6. Типовые схемы управления передвижных источников электроэнергии первой степени автоматизации

6.1. Принципиальная электрическая схема управления

электроагрегата АД30-Т400-1Р

До 70 % всех дизельных электроагрегатов и электростанций, применяемых в войсках, составляют автоматизированные источники. Большая часть автоматизированных источников электропитания – это электроагрегаты и электростанции, автоматизированные по первой степени.

В этих источниках электропитания используются, как правило, контактные реле, входящие в комплекты КР, КРМ и другие.

С 1974 года были приняты на снабжение и используются унифицированные электроагрегаты мощностью 8, 16 и 30 кВт серии “Неман“, автоматизированные по 1-й степени. В составе ЭА - многотопливный двигатель типа ч9,5/10 и маховичный генератор серии Г.

Остановимся на схеме управления электроагрегата АД30-Т400-1Р, чья схема достаточно типична для автоматизированных по 1-й степени ЭА и ПЭС.

Схема цепей управления обеспечивает осуществление заданной технологической последовательности операций при пуске и остановке электроагрегата, защиту и аварийную сигнализацию при возникновении аварийных режимов.

Функционально схема управления (рис. 23) может быть разделена на следующие цепи: питания, подогрева, пуска, аварийной защиты и сигнализации, остановки, визуального контроля, регулирования частоты, освещения и дистанционного управления.

Цепи питания обеспечивают питание системы управления агрегата напряжением 24 В от аккумуляторной батареи GB(2). Здесь и далее в скобках указывается номер цепи, в которой расположен элемент схемы.

Рис. 23. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электроагрегата АД-30-Т/400-А1Р (лист 1)

Рис. 23. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электроагрегата АД-30-Т/400-А1Р (лист 2)

Рис. 23. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электроагрегата АД-30-Т/400-А1Р (лист 3)

Схема управления выполнена в однопроводном исполнении. Отрицательный полюс аккумуляторной батареи соединен через выключатель батареи SB4(2) с корпусом агрегата, или “массой“.

Подзарядка аккумуляторной батареи производится от специального блока подзарядки батарей БПБ(1) во время работы агрегата. Блок подзарядки имеет трехфазный трансформатор, выпрямитель, вольтметр и амперметр.

Цепи подогрева предназначены для обеспечения первоначального разогрева дизеля при низких температурах (ниже +8⁰ С). Предпусковой подогрев производится топливным жидкостным подогревателем, в состав которого входят электродвигатель насосного агрегата М3(18), индукционная катушка L(16), питающая свечу зажигания F1(15). Пуск подогревателя производятся выключателем SA6 ГОРЕЛКА, который включает двигатель насосного агрегата, и выключателем SA5 СВЕЧА, которым включается индукционная катушка.

Цепи пуска обеспечивают выполнение пусковых операций. При работе двигателя на легких сортах топлива возможно появление газовых пузырьков в топливопроводе, которые препятствуют работе топливной системы. Поэтому топливо должно подаваться под давлением. Для осуществления прокачки топлива в схеме предусмотрены насос прокачки топлива, который приводится электродвигателем М2(14), фильтр радиопомех Z(14), реле прокачки К5(13) и выключатель SA3(13) ТОПЛИВО. Перед пуском двигателя в зависимости от вида используемого топлива выключатель SA3(13) ТОПЛИВО устанавливают в положение «ДТ» для дизельного топлива или в положение «Б» для легких сортов топлива. Кроме того, для питания топливом подогревателя при работе двигателя на легком топливе предусмотрен выключатель SA4(14), которым включается насос прокачки топлива для предпускового подогрева.

Пуск дизеля со щита управления (ЩУ) осуществляется трехпозиционным выключателем SA1(8 и 10) СВЕЧИ-СТАРТЕР. При установке выключателя SA1(8 и 10) в положение «СВ» через диод VD5(13) и контакты переключателя SA3(13), когда используются легкие сорта топлива, включается реле прокачки топлива К5(13), которое своим контактом К5:1(14) включает электродвигатель М2(14) насоса прокачки топлива. Одновременно включаются контакторы свечей подогрева КМ1(10) и КМ2(12). Они замыкают свои контакты КМ1(5) и КМ2(6). При этом подается питание на электронагревательные элементы ЕК1…ЕК4(5) и ЕК5…ЕК8(6), расположенные во всасывающем тракте двигателя для облегчения пуска путем подогрева воздуха, поступающего в цилиндры. Последовательно с нагревательными элементами включены индикаторы ЕК9(5) и ЕК10(6), по цвету которых определяется степень разогрева нагревателей.

После их разогрева до малинового цвета (примерно через 12-15 с) выключатель SA1(8 и 10) устанавливают в положение «СТ». При этом получает питание реле включения стартера К3(8). Замыкающие контакты К3:1(4) включают цепь питания втягивающего К2(4) и удерживающего К1(4) реле стартера.

Размыкающие контакты реле К3:3(1) разрывают цепь зарядки батареи GB(2) на время включения стартера. Продолжительность попытки пуска 5…10 с. Если пуск с первой попытки не состоялся, то переключением выключателя SA1 из положения «СВ», в положение «СТ» и обратно производятся 3 попытки пуска с паузами 10…15 с.

При удавшемся пуске выключатель SA1 переводится в положение «0», двигатель выходит на номинальную частоту вращения, возбуждается генератор, и появляется напряжение на зажимах генератора. При этом в силовых цепях (рис. 24) включается реле контроля напряжения генератора KV. Размыкающимся контактом KV:4(8) разрывается цепь реле стартера К3(8), и оно отключается. Его контакт К3:1(4) размыкается и отключает стартер М1(3). Одновременно контактом KV:1(13) шунтируется выключатель SA1 и обеспечивается питание реле К5 прокачки топлива при работе на легких сортах топлива. Контактом KV:2(51) подготавливаются к работе цепи контроля давления масла, а контактом KV:3(30) включается сигнальная лампа HL7(30) ГЕНЕРАТОР ВОЗБУЖДЕН, расположенная на пульте дистанционного управления (ПДУ).

Цепи аварийной защиты и сигнализации обеспечивают контроль температуры охлаждающей жидкости, уровня охлаждающей жидкости, частоту вращения коленчатого вала дизеля, давления масла в системе смазки дизеля, потенциала на корпусе и сопротивления изоляции источника.

При нагреве воды до температуры 108 ⁰С возникает аварийная ситуация ПЕРЕГРЕВ ВОДЫ, и замыкаются контакты датчика температуры воды SK(40). Замыкающие контакты датчика SK(40) включают аварийное реле К8(40). Реле К8(40) становится на блокировку через свои замыкающие контакты К8:1(41). Одновременно через замыкающие контакты К8:2(47) включаются лампа HL2(43) АВАРИЯ на приборной панели щита управления и реле защиты К9(48).

Замыкающие контакты реле К9:3(31) включают на ПДУ лампу HL8(31) АВАРИЯ. Контакт К9:4(34) включает реле звуковой сигнализации аварии К14(34), которое блокируется контактом К14:1(34), а контактом К14:2(33) включает звуковой сигнал НА(33). Размыкающие контакты реле К9:1(8) блокируют пуск, разрывая цепь питания реле стартера К3(8). Замыкающие контакты реле К9:2(9) при включенном выключателе SA2(9) ЗАЩИТА включают реле аварийной остановки К4(11).

Реле аварийной защиты контактом К4 в силовой схеме (рис. 24) подает питание на независимый расцепитель KV1 выключателя QF1 ГЕНЕРАТОР, который отключает нагрузку. Одновременно контактом К4:2(58) (рис. 23) включаются электромагниты аварийных стоп-устройств YA1 и YA2(58), обеспечивающих прекращение подачи воздуха в цилиндры двигателя и его остановку. Причина аварии определяется переключателем SA10(41…46) выяснения причины аварии по загоранию лампы HL2(43) АВАРИЯ при установке SA10(43) в положение ПЕРЕГРЕВ ВОДЫ.

При снижении уровня воды в системе охлаждения двигателя ниже критической отметки возникает аварийная ситуация НЕТ ВОДЫ, и замыкаются контакты SL(49) датчика уровня. При этом включается реле К10(49). Реле блокируется контактом К10:1(49), а замыкающие контакты К10:2(48) включают лампу HL2(43) АВАРИЯ на приборной панели щита управления и реле защиты К9(48). Далее происходят блокировка пуска, отключение нагрузки и остановка двигателя аналогично описанному выше режиму ПЕРЕГРЕВ ВОДЫ. Причина аварии определяется по загоранию лампы HL2(43) АВАРИЯ при установке переключателя SA10(42) в положение НЕТ ВОДЫ.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя до 1750 мин^-1 возникает аварийная ситуация НЕДОПУСТИМЫЕ ОБОРОТЫ (РАЗНОС), и срабатывает центробежный датчик скорости SR(45). Замыкающие контакты SR(45) датчика через диод VD6(47) подают питание и включают реле защиты К9(48) и лампу HL2(43) АВАРИЯ. Дальнейшие действия защиты такие же, как и в описанном выше режиме ПЕРЕГРЕВ ВОДЫ. Причина аварии определяется по загоранию лампы HL2(43) АВАРИЯ при установке переключателя SA10(46) в положение НЕДОПУСТИМЫ ОБОРОТЫ.

Контроль по давлению масла включается через 20 с после появления напряжения на зажимах генератора. Замыкающие контакты реле контроля напряжения генератора КV:2(51) включают реле времени КТ1(50). Через 20 с контакты КТ1(51) замыкаются и включают реле блокировки давления масла К11(51). Реле становится на блокировку через свои замыкающие контакты К11:1(52). Размыкающие контакты реле К11:3(50) разрывают цепь питания реле времени КТ1 (50), а замыкающие контакты К11:2(39) собирают цепь контроля по давлению масла.

При снижении давления масла до 0,20 … 0,25 МПа (2,0 … 2,5 кгс/см²) возникает аварийная ситуация НЕТ ДАВЛЕНИЯ МАСЛА, и срабатывает датчик давления масла. Своими замыкающими контактами SP(38) он замыкает цепь питания реле К6(38) давления масла. Контакты реле К6:1(39) включают аварийное реле К7(39), которое становится на блокировку через свои замыкающие контакты К7:1(39). Одновременно через замыкающие контакты К7:2(47) включаются лампа HL2(43) АВАРИЯ и реле защиты К9(48). Дальнейшие действия защиты аналогичны описанному выше режиму ПЕРЕГРЕВ ВОДЫ. Причина аварии определяется по загоранию лампы HL2(43) АВАРИЯ при установке переключателя SA10(41) в положение НЕТ ДАВЛЕНИЯ МАСЛА.

Кроме того, при срабатывании датчика давления масла его замыкающие контакты SP(38) включают сигнальную лампу HL1(37) НЕТ ДАВЛЕНИЯ МАСЛА.

При появлении на корпусе источника потенциала 24 В и более относительно земли возникает аварийная ситуация ОПАСНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ НА КОРПУСЕ, и включается реле безопасности персонала KV3 в схеме силовых цепей (рис. 24). Его контакты KV3 подают питание на независимый расцепитель KV2 автоматического выключателя QF2 СЕТЬ, который отключает внешний источник. Кроме того, блок-контакты QF2:1(62) выключателя сети QF2 размыкаются, выключая контактор КМ(62) включения нейтрали. Его контакт КМ в силовой схеме разобщает нейтрали сети и ЭА. Одновременно контакт KV3:1(60) включает реле KV5(60), которое контактом KV5(61) зажигает лампу HL5(61) ОПАСНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

При снижении сопротивления изоляции источника ниже 15 кОм возникает аварийная ситуация НИЗКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ, и с выхода релейного блока ЕК (рис. 24) прибора постоянного контроля изоляции Ф-419 в цепь (53) схемы управления (рис. 23) поступает "плюс" источника оперативного питания. При этом получает питание и загорается сигнальная лампа HL4(53) НИЗКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ.

Для обеспечения бесперебойного снабжения электроэнергией ответственных потребителей в особых случаях схема предусматривает возможность отключения защиты по всем аварийным параметрам выключателем SA2(9) ЗАЩИТА.

В этом случае при аварии система управления ЭА обеспечивает аварийную световую сигнализацию на ЩУ, а также световую и звуковую сигнализацию на ПДУ. В то же время остановка двигателя и отключение выключателя QF1 ГЕНЕРАТОР не происходят, поскольку цепь питания реле аварийной остановки К4(11) разорвана размыкающими контактами выключателя SA2(9).

Схема предусматривает индикацию этого режима, для чего при отключенной защите контактом SA2(52) подается питание на сигнальную лампу HL3(52) ЗАЩИТА ОТКЛЮЧЕНА.

Для обеспечения возможности экстренного пуска ЭА, когда он находится в аварийном состоянии (при разомкнутых контактах К9:1(8) реле защиты), в цепь питания реле стартера К3(8) включены замыкающие контакты К9:2(9) реле защиты и выключателя SA2 (9).

Цепи остановки обеспечивают полуавтоматическую (нажатием кнопки) нормальную остановку ЭА с ЩУ или ПДУ и аварийную автоматическую остановку от действия защиты при аварийных режимах.

При нажатии кнопки SB3(55) ОСТАНОВКА на ЩУ включается цепь питания реле остановки К12(55). Замыкающие контакты К12:1(54) блокируют через диод VD7(54) реле остановки К12(55) и включают электромагнит YA(54) рабочего стоп-устройства, который выводит рейку топливного насоса высокого давления в положение нулевой подачи топлива. Одновременно подается напряжение на реле времени КТ2(57), которое осуществляет контроль длительности остановки. Через 20 с контакты реле времени КТ2 (57) замыкаются и включают реле промежуточное К13(57). Размыкающие контакты реле К13:1(55) разрывают цепь реле остановки К12(55), обеспечивая снятие сигнала с электромагнита YA(54) рабочего стоп-устройства и реле времени КТ2(57).

Аналогично осуществляется остановка ЭА с ПДУ, которая производится кнопкой SB2(35) ОСТАНОВКА. Через её контакты подается питание в цепь (56).

Аварийная остановка происходит от действия защит по аварийным режимам при срабатывании реле К4(11) аварийной остановки. Реле включает электромагниты аварийных стоп-устройств YA1 и YA2(58), перекрывающих доступ воздуха в цилиндры двигателя, останавливая его. Одновременно замыкающие контакты К4 в схеме силовых цепей обеспечивают отключение генератора. Снятие сигнала с электромагнитов YA1 и YA2(58) происходит при пропадании напряжения в линии генератора. При этом контакты реле KV:2(51) разрывают цепь питания реле аварийной остановки К4(11).

Цепи визуального контроля работы ЭА предусматривают наблюдение за температурой воды с помощью указателя РК1(22), который подключен к датчику SK1(22). Температура масла оценивается по указателю РК2, работающему совместно с датчиком SK2(25). Для контроля уровня топлива в расходном баке в схеме имеется указатель PL(21) с датчиком SL1(21), которые включаются кнопкой SB1. Кроме того, контрольные элементы ЕК9(5) и ЕК10(6) обеспечивают индикацию работы подогревательных элементов ЕК1 … ЕК4(5) и ЕК5… ЕК8(6).

Цепи регулирования частоты с помощью серводвигателя М4(20) регулятора частоты вращения обеспечивают подрегулировку частоты и перераспределение активной мощности при параллельной работе. Включение и реверсирование серводвигателя производятся переключателем SА7(20) ОБОРОТЫ.

Цепи освещения обеспечивают работу ЭА в ночное время, для этого предусмотрены три лампы освещения EL1, EL2 и EL3(59), которые включаются выключателем SА11(59) ОСВЕЩЕНИЕ. Для подключения переносной лампы предусмотрена розетка ХS14(60) на напряжение 24В.

Цепи дистанционного управления выполняют ряд операций управления и контроля с ПДУ. Цепи дистанционного управления подключаются выключателем SА8(23, 24 и 25) ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, расположенным на приборной панели щита управления. Дистанционный пуск ЭА производится выключателем пускаSА9(26, 27) СВЕЧИ-СТАРТЕР, который подключается параллельно выключателю SА1(10 ,11). Остановка осуществляется замыканием контактов кнопки SА6(35) ОСТАНОВКА. Визуальный контроль температуры масла в системе смазки двигателя производится с помощью указателя РК3(27). Состояние ЭА оценивается с помощью сигнальных ламп НL6(29) АГРЕГАТ НЕ РАБОТАЕТ,НL7(30) АГРЕГАТ РАБОТАЕТ, НL9(32) АВАРИЯ и НL9(32) ПУСК-ОСТАНОВКА. Лампа НL10(36) ИЗОЛЯЦИЯ НИЖЕ НОРМЫ сигнализирует о состоянии изоляции ЭА. Устройство звуковой сигнализации аварии (ревун) НА(33) включается контактами К14:2(33) реле звуковой сигнализации К14(34). Для подключения переносной лампы на ПДУ предусмотрена штепсельная розетка ХS15(28) на напряжение 24 В.