论文部分内容阅读
摘要:随着社会的不断发展，电力系统的发展也随之扩大，因此火力发电就成为主要供电输出系统，那么柴油发电机是确保火力发电系统安全运行不可缺少的部分。柴油发电机部分的结构也有了很大的改善，整个系成为一个独立的部分，为方便了保养并具有更长更可靠的安全工作寿命，控制系统包括一个电压自动调整器、保护电路及对发电机输出进行监视的仪表，本文就如何进行发电机控制系统与设备安装期间的调试工作。
关键词: 柴油发电机，调速系统，安装调试
Abstract: with the continuous development of society, the development of electric power system also has increased, so coal-fired power becomes main power supply output system, then diesel generator is to ensure the safe operation of the power system the indispensable part. Diesel generator part of the structure also has made a lot of improvement, the whole department became an independent part, for the convenience of the maintenance and has a longer, more reliable safety work life, control system including a automatic voltage regulator, protection circuit and output of the generator watch the meter, this paper how to carry on the generator control system with the equipment installation during the commissioning work.
Keywords: diesel generators, speed regulation system, installation debugging
中图分类号: TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：
前言：柴油发电机系统是火力发电厂重要的保安系统, 对供电可靠性要求非常高, 常用柴油发电机作为备用电源。柴油发电机的投运切换方式有两种, 一是冷备方式, 即市电停电后启动柴油发电机供电, 此方式会出现供电中断问题;二是在线热备方式, 即在重要时机或可预见的停电期之前,将柴油发电机启动并入电网运行, 以实现不间断供电。前者对供电可靠性要求不高, 也无需对柴油发电机进行综合控制。后者则对柴油发电机的运行控制提出了严格要求,需要对励磁系统、调速系统以及两者之间的协调关系进行综合控制。
1 系统的主体结构
柴油发电机组综合控制系统主要包括励磁系统、调速系统、测量机构和一个综合控制模块, 主体结构如图1 所示。
1. 1测量机构。由一系列的电压互感器、电流互感器和转速传感器等元件组成, 主要为控制系统提供机组运行时的狀态信息, 控制系统实时监测机组的运行状态, 由执行器件适时对其作出相应的调整, 保证系统稳定运行。
1.2 励磁系统。同步发电机的励磁系统一般由主励磁系统和励磁调节器两个部分组成。主励磁系统向同步发电机转子提供直流电流, 即励磁电流; 励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制主励磁系统的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、主励磁系统和发电机构成的一个反馈控制系统, 励磁系统的主要作用如下。
(1) 控制发电机的端电压。柴油发电机单机运行时,随着负荷的波动, 需要对励磁电流进行调节以使母线电压维持在给定的水平。
(2) 控制无功功率的分配。柴油发电机以热备用状态与电网一起向负载供电时, 可以看作是同步发电机与无穷大母线并联运行, 此时发电机端电压不随负荷大小而改变,调节励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
1.3调速系统。调速系统主要用来控制柴油机的引擎执行器, 通过执行器改变柴油机油门的大小, 控制柴油机的转速或协调有功功率的均衡分配问题。调速系统作用如下。
(1) 稳定发电机输出功率的频率在给定等级。在柴油发电机组单机运行时, 调速系统通过改变柴油机油门的开度来改变柴油机的输入功率, 从而改变机组的转速, 亦即改变发电机的输出频率。带载运行时, 负载的波动必然会导致柴油机转速的变化, 这个变化通过引擎调速器计算放大后输出给引擎执行器, 由执行器相应地加大或减小油机油门的大小来补偿其转速的变化。
(2) 控制有功功率的分配。当发电机组并入电网一起向负载供电时, 由于电网的拖动, 发电机输出功率的频率与电网严格保持一致, 此时调速器的功能由频率调节转变为与电网共同分担负载所需的有功功率。
1.4 发电机组综合控制模块。主要承担励磁系统和速度系统之间的协调工作, 根据测量机构采集到的电压、电流等信号, 实时监控机组的运行状况, 根据负载的波动情况对励磁调节器和调速器做出相应的调整, 使柴油机发电机组运行在最佳状态。对于突发事件做出快速有效的响应,及时通过励磁调节器和调速器调整发电机组的运行状态,使其在短时间内恢复正常运行。
2励磁系统
励磁系统主要由主励磁系统和励磁调节器两部分组成,当然一套完整的励磁控制系统还要包括测量环节及必要的保护环节等,主励磁系统为发电机的励磁绕组提供励磁电流; 励磁调节器用于对励磁电流进行调节和控制; 发电机端电压测量与负载补偿环节测量发电机的端电压, 并对发电机负载电流进行补偿;辅助调节器对励磁调节器输入辅助控制信号, 最常用的辅助调节器为电力系统稳定器; 保护和限幅环节用以确保机组的各种参数不越过其限值。
考虑到励磁系统的强励倍数和响应速度涉及到励磁系统的结构和造价, 所以选择方案时应根据发电机在系统中的地位和作用等因素, 采用恰当的指标以适应运行上的要求。本方案选用了DECS- 100 型数字自动励磁调节器。
DECS- 100 是一个高性能、低成本的数字式自动励磁调节器, 采用了微处理器技术, 可以精确控制10MW 及以下容量的无刷励磁同步发电机的输出电压, 在并网运行时还能实时控制发电机组的无功输出, 具有很好的无功补偿能力。
3调速系统
柴油发动机调速系统是通过安装在飞轮壳上的转速电磁传感器检测出转速的变化, 通过引擎调速器的控制, 由执行器带动油门拉杆, 调节供油量大小, 从而实现转速自动调节的目的。调速系统主要由转速检测单元、电子调速器单元及执行机构等部分组成。检测部分主要由转速电磁传感器及飞轮齿圈组成, 电磁传感器从飞轮齿圈测得发动机的转速, 并将其变换成与转速成正比的脉冲信号输入给电子调速器, 电子调速器将转速信号与给定转速信号进行对比, 并进行相应的控制运算, 再由功率输出环节驱动执行器改变供油量大小, 自动调节柴油机的转速。
4 综合控制
图1 给出了它们之间的连接关系。EGCP - 3 以功能强大的微处理器为基础, 是一种几乎可用于所有场合的发电机组控制和管理模块。它本身集成了对发电机组引擎、发电机、母线等的监控以及保护功能, 主要功能如下。
4.1 有功功率的分配与控制。能够根据电压和电流互感器的信号精确计算功率有效值; 为引擎调速系统提供速度偏差信号; 对加载和卸载斜率进行控制; 并列运行时, 对机组与电网的负载分配百分比进行控制; 可以外部或手动调整有功输出份额。
4.2 无功功率的分配与控制。为励磁调节系统提供电压偏差信号; 加载和卸载斜率的控制; 负载无功功率在机组和电网之间的百分比额度控制; 无功功率或功率因数的外部调节; 手动电压控制。
4.3 同期。电压、频率、相序匹配; 自动并网; 人工并网操作。除了以上几个重要功能, EGCP - 3 还提供了其他许多自动控制功能, 比如机组从启动经过怠速到额定速度运行这一过程的自动控制等, 其性能可满足系统对发电机组的控制需要。
结束语：构成一个完整的柴油发电机组综合控制系统。该系统实现了柴油发电机从启动、运行到停止的所有过程的控制, 既可以手动控制, 又可以自动控制; 既可以控制单机的运行, 又可以控制多机的并列运行, 还可以控制机组的并网运行。
参考文献：
【1】黄政《柴油机装配与调试工艺》.（哈尔滨工程大学出版社），2006.9
关键词: 柴油发电机，调速系统，安装调试
Abstract: with the continuous development of society, the development of electric power system also has increased, so coal-fired power becomes main power supply output system, then diesel generator is to ensure the safe operation of the power system the indispensable part. Diesel generator part of the structure also has made a lot of improvement, the whole department became an independent part, for the convenience of the maintenance and has a longer, more reliable safety work life, control system including a automatic voltage regulator, protection circuit and output of the generator watch the meter, this paper how to carry on the generator control system with the equipment installation during the commissioning work.
Keywords: diesel generators, speed regulation system, installation debugging
中图分类号: TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：
前言：柴油发电机系统是火力发电厂重要的保安系统, 对供电可靠性要求非常高, 常用柴油发电机作为备用电源。柴油发电机的投运切换方式有两种, 一是冷备方式, 即市电停电后启动柴油发电机供电, 此方式会出现供电中断问题;二是在线热备方式, 即在重要时机或可预见的停电期之前,将柴油发电机启动并入电网运行, 以实现不间断供电。前者对供电可靠性要求不高, 也无需对柴油发电机进行综合控制。后者则对柴油发电机的运行控制提出了严格要求,需要对励磁系统、调速系统以及两者之间的协调关系进行综合控制。
1 系统的主体结构
柴油发电机组综合控制系统主要包括励磁系统、调速系统、测量机构和一个综合控制模块, 主体结构如图1 所示。
1. 1测量机构。由一系列的电压互感器、电流互感器和转速传感器等元件组成, 主要为控制系统提供机组运行时的狀态信息, 控制系统实时监测机组的运行状态, 由执行器件适时对其作出相应的调整, 保证系统稳定运行。
1.2 励磁系统。同步发电机的励磁系统一般由主励磁系统和励磁调节器两个部分组成。主励磁系统向同步发电机转子提供直流电流, 即励磁电流; 励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制主励磁系统的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、主励磁系统和发电机构成的一个反馈控制系统, 励磁系统的主要作用如下。
(1) 控制发电机的端电压。柴油发电机单机运行时,随着负荷的波动, 需要对励磁电流进行调节以使母线电压维持在给定的水平。
(2) 控制无功功率的分配。柴油发电机以热备用状态与电网一起向负载供电时, 可以看作是同步发电机与无穷大母线并联运行, 此时发电机端电压不随负荷大小而改变,调节励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
1.3调速系统。调速系统主要用来控制柴油机的引擎执行器, 通过执行器改变柴油机油门的大小, 控制柴油机的转速或协调有功功率的均衡分配问题。调速系统作用如下。
(1) 稳定发电机输出功率的频率在给定等级。在柴油发电机组单机运行时, 调速系统通过改变柴油机油门的开度来改变柴油机的输入功率, 从而改变机组的转速, 亦即改变发电机的输出频率。带载运行时, 负载的波动必然会导致柴油机转速的变化, 这个变化通过引擎调速器计算放大后输出给引擎执行器, 由执行器相应地加大或减小油机油门的大小来补偿其转速的变化。
(2) 控制有功功率的分配。当发电机组并入电网一起向负载供电时, 由于电网的拖动, 发电机输出功率的频率与电网严格保持一致, 此时调速器的功能由频率调节转变为与电网共同分担负载所需的有功功率。
1.4 发电机组综合控制模块。主要承担励磁系统和速度系统之间的协调工作, 根据测量机构采集到的电压、电流等信号, 实时监控机组的运行状况, 根据负载的波动情况对励磁调节器和调速器做出相应的调整, 使柴油机发电机组运行在最佳状态。对于突发事件做出快速有效的响应,及时通过励磁调节器和调速器调整发电机组的运行状态,使其在短时间内恢复正常运行。
2励磁系统
励磁系统主要由主励磁系统和励磁调节器两部分组成,当然一套完整的励磁控制系统还要包括测量环节及必要的保护环节等,主励磁系统为发电机的励磁绕组提供励磁电流; 励磁调节器用于对励磁电流进行调节和控制; 发电机端电压测量与负载补偿环节测量发电机的端电压, 并对发电机负载电流进行补偿;辅助调节器对励磁调节器输入辅助控制信号, 最常用的辅助调节器为电力系统稳定器; 保护和限幅环节用以确保机组的各种参数不越过其限值。
考虑到励磁系统的强励倍数和响应速度涉及到励磁系统的结构和造价, 所以选择方案时应根据发电机在系统中的地位和作用等因素, 采用恰当的指标以适应运行上的要求。本方案选用了DECS- 100 型数字自动励磁调节器。
DECS- 100 是一个高性能、低成本的数字式自动励磁调节器, 采用了微处理器技术, 可以精确控制10MW 及以下容量的无刷励磁同步发电机的输出电压, 在并网运行时还能实时控制发电机组的无功输出, 具有很好的无功补偿能力。
3调速系统
柴油发动机调速系统是通过安装在飞轮壳上的转速电磁传感器检测出转速的变化, 通过引擎调速器的控制, 由执行器带动油门拉杆, 调节供油量大小, 从而实现转速自动调节的目的。调速系统主要由转速检测单元、电子调速器单元及执行机构等部分组成。检测部分主要由转速电磁传感器及飞轮齿圈组成, 电磁传感器从飞轮齿圈测得发动机的转速, 并将其变换成与转速成正比的脉冲信号输入给电子调速器, 电子调速器将转速信号与给定转速信号进行对比, 并进行相应的控制运算, 再由功率输出环节驱动执行器改变供油量大小, 自动调节柴油机的转速。
4 综合控制
图1 给出了它们之间的连接关系。EGCP - 3 以功能强大的微处理器为基础, 是一种几乎可用于所有场合的发电机组控制和管理模块。它本身集成了对发电机组引擎、发电机、母线等的监控以及保护功能, 主要功能如下。
4.1 有功功率的分配与控制。能够根据电压和电流互感器的信号精确计算功率有效值; 为引擎调速系统提供速度偏差信号; 对加载和卸载斜率进行控制; 并列运行时, 对机组与电网的负载分配百分比进行控制; 可以外部或手动调整有功输出份额。
4.2 无功功率的分配与控制。为励磁调节系统提供电压偏差信号; 加载和卸载斜率的控制; 负载无功功率在机组和电网之间的百分比额度控制; 无功功率或功率因数的外部调节; 手动电压控制。
4.3 同期。电压、频率、相序匹配; 自动并网; 人工并网操作。除了以上几个重要功能, EGCP - 3 还提供了其他许多自动控制功能, 比如机组从启动经过怠速到额定速度运行这一过程的自动控制等, 其性能可满足系统对发电机组的控制需要。
结束语：构成一个完整的柴油发电机组综合控制系统。该系统实现了柴油发电机从启动、运行到停止的所有过程的控制, 既可以手动控制, 又可以自动控制; 既可以控制单机的运行, 又可以控制多机的并列运行, 还可以控制机组的并网运行。
参考文献：
【1】黄政《柴油机装配与调试工艺》.（哈尔滨工程大学出版社），2006.9