7. Типовые схемы управления передвижных источников электроэнергии третьей степени автоматизации

7.1. Принципиальная электрическая схема управления

электростанции ЭД 2х16-Т400-3РК

7.1.1. Общие положения

Передвижные электростанции, автоматизированные по третьей степени, получили широкое распространение в войсках в качестве источников питания для ответственных потребителей электроэнергии I-й категории. В схемах автоматического управления таких электростанций используются электромагнитные, электромеханические и полупроводниковые устройства. Наиболее показательными с точки зрения автоматизации являются схемы управления двухагрегатных ПЭС.

Многоагрегатные передвижные электростанции двухагрегатного состава мощностью 8, 16 и 30 кВт были приняты на снабжение с 1983 года. Они производились Курским предприятием «Электроагрегат» на основе дизель-генераторов, имеющих в своем составе маховичный генератор серии Г05 или Г40 и многотопливный двигатель ч9,5/10 с числом цилиндров 2, 4 и 8, соответственно. Схемы управления ПЭС мощностью 8, 16 и 30 кВт напряжением 230 и 400 В частотой 50 и 400 Гц унифицированы. Рассмотрим их на примере передвижной электростанции ЭД 2х16-Т400-3РК.

7.1.2. Цепи пуска

Цепи питания схемы управления ЭА (рис. 29) включают две независимые аккумуляторные батареи GB1 и GB2 напряжением 24 В. Батареи автоматики GB1(4) обеспечивают работу ЭА в автоматическом режиме. Батареи стартера GB2(113) осуществляют питание электростартера и исполнительных устройств. Кроме того, батарея GB2 обеспечивает работу ЭА при ручном управлении.

Батарея GB2 включается выключателем SB6(113), соединяющим отрицательный полюс батареи с корпусом ЭА – “массой“. При включении выключателя SB6 включается реле оперативного напряжения KV3(159). Замыкающие контакты реле KV3(4) обеспечивают подачу напряжения 24 В от батареи автоматики в схему управления. Для работы ЭА в режиме резерва положительные полюсы батарей автоматики GB1 соединяются между собой через замыкающие контакты реле KV1(11).

Подзарядка аккумуляторных батарей производится при работе ЭА от зарядного устройства (на схеме не показано).

Цепи пуска осуществляют: ручной пуск; полуавтоматический (нажатием на кнопку) пуск со щита управления; полуавтоматический дистанционный пуск, автоматический пуск в режиме резерва. Режим задается переключателем SA1(8) УПРАВЛЕНИЕ, который может устанавливаться, соответственно, в одно из следующих положений: 1 – РУЧНОЕ, 2 – АВТОМАТИЧЕСКОЕ, 3 – ДИСТАНЦИОННОЕ, 4 – РЕЗЕРВ.

Ручной пуск осуществляется с помощью выключателя SA11(141…144), расположенного на местном щите управления двигателем. При установке выключателя SA11 в положение СВ включается контактор свечей подогрева КМ1(140). Замыкающие контакты контактора КМ1(118) обеспечивают подачу питания на подогревательные элементы ЕК1…ЕК4(118), расположенные во всасывающем тракте дизеля. Спустя 10…15 с выключатель SA11 переводят в следующее положение.

Рис. 29. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электростанции ЭД2×16-Т400-3РАМ1 (лист 1)

Рис. 29. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электростанции ЭД2×16-Т400-3РАМ1 (лист3)

Рис. 29. Принципиальная электрическая схема цепей управления

электростанции ЭД2×16-Т400-3РАМ1 (лист 4)

При установке выключателя SA11 в положение СТ включается реле стартера К35(145). Замыкающие контакты реле К35(115 и 116) подают питание на катушки тягового К30(116) и удерживающего К29(115) реле электростартера М1(117), который пускает дизель. Переключением выключателя SA11из положения СВ в положение СТ и обратно можно производить три попытки пуска длительностью по 9 с с паузами между ними не менее 12 с.

Если пуск состоялся, появляется напряжение на выводах генератора и включается реле К_НГ в схеме силовых цепей ЭА. Размыкающие контакты реле К_НГ(145) разрывают цепь реле стартера К35(145). Выключатель SA11 при удавшемся пуске переводится в положение 0.

Для обеспечения прокачки топлива при работе двигателя на бензине предусмотрены электродвигатель М3(120) насоса прокачки топлива, реле прокачки К33(138), переключатель вида топлива SA10(138) ТОПЛИВО и выключатель принудительной прокачки SA6(121). Для снижения уровня радиопомех, создаваемых электродвигателем М3, в его цепи предусмотрен фильтр L1(120). Перед пуском дизеля в зависимости от вида используемого топлива выключатель SA10 ТОПЛИВО устанавливают в положение ДИЗ. или БЕНЗ. При необходимости предпускового разогрева дизеля выключателем SA6(121) ТОПЛИВО включается подкачка топлива для жидкостного подогревателя ПЖ.

При получении импульса на пуск в автоматическом режиме система управления электроагрегатом обеспечивает следующий порядок операций:

включение подогревательных элементов системы пуска, цепей контроля общего времени пуска, электродвигателя прокачки топлива (для бензина);

включение электростартера через 12 с после подачи сигнала на пуск, продолжительность включения электростартера 9 с, длительность пауз 12 с, количество пусковых попыток – до трех;

отключение электростартера при достижении дизелем пусковой частоты вращения вала 350 мин^-1;

отключение цепей пуска при прохождении дизелем подсинхронной частоты вращения вала 1450 мин^-1;

прогрев дизеля работой на холостом ходу до температуры масла 308 К (35 ⁰С).

Для обеспечения заданной технологической последовательности операций схема управления производит отсчет выдержек времени с помощью полупроводникового реле времени КТ1(36…42), работающего в пульс-паре с промежуточным реле К5(36), и счетных цепей, построенных на четырех счетных реле К6…К9. Работа КТ1 описана выше (см. п. 5.2). Оно настроено на две различные выдержки времени - 12 и 9 с. Все остальные выдержки времени, необходимые для осуществления различных технологических операций, округлены до значений, кратных уставкам полупроводникового реле времени, и обеспечиваются различным сочетанием счетных реле.

Счетные цепи работают следующим образом. При появлении входного сигнала для отсчета выдержек времени “плюс“ напряжения подается в точку с маркировкой 240(35).

Через размыкающий контакт реле К5(37), диод VD9(39) и контакты К6 и К8(39) включается промежуточное реле К4(39). Контактом К4(35) разрывается цепь реле К3(35), и оно находится в отключенном состоянии. Поэтому размыкающий контакт К3(39) замкнут. Через размыкающие контакты реле К5(37) и К3(39) подается сигнал на первый вход полупроводникового реле времени КТ1. Через 12 с реле КТ1 срабатывает и контактом КТ1(36) включает промежуточное реле К5(36). Реле К5 размыкающим контактом К5(37) разрывает цепь питания реле времени КТ1 и промежуточного реле К4, одновременно замыкающие контакты реле К5(44) обеспечивают включение первого счетного реле К6(44). Размыкается контакт К6(39). Промежуточное реле К4 отпадает с задержкой времени, которая обеспечивается резистором R5 и конденсатором С5 и которая необходима для того, чтобы счетное реле К6(44) успело сработать и стать на блокировку через размыкающий контакт К7(45) и контакт К6(43). При отпадании реле К4(39) замыкается контакт К4(35), и включается реле К3(35), которое контактом К3(40) подготавливает цепь подачи сигнала на второй вход реле времени.

После отключения реле времени реле К5(36) отпадает с задержкой времени, которая обеспечивается резистором R6 и конденсатором С6 для подготовки реле времени КТ1 ко второму отсчету выдержки времени. Отпадая, реле К5 вновь подает контактом К5(37) сигнал на цепи отсчета выдержек времени. При этом реле К4(39) не включается, так как его цепь разорвана размыкающим контактом К6(39). Замыкающий контакт промежуточного реле К3(40) подает сигнал на второй вход реле времени. Через 9 с реле времени КТ1 замыкает контакт КТ1(36) и вновь включает промежуточное реле К5(36). При этом по цепи: замыкающие контакты реле К5(44), размыкающие контакты реле К4(45) и К8(46), получает питание второе счетное реле К7(46). Оно блокируется контактом К7(46) и обеспечивает отключение первого счетного реле К6 размыкающими контактами К7(44).

В результате, замыкается контакт К6(39) и включается промежуточное реле К4(39). Размыкающий контакт реле К4(35) отключает промежуточное реле К3(35), обеспечивая подачу сигнала на первый вход реле времени КТ1. В этом случае реле КТ1 замкнет свои контакты через 12 с и включит в третий раз реле К5. Через замыкающие контакты К5(44), К4(44) и К7 (45) включается третье счетное реле К8(48). Размыкающий контакт реле К8(39) разрывает цепь реле К4. Размыкающий контакт К8(46) отключает второе счетное реле К7. Реле К8 становится на блокировку через свой замыкающий контакт К8(48) и размыкающий контакт счетного реле К9(46).

При отпадании реле К4 включается промежуточное реле К3, обеспечивающее подачу сигнала на второй вход реле времени через контакт К3(40). В этом случае реле времени КТ1 замкнет свои контакты и включит в четвертый раз реле К5 через 9 с. По цепи: замыкающий контакт реле К5(44), размыкающий контакт К4(45) и замыкающий контакт реле К8(47) - включается четвертое счетное реле К9(49), которое блокируется контактом К9(49). Размыкающий контакт реле К9(46) разрывает цепь блокировки третьего счетного реле К8.

После отключения реле К8 замыкается контакт К8(39), и включается реле К4(39), обеспечивая подачу сигнала на первый вход реле времени КТ1. Реле времени замкнет контакты КТ1(36) через 12 с и в пятый раз включит реле К5. По цепи: замыкающие контакты реле К5(44) и К4(44), размыкающий контакт реле К7(44), вновь включается счетное реле К6(44). Реле К6 становится на блокировку через свой замыкающий контакт К6(43)и размыкающий контакт К7(45). Реле К4 отключается размыкающим контактом К6(39), что приводит к включению реле К3(35).

Сигнал поступает на второй вход реле времени КТ1 через замыкающий контакт К3(40). Реле КТ1 замыкает свой контакт и включает реле К5 в шестой раз через 9 с после подачи сигнала на второй вход. При этом на короткое время включается счетное реле К7, которое получает питание по цепи: контакт К5(44), контакт К4(45) и контакт К8(46). Так как реле К9 включено, а контакт К9(46) разомкнут, то цепь блокировки реле К7 разобрана. Реле К7 не блокируется и выключается при размыкании контакта К5(44) после того, как реле времени разомкнет контакт КТ1(36) и отключит реле К5.

Таким образом, полупроводниковое реле времени КТ1 и промежуточное электромагнитное реле К5 работают в пульс-паре, обеспечивая через определенные промежутки времени подачу кратковременных импульсов на счетные реле. Первое срабатывание реле времени (выдержка 12 с) фиксируется включением реле К6, второе (выдержка 9 с) – включением реле К7 и отключением реле К6, третье (выдержка 12 с) – включением реле К8 и отключением реле К7,четвертое (выдержка 9 с) – включением реле К9 и отключением реле К8, пятое (выдержка 12 с) – включением реле К6 при включенном К9, шестое (выдержка 9 с) – кратковременным включением реле К7 при включенных К6 и К9.

Полуавтоматический пуск ЭА со щита управления (ЩУ) осуществляется нажатием на кнопку SB1(19,21) ПУСК. При этом подается питание на реле пуска К1(22). Реле К1 становится на блокировку через свой замыкающий контакт К1(23). Другие контакты реле К1 обеспечивают включение сигнальной лампы HL6(26) ПУСК – ОСТАНОВКА контактом К1(25) и подачу питания на реле свечей подогрева К2(31) контактом К1(28). При включении реле К2(31) замыкающий контакт К2(140) включает контактор свечей подогрева КМ1(140) и реле прокачки топлива К33(138).

Замыкающий контакт контактора КМ1(118) подаёт питание на нагревательные элементы ЕК1…ЕК4(118). Замыкающий контакт реле К33(120) при работе дизеля на бензине включает электродвигатель насоса прокачки топлива М3.

Одновременно контактом К1(28) подается сигнал в цепи отсчета выдержек времени через размыкающие контакты реле К_SR2(35), К5(37), К3(39) для отсчета пусковых попыток. Сигнал проходит на первый вход реле времени КТ1, поскольку включившееся реле К4 своим контактом К4(35) отключает реле К3.

Контакт К1(145) подготавливает цепи включения электростартера.

Через 12 с замыкается контакт реле времени КТ1(36). Включаются промежуточное реле К5(36) и счетное реле К6(44). Контактом К6(39) отключается реле К4, что приводит к включению реле К3(35). Замыкающий контакт промежуточного реле К3(145) подает питание на реле стартера К35(145), которое контактами К35(115 и 116) обеспечивает включение электростартера М1(117). Начинается первая попытка пуска. Одновременно подается сигнал на второй вход реле времени КТ1 для контроля длительности попытки. В этом случае реле КТ1 замыкает свой контакт через 9 с, отключая реле К3 и К6 и включая второе счетное реле К7(46). Первая попытка пуска заканчивается.

При отключении реле К3 “плюс“ оперативного напряжения подается на первый вход реле КТ1, обеспечивая выдержку времени 12 с (пауза между двумя попытками). В конце паузы включается счетное реле К8 и отключается счетное реле К7. Если дизель не запустится с первой попытки, то при очередном срабатывании реле времени (по окончании паузы) снова включается реле К3, так как цепь питания реле К4 разорвана контактом К8(39). Начинается вторая попытка пуска. В конце второй попытки пуска отключаются промежуточное реле К3, счетное реле К8 и включается счетное реле К9.

Аналогично производится третья попытка пуска, сопровождаемая включением реле К3 и К6. До окончания третьей попытки, если дизель не запустился, на короткое время включается счетное реле К7. При этом по цепи: замыкающие контакты реле К6, К7, К9(65) и размыкающие контакты реле блокировки пуска К12(65) – включается реле К15, обеспечивающее сигнализацию аварийной ситуации НЕУДАВШИЙСЯ ПУСК. Реле К7(46) отпадает с задержкой времени, обеспечиваемой конденсатором С7 и резистором R7 и необходимой для включения и блокировки реле К15 контактом К15(67).

Если на одной из попыток двигатель запустился, то при прохождении дизелем пусковой частоты вращения вала 350 мин^-1 замыкается контакт датчика частоты вращения SR1(54) и включается реле частоты вращения первой уставки К_SR1(54). Размыкающим контактом К_SR1(35) отключается промежуточное реле К3(35). Контактом К3(145) реле К3 снимает питание с реле стартера К35 (145), которое отключает электростартер М1(117).

При прохождении дизелем подсинхронной частоты вращения 1450 мин^-1 замыкается контакт датчика частоты вращения SR2(51), и включается реле частоты вращения второй уставки К_SR2(51). Его размыкающие контакты К_SR2(21 и 22) размыкают цепь питания реле пуска К1(22), отключающего цепи пуска. Дизель прогревается на холостом ходу до температуры масла, позволяющей произвести прием нагрузки, 308 К (35 ⁰С).

Полуавтоматический пуск с пульта дистанционного управления (ПДУ) осуществляется кнопкой SB11(184) ПУСК, расположенной на ПДУ. При замыкании её контактов “плюс“ оперативного напряжения подается в цепь (23). В результате, включается реле пуска К1(22) и далее схема управления работает, как при пуске со ЩУ.

Автоматический пуск происходит, когда ЭА находится в режиме резерва. Установка режима резервирования основного источника питания осуществляется переводом переключателя SA1(8) УПРАВЛЕНИЕ в положение 4 РЕЗЕРВ или в положение 3 ДИСТАНЦИОННОЕ с включением выключателя SA14(187) РЕЗЕРВ АГР1 или SA15(188) РЕЗЕРВ АГР2 на ПДУ. При наличии напряжения резервируемого источника питания на шинах ЭА выключатель резерва SA14 или SA15 включает реле резерва К_РВ(12), которое замыкает контакт К_РВ(30).

Автоматический пуск ЭА в режиме резерва происходит при исчезновении или снижении более чем на 20 % напряжения резервируемого источника питания на время более 12 с. При этом реле напряжения нагрузки К_НН и реле контроля напряжения К_КН в силовой схеме отключаются. Их размыкающие контакты К_КН(31) и К_НН(32) по цепи: диод VD15(31), контакт К_РВ(30), переключатель SA1(30), контакт К_SR1, контакт К12(31), диод VD21, подают питание на реле свечей подогрева К2(31), обеспечивающее включение подогревательных элементов, и в точку с маркировкой 240(35) для отсчета выдержек времени.

Через 12 с реле времени замыкает контакт КТ1(36). В результате, включается счетное реле К6(44). Замыкающий контакт реле К6(22) включает реле пуска К1(22), которое становится на блокировку через свой замыкающий контакт К1(23). Контакт реле К1(145) подготавливает включение стартера. В дальнейшем цепи работают так же, как и при полуавтоматическом пуске.

Выдержка времени 12 с перед подачей питания на электростартер необходима для предупреждения пуска дизель-генератора при кратковременном снижении напряжения резервируемого источника питания. Для сокращения времени пуска эта выдержка времени совмещена с подачей питания на свечи подогрева.

Если резервным источником является второй ЭА из состава ПЭС, его пуск может быть осуществлен при аварии работающего первого ЭА. При этом сигнал на пуск подается в цепь (30), в точку с маркировкой 303, от системы аварийной защиты резервируемого источника питания (реле К25 включено). Отключение пускового сигнала обеспечивается замыкающим контактом реле К_SR2(94), разрывающим цепь реле К25(95) при остановке резервируемого ЭА в результате срабатывания аварийной защиты.

При автономной работе ЭА в линии генератора может происходить кратковременное снижение или пропадание напряжения. В этом случае через размыкающие контакты реле К_КН(31) и К_НН(32) может быть подан сигнал на цепи пуска. Для предотвращения ложного включения цепей пуска в цепь (31) включены размыкающие контакты реле К_SR1.