船舶应急发电机基于PLC的自动控制系统设计.doc

内容提要:根据船舶应急电站与主电站的关系以及对应急电站的控制要求,在主电网和应急电网、主配电板开关、联络开关、应急发电机组等硬件基础上,自主设计基于PLC及其控制软件替代继电器(接触器)的应急电站自动控制系统。关键词:船舶电网应急电站PLC自动控制根据《国际海上人命安全公约》(SOLAS公约)S)《钢质海船入级与建造规范》(以下简称《规范》)关于应急电源设置及供电时间的规定,远洋货船多设置有应急发电机,以便在船舶主电源失效时向《规范》所规定设备(以下称“重要设备”)供电,确保船舶安全。应急发电机能否发挥其应有的效能,除发电机、电网等硬件外,还取决于其控制系统的功能及性能。1应急电站(含自动控制系统)的功能及其实现船舶电力供应系统包括主电站和主电网、应急电站和应急电网、小应急照明。其中,“重要设备”必须配置主电网和应急电网两路电源。主电站和主电网以及应急电站和应急电网的布置见图1,从左到右,G1、G2、G3是主发电机,ACB1、ACB2、ACB3是主开关,MSB是主电网,MCB是主配电板开关,EMCB是联络开关,ESB是应急电网,EACB是应急发电机主开关,GE是应急发电机。图1应急电站与主电站的关系应急电站的作用,是在主电站失效时向“重要设备”供电。应急电站的控制系统,一般都具备手动、自动两种操作模式。手动操作模式,只有应急发电机遥控起动/停车、合闸/分闸等操作,无需自动控制。自动操作模式,为保证应急电站的功能,设置应急电站自动控制系统,其功能至少有:·保证主电网或应急电网均不由主电站和应急电站同时供电。·不妨碍主电站向主电网供电前提下的本系统试验,包括发电机组自动启动(维护性试车只包括起动且运行2分钟后自动停车)、联络开关EMCB跳闸、应急电站主开关EACB合闸向应急电网供电,等。·维持应急电站的准启动状态,包括发电机组的周期性自动预润滑、供油系统预供油、润滑油和冷却水自动加温、蓄电池自动充电等。·及时感知主电站失效。·适时接通(延时5秒)/断开(主电网恢复供电延时5秒)应急电网与主电网的电的联系。·应急发电机启动(经延时确认45s内启动,包括建立电压、调整电压和频率,连续三次起动均不成功才作为起动失败终止起动同时发出声光报警)/停止(空载运行1分钟后自动停车)。·适时连接/断开应急发电机与应急电网(供电和停止供电)。·应急电站(原动机、发电机、配电板及相应开关)的保护,例如:应急发电机组起动成功经延时保护环节投入工作后,润滑油压过低()、冷却水温过高(大于95℃),立即停车同时发出声光报警信号,待故障排除且复位后才可再次起动;润滑油温、冷却水压异常发报警信号,等。传统的应急电站自动控制系统,多采用有触点的继电器构成逻辑和时序控制环节,即利用继电器机械物理触点的串/并联、通/断实现各种逻辑控制。其中的第1项——“保证主电网或应急电网均不由主电站和应急电站同时供电”,由应急电站与主电站之间的电气联锁实现:·主电站正常时,主发电机(G1、G2、G3)经主开关(ACB1、ACB2、ACB3)向主电网MSB供电,同时经主配电板开关MCB和联络开关EMCB应急电网ESB供电。此时,应急发电机不能起动、合闸,应急电网ESB可视为主电网MSB的一部分。·主电站失电,应急配电板上的联络开关EMCB自动分闸,经延时确认,应急发电机GE在45s内自动起动、EACB自动合闸向“重要设备”供电。·主电站恢复供电,则EACB应自动分闸切断供电,应急发电机立即自动停车。其中的第2项——不妨碍主电站供电条件下自动控制系统系统的试验,通过联络开关EMCB实现(该开关需采用框架式自动开关或使用配有上电合闸操作机构的自动开关)。①开始试验,只需将应急配电板上的试验开关从工作位置扳到试验位置,应急配电板的自动控制系统依次控制:·应急配电板上联络开关EMCB跳闸(应急配电板失电);·原处于备用状态的应急发电机组自动起动并建立电压;·主开关EACB合闸(应急电站向应急电网供电)。此时,主电站与应急电站同时分别向主电网和应急电网供电,但两个电网间没有电的直接联系。②结束试验,只需将试验开关扳回工作位置,应急配电板检测到主电网有电,其自动控制系统依次:·主开关EACB跳闸(应急电站停止供电);·EMCB合闸(应急电网恢复由主电站供电)。采用继电器的应急发电机控制系统,接点多,线路复杂,尤其是因设置允许三次重复起动需确认各信号延时的情况下,需设置多个时间继电器。而船舶环境恶劣(例如纵倾横摇、振动、温度、湿度、油雾、盐雾、霉菌等),若维护不当,主电站失效时应急发电机可能无法起动,严重威胁船舶安全。为此,有必要改进应急发电机控制系统,而如今电子技术的快速发展为此提供了有利条件。本文根据船舶应急电站与主电站的关系以及应急电站的控制要求,在应急电网、主配电板开关M