книги из ГПНТБ / Кисельников В.Б. Системы автоматизации силового дизельного привода

На пульте бурилыиика

На пульт 5урилыиика

На пульте бурильщика

?

i устанавливаемые

на агрегате

Рис. 56. Схема автоматического управления дизелями ^буровых установок

J 94

нормально замкнутый контакт 1РД2 приемного реле предпуско­ вого давления масла; электромагнитная защелка стоп-устройства ЭЗСУ (освобождается рейка топливных насосов). Когда давление в главной масляной магистрали достигает необходимого значения, допускающего пуск дизеля, срабатывает приемное реле предпуско­ вого давления масла 1РД и подает питание через контакт 1РД1 на полупроводниковую схему / контроля времени включения стар­ тера и паузы, а также на полупроводниковую схему / / счета вклю­ чений стартера. Одновременно размыкается контакт 1РД2, отклю­ чающий полупроводниковую схему III.

Полупроводниковая схема / обеспечивает включение контак­ тора стартера КС (прокрутку дизеля) несколькими попытками. При удавшемся запуске при одном из трех включений стартера срабатывает приемное реле скорости РЦ1, запитывая исполнитель­

емой для пуска' величины, то запитывается исполнительное релеР7, блокируя питание своим контактом. Контактом Р7 запитывается

Если дизель не запустился за три включения стартера, то схема / / запитывает исполнительное реле Р6, через контакт кото­ рого запитывается реле РБ, цепь сигнальной лампы Авария на пульте бурильщика. Реле РБ самоблокнруется, а контактом РБ разрывает цепь питания реле пуска РП.

В случае удавшегося пуска дизель выходит на режим холо­ стого хода; при этом цепь реле пуска обесточена; пусковая часть схемы отключена, так как приемное реле скорости РЦ1 находится во включенном состоянии. Срабатывание приемного реле скорости обеспечивает питание исполнительного реле Р1 и, следовательно, замыкание его контактов Р1 в цепи приемного реле давления масла 2РД, вцепирелеостановкиРОив цепи готовности дизеля к работе.

Выполнение этих операций обеспечивает подготовку схемы к дальнейшей работе. Свидетельством готовности дизеля к приему нагрузки служит подача питания на сигнальную лампу Л1 Дизель готов к приему нагрузки, имеющуюся на пультах моториста и бу­ рильщика. Питание сигнальной лампы Л1 обеспечивается через

При нажатии кнопки КО на пульте моториста через контакт Р1, замкнутый при работающем дизеле, запитывается исполнительное

реле остановки РО. Реле РО блокируется через свой контакт и через контакт РО замыкает цепь питания рабочего стоп-устройства

остановка), помимо описанных выше операций, предусмотренных для. нормальной остановки, включается аварийное стоп-устрой- ство АСУ, перекрывающее доступ воздуха в цилиндры дизеля.

Таким образом, при остановке дизеля с пульта бурильщика перекрываются топливо и воздух, чем обеспечивается надежная остановка.

Схемой предусматривается аварийная остановка дизеля через

чить защиты по всем контролируемым параметрам, за исключением опасного превышения скорости вращения (разноса).

При отклонении одного из вышеперечисленных контролируе­ мых параметров от нормы срабатывает соответствующее приемное

контактом, обеспечивая этим запоминание аварийного сигнала до прихода обслуживающего персонала. Нужно заметить, что цепь защиты по давлению масла включается только при работающем дизеле (контакт Р1 замкнут). При срабатывании исполнительных реле аварии (Р2, РЗ, Р4, Р5) замыкаются соответствующие кон­

АСУ, что обеспечивает защиту дизеля за счет прекращения подачи топлива и за счет перекрытия воздушного коллектора.

Схема имеет восемь сигнальных ламп, которые несут следую­ щую информацию:

1.Система включена — лампа ЛС\

2.Дизель готов к приему нагрузки — лампа Л1;

3.Разнос — лампа Л2;

4. Низкое давление масла — лампа Л3\

5.Перегрев масла — лампа Л4;

6.Перегрев воды — лампа Л5;

196

моточасов СМ, включающимся при замыкании контакта Р1 (рабо­ тающий дизель).

Подключение электрических дистанционных термометров и манометров осуществляется непосредственно к ( + ) и (—) шин питания.

Питание сигнальных ламп Л2, ЛЗ, Л4, Л5 производится через контакты Р2, РЗ, Р4, Р5 соответствующих исполнительные реле.

Появление сигналов Система включена, Дизель готов к приему нагрузки. Несостоявшийся пуск, Несостоявшаяся прокачка разо­ брано ранее. Снятие аварийных сигналов и подготовка схемы к ис­

Схема / обеспечивает программное включение стартера и представ­ ляет собой несимметричный мультивибратор, формирующий им­ пульсы длительностью 5 с Схема 77 состоит из двух счетных триг­ геров и обеспечивает контроль трех попыток включения стартера. Схема //Гконтролирует допустимую длительность прокачки масла и представляет собой полупроводниковое реле времени с емкостью.

Наряду с контактным вариантом схемы управления был разра­ ботан и в настоящее время внедрен вариант, построенный на эле­

характерны контактными и бесконтактными схемам. Логические бесконтактные элементы серии «Логика» обеспечи­

вают дискретную переработку информации с напряжением до 0,9 В для низкого уровня сигнала Ои 4—-12 В для высокого уровня 1. Для элементов серии «Логика» необходимо питание 12 и 6 В постоянного тока, а для выходных усилителей — 24 В. Надежная работа элементов гарантируется при отклонении напряжения пи­

Для обеспечения заданных величин напряжения и их стабиль­ ности необходим блок питания, позволяющий использовать в ка­ честве источника оперативного питания аккумуляторные батареи и сеть переменного тока 220 В, 50 Гц, которая на буровых установ­ ках весьма неустойчива.

Необходимость специального блока питания — одна из особен­ ностей бесконтактных схем управления. Однако высокая надеж­ ность работы цепей управления в широком диапазоне изменения внешней среды, что весьма важно для унифицированных систем автоматизации буров_ых установок, компенсирует эту необходи­ мость усложнения структуры системы.

Все заданные логические операции реализуются в схеме на элементах ИЛИ—НЕ, ИЛИ, временных задержках и выходных усилителях двух типов — н а 3 Вт и 30 Вт. Для коммутации силь.но-

197

точных исполнительных механизмов на выходе цепей управления установлены контактные электромагнитные реле.

Конструктивно схема управления на бесконтактных логических элементах выполнена на металлических кассетах, в которых объединены цепи управления для определенных функциональных задач (пуск, контроль, питание).

Имеющийся опыт эксплуатации бесконтактных систем управле­ ния на буровых установках как в отечественной, так и зарубеж­ ной практике позволяет надеяться на высокие эксплуатационные показатели таких систем, в особенности для условий эксплуатации в северных районах страны.

Автоматизация газомотокомпрессора 10ГК

Газовые дизели нашли широкое применение в качестве газомотокомпрессоров. Системы автоматизации газомотокомпрессоров имеют ряд общих схемных решений. Характерным примером таких систем может служить система автоматизации газомотокомпрессо­ ров типа 10ГКЭта система обеспечивает автоматизацию режимов пуска, нормальной остановки, контроля за аварийным состоянием газомотокомпрессора, защиту и сигнализацию в случаях наруше­ ния допустимых режимов эксплуатации. Порядок выполнения и объем операций по управлению газомотокомпрессором включает весь комплекс задач, относящихся как к автоматизации дизеля, так

ивсего агрегата.

Всостав системы входят: приемные реле, конечные выключа­ тели и ключи управления, являющиеся источниками информации для схемы управления, блок управления, местный и дистанцион­

на газомотокомпрессор.

Приемные реле и схема управления построены на пневмоэлементах и пневмопереключателях. Логическая часть построена на элементах УСЭППА. Для питания схемы управления используется

Таблица 15. Приемные реле, навешиваемые на газомотокомпрессор Номинальное давление воздуха, коммутируемого на выходе,

р = 1,4'кгс/см2 ± 10%

198

сжатый воздух с номинальным давлением 1,4 кгс/см2 . Схема раз­ бита на функциональные блоки, имеющие автономный монтаж, а именно на блок пуска, блок приема нагрузки, блок защиты и остановки.

На пульте управления имеются блокировочные ключи и кнопки непосредственного управления кранами обвязки.

На местном посту управления предусмотрена подача следую­ щих команд: на пуск, запрет пуска (при ремонтных и профилакти­ ческих работах), переход на ручное управление кранами обвязки,' непосредственное управление кранами (клапанами) открытия и закрытия свечи, открытия и закрытия крана на стороне всасыва­ ния, открытия и закрытия байпаса, .Включения мультипликатора, остановку, разблокировку для восстановления схемы в исходное положение.

Кроме этого, на местном посту расположена блинкерная инди­ кация следующих аварийных режимов:

1)падение давления охлаждающей воды;

2)перегрев охлаждающей воды;

3)перегрев смазочного масла;

4)авария (несрабатывание) кранов;

5)несостоявшаяся предпусковая прокачка маслом;

6)несостоявшийся пуск;

7)превышение температуры выпускных газов допустимого значения;

8)снижение температуры выпускных газов;

9)падение давления топливного газа;

10)самопроизвольная остановка;

11)резервный сигнал аварии (для остановки дизель-компрес­ сора по условиям эксплуатации).

Дистанционный пульт обеспечивает возможность подачи команд на пуск и остановку. Схема автоматического управления дизелькомпрессором обеспечивает выполнение следующего алгоритма.

199*

Пуск агрегата возможен в случаях подачи сигнала от кнопки пуска с местного или.дистанционных постов управления, по сиг­ налу со схемы управления другого дизель-компрессора, если по­ следний не запустился или был остановлен из-за возникновения аварийной ситуации, а также от какой-либо общестанционноп системы автоматического управления. Поскольку сигналы на пуск могут быть как импульсные, так и длительно действующие, в схеме предусмотрено запоминание пускового сигнала на период, необходимый для работы пусковых цепей управления. Работа этих цепей возможна только при следующих условиях: если дизелькомпрессор не работает; краны обвязки приведены в положения, необходимые для пуска, т. е. свеча открыта, байпас открыт, кран на выходе закрыт, кран на стороне всасывания закрыт; дизель-ком­ прессор не остановлен в результате аварии; нет запрещающего сигнала от общестанционной системы автоматики; нет запрещаю­ щего сигнала от ключа безопасности.

В случае отсутствия указанных условий пусковой сигнал обе­ спечивает выполнение в определенной последовательности следую­ щих операций:

- 1. Включается насос предпусковой прокачки масла и реле кон­ троля продолжительности прокачки.

2. По достижении заданного предпускового давления масла: включается пусковой воздушный клапан и реле контроля продол­ жительности раскрутки воздухом; отключается реле контроля продолжительности прокачки маслом; начинает медленно откры­ ваться клапан топливного газа (скорость открытия регулируемая); с выдержкой во времени (время, необходимое на продувку цилин­ дров и выхлопного коллектора от просочившегося топливного газа) включается на полное открытие поворотный кран топливного газа, стоящий после клапана топливного газа и включается зажигание.

При достижении устойчивой работы на топливе по сигналу приемного реле скорости пусковая схема отключается и таким об­ разом отключается пусковой воздушный клапан. Клапан ТОПЛИЕ- ного газа, кран топливного газа и зажигание остаются включен­ ными, что обеспечивается или запоминанием сигналов схемой автоматики, или специальными механическими устройствами. G началом устойчивой работы на топливе газокомпрессор выходит на обороты, обусловленные предварительным затягом пружины регулятора скорости вращения, и прогревается на холостом ходу до температуры масла, разрешающей прием нагрузки.

Несостоявшийся пуск. В случае, если за определенное время не будет достигнуто предпускового давления масла или дизель при раскрутке воздухом не Запустится, сработают соответствующие реле времени. По их командам, которые запоминаются, отклю­ чается пусковая схема и подаются визуальные сигналы. Повтор­ ный пуск газокомпрессора в этом случае возможен только после снятия памяти кнопкой разблокировки и вручную — при отклю­ чении автоматики.

200

Прием нагрузки. По достижении температуры масла работаю­ щего дизеля, при которой можно принимать нагрузку, включается система регулирования производительности, которая, изменяя затяг пружины регулятора скорости, начинает увеличивать ско­ рость вращения вала газомотокомпрессора. При достижении мини­ мальной устойчивой скорости газомотокомпрессора на частичной нагрузке выполняются следующие операции: закрывается свеча; открывается кран на стороне нагнетания; открывается кран на стороне всасывания; закрывается байпас.

Ведется контроль продолжительности операций по приему полной нагрузки. Если за заданное время краны обвязки не пришли в положение, соответствующее нагруженной машине, то газомотокомпрессор аварийно останавливается с возвращением кранов обвязки в исходное положение.

Работа под нагрузкой. После включения газомотокомпрессора под нагрузку система регулирования производительности через изменение затяга пружины регулятора скорости управляет ско­ ростью дизеля, чтобы давление транспортируемого газа в нагне­ тательном трубопроводе поддерживалось в пределах заданного диапазона, т. е. осуществляется регулирование производитель­ ности за счет изменения скорости. Если система регулирования производительности снизит скорость вращения газомотокомпрес­ сора до минимально устойчивой скорости вращения агрегата под нагрузкой, то система автоматики выдаст сигнал на рабочую оста­ новку. Если система регулирования производительности выведет газомотокомпрессор на максимально допустимый скоростной ре­ жим (регулятор скорости выведен до упора), а необходимое давле­ ние газа в нагнетательном трубопроводе не будет достигнуто, то системой автоматизации будет подан сигнал о необходимости за­ пуска еще одного газомотокомпрессора.

Остановка. Команда на остановку газомотокомпрессора по­ дается от кнопок с местного или дистанционного пультов либо по сигналу со схемы регулирования производительности, если давле­ ние в нагнетательном.трубопроводе поднимается выше заданного. Сигналы остановки могут быть постоянного действия или импульс­ ного, и поэтому запоминаются схемой. После подачи сигнала на остановку выключается система регулирования производитель­ ности, скорость газокомпрессора начинает снижаться до значения, определенного предварительным затягом пружины регулятора. При достижении минимально устойчивой скорости вращения на­ грузка с дизеля снимается перестановкой кранов обвязки следую­ щим образом: байпас открывается; кран на стороне нагнетания закрывается; кран на стороне всасывания закрывается; свеча от­ крывается.

Затем газомотокомпрессор работает на холостом ходу для охла­ ждения перед остановкойПродолжительность этой работы огра­ ничивается или по времени (5—10 мин), или по температуре (масла, воды), после чего выключается клапан топливного газа, затем с вы-

201

держкой времени закрывается кран топливного газа и выключается зажигание. Если после выключения клапана топливного газа за определенное время скорость вращения дизеля не падает ниже ми­

остановка газомотокомпрессора выключением зажигания с после­ дующим выключением топливного газа'и-сигнализации. К ним от­ носятся превышение скорости вращения дизеля (разнос), падение давления масла, несостоявшаяся рабочая остановка, резервный сигнал.

Вторая группа включает в себя параметры, при отклонении которых от заданного значения производится сигнализация и ава­ рийная остановка через выключение топливного газа (клапан, кран) с последующим выключением зажигания- К ним относятся

.падение давления воды, перегрев воды, перегрев масла, авария кранов обвязки, несостоявшийся пуск, несостоявшаяся предпу­ сковая прокачка масла, превышение температуры выхлопных га­ зов, самопроизвольная остановка.

При остановках по параметрам первой и второй групп работа на холостом ходу для охлаждения дизеля не предусматривается.

Третья группа включает в себя аварийные параметры, по кото­ рым производится только сигнализация. К ним относятся: падение давления топливного газа, снижение температуры выпускных га­ зов. Все аварийные сигналы первой и второй групп запоминаются схемой, и последующий пуск дизеля становится невозможным без ручной разблокировки схемы кнопкой.

Аварийная визуальная сигнализация должна дублироваться

звуковой сигнализацией.

Защита по падению давления масла, воды и топливного газа на период пуска и остановки дизеля автоматически отключается, а защита по снижению температуры выпускных газов включается только в период работы газомотокомпрессора под нагрузкой.

Схема управления построена на трех типах элементов сис­ темы УСЭППА. Логическая операция ИЛИ, например, для ввода нескольких пусковых сигналов (пуск с местного и дистанционного пультов, автоматический пуск и резервный пуск) реализуется на элементах типа К или С.

Логическая_ операция И, реализующая, например, команду на включение разрешающего воздушного клапана, когда имеет место поступление двух сигналов: пускового сигнала и сигнала прокачки маслом перед пуском, выполняется на элементе Р-ЗН с подпорным давлением. На этих же элементах собраны и логиче­ ские операции ПАМЯТЬ, например, для запоминания пускового сигнала, остановочного сигнала или включения системы зажига­ ния на период работы агрегата.

202