊運行參數(shù)模塊主模塊顯示模塊輸出執(zhí)行模塊通信模塊報警模塊鍵盤模塊系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖主模塊以單片機8031為核心，包括2764 626428648255和多路采樣轉(zhuǎn)換器。存放用戶程序、設(shè)定參數(shù)，完成對輸入的開關(guān)量模擬量讀操作，進行數(shù)據(jù)運算和邏輯運算，把結(jié)果寫入相應(yīng)的輸出接口，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。 電力參數(shù)模塊完成對電網(wǎng)、機組供電電壓、電流以及蓄電池的電壓測量。電力參數(shù)的測量采用成都自動化研究所的電量傳感器|31.電壓、電流經(jīng)變壓、整流、濾波后，輸出（0~5）V直流信號，送給多路采樣轉(zhuǎn)換器。 運行參數(shù)的測量包括機油的溫度、壓力，冷卻水的溫度、柴油機轉(zhuǎn)速等非電量的測量，均由傳感器測量，經(jīng)過變換，輸出（十5）V的直流電壓。 顯示模塊顯示當(dāng)前運行狀態(tài)，所測量的參數(shù)，以及在線修改設(shè)定值。通信模塊實現(xiàn)與上位機的通信。鍵盤模塊輸入控制指令和設(shè)定參數(shù)。輸出執(zhí)行模塊輸出主模塊的控制指令，如停機緊急停機、啟動機組、加熱、合閘、分閘等。 機組電壓的調(diào)節(jié)由自動電壓調(diào)節(jié)器完成。在運行過程中，電壓的頻率，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)負荷的變化，不斷調(diào)整柴油機的轉(zhuǎn)速保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。柴油機的轉(zhuǎn)速由電子調(diào)速器來自動控制。 3程序簡介根據(jù)系統(tǒng)功能要求和硬件結(jié)構(gòu)，編寫控制程序。系統(tǒng)程序由主程序機組定期自潤滑子程序、機組啟動子程序機組調(diào)速子程序、機組運行程序、機組停機子程序、顯示子程序、通信子程序等組成。 主程序維持運行準(zhǔn)備狀態(tài)，實時監(jiān)控機機組的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)測量參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)定值，調(diào)用各子程序。主程序流程圖如所示。 啟動子程序完成機組的啟動、升速、輸出機組電壓、合閘、帶負載運行。子程序框圖如所示。機組設(shè)置三次自啟動功能，三次啟動失敗報警。n的初值為0.自保護有報警、停機、緊急停機三種情況。 運行子程序完成電力參數(shù)和運行參數(shù)的測量，比較測量值與設(shè)定值。若超過設(shè)定范圍，起動相應(yīng)的自保護功能。監(jiān)測電網(wǎng)，若電網(wǎng)電有效，延時設(shè)定時間后，電網(wǎng)合閘，并轉(zhuǎn)入停機子程序。 機組停機子程序完成機電分閘、機組空載運行、機組冷卻、機組停機這一過程。并測量機組是否在設(shè)定時間內(nèi)停機，否則發(fā)出機組停機失敗報警。 4結(jié)論本控制系統(tǒng)已裝機運行，目前運行正常，完成了控制要求，取得了滿意的控制效果。今后進一步推廣應(yīng)用，并完善多臺機組并聯(lián)運行和實現(xiàn)“三遙”。
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