2. Автоматизация основных технологических операций передвижных эа и пэс

2.1. Алгоритмы пуска и приема нагрузки

К основным технологическим операциям ЭА и ПЭС, которые подлежат автоматизации, относятся: поддержание резервного ЭА в прогретом состоянии, выполнение предпусковых операций, пуск и остановка ЭА, контроль и регулирование параметров дизеля и генератора, защита, управление общестанционными системами.

Время ввода ЭА в работу под нагрузкой не должно превышать значений, указанных выше. Во избежание аварии двигателя разрешается включать ЭА под нагрузку только после прогрева, когда его температура достигает установленного значения. Однако время прогрева двигателя на холостом ходу (самопрогрева), в зависимости от мощности двигателя, колеблется от единиц до десятков минут, что снижает надежность электроснабжения. Самопрогрев используется только в режиме ненагруженного резерва для потребителей, допускающих перерыв в электроснабжении на период прогрева резервного ЭА.

Автоматическое поддержание резервного ЭА в прогретом состоянии с целью его немедленного пуска и приема нагрузки (режим облегченного резерва) повышает надежность и бесперебойность электроснабжения. Самопрогрев двигателя в этом случае нежелателен, так как частые пуск, остановка двигателя и работа на холостом ходу ведут к снижению его моторесурса. Более рационально поддержание двигателя в прогретом состоянии от посторонних источников тепла. В многоагрегатных ПЭС таким источником может быть система охлаждения (смазки)ПД работавшего ЭА, объединенная с системой охлаждения (смазки) ПД резервного ЭА.

При наличии внешнего источника электроэнергии в ПЭС 3-й степени автоматизации кузовного исполнения предусматривается электроподогрев двигателя и кузова. Для подогрева двигателя используются трубчатые электронагреватели (ТЭН). В зависимости от типа ПД они могут быть размещены в водной или масляной полости поддона двигателя и подключены к распределительному устройству (РУ) ПЭС. Включаются и отключаются электронагреватели автоматически по сигналам датчиков температуры охлаждающей жидкости или масла. Для равномерного прогрева двигателя вода прокачивается по системе охлаждения водяным насосом. Температура подогрева воды и масла в зависимости от типа ПД может быть в пределах + 40…55 ^оС. В случае выхода из строя электронагревателей поддержание ПД в прогретом состоянии осуществляется способом сомоподогрева, который в этом случае применяется как аварийный.

Электроподогрев кузова обеспечивается включением электрических печей, которые поддерживают температуру в кузове в пределах + 15…25 ^оС. Автоматическое управление подогревом осуществляется с помощью датчика температуры. Для контроля неисправностей в целях подогрева предусмотрены дополнительные датчики, сигнализирующие о снижении температуры ниже допустимой.

Так как при длительной стоянке происходит отток масла от смазываемых деталей двигателя, пуск ПИЭЭ требует выполнения предпусковых операций, которые определяются типом ПД.

В системе смазки автоматизированных ПД устанавливаются масляные насосы повышенной производительности, обеспечивающие подачу масла во все узлы с первых оборотов двигателя, либо должна предусматриваться автоматическая предпусковая прокачка масла. Более эффективным является второй способ. Для ПД ЭА мощностью 60 кВт и выше предпусковая прокачка масла является обязательной. Поэтому в системе смазки предусматривается маслопрокачивающий электронасос. Пуск ПД возможен только при достижении установленной величины предпускового давления масла. Время ввода ЭА в работу в этом случае увеличивается, так как продолжительность прокачки масла 3…10 с. Для облегчения пуска ЭА снабжаются подогревательными элементами воздуха во всасывающем тракте, которые автоматически включаются на период пуска. Для двигателей ПЭС мощностью до 200 кВт основным является электростартерный пуск. С целью обеспечения надежного стартерного пуска схема автоматизации предусматривает три попытки. По условиям режима разряда стартерных аккумуляторных батарей длительность пусковой попытки должна быть не более 5…10 с, а длительность пауз между очередными попытками – не менее 5…15 с.

В двигателях с воздушным автоматическим пуском применяется одна пусковая попытка длительностью не более 30…60 с. Если в течение этого времени двигатель не запустился, то это свидетельствует о его неисправности. При успешном пуске двигателя пусковая схема отключается.

Пуск ЭА мощностью от 8 до 30 кВт 2-й и 3-й степеней автоматизации может быть произведен из состояния облегченного или ненагруженного резерва по команде оператора со щита управления, с дистанционного пульта управления или автоматически по контролируемым параметрам (от реле контроля напряжения, подключенного на шины РУ, в режиме "Резерв" при исчезновении или снижении более чем на 20% резервируемого напряжения).

Алгоритм пуска ПИЭЭ мощностью от 8 до 30 кВт допускает прохождение импульса в схему и его запоминание при условии, что двигатель не работает и не находится в аварийном состоянии (рис. 1).Если команде пуска

Рис. 1. Алгоритм пуска ПИЭЭ мощностью 8…30 кВт со стартерным пуском

предшествовала команда остановки и технологические операции остановки не закончились, выдается сигнал на отключение запоминающего устройства остановки. Одновременно включаются подогревательные элементы воздуха во всасывающем тракте (по необходимости) и реле контроля длительности пуска. При наличии в составе ЭА многотопливного двигателя, заправленного легкими сортами топлива, включается двигатель топливоподкачивающего насоса, который создает давление в системе питания топливом для предотвращения появления пузырьков паров топлива, парализующих работу системы.

Через 5… 15 с, использованных для подогрева воздуха во всасывающем тракте, включаются стартер и световой сигнал ПУСК на ПДУ. Кроме того, наличие выдержки времени от сигнала пуска до включения стартера исключает возможность пуска ЭА при кратковременных провалах напряжения.

Первая попытка пуска осуществляется в течение 5..10 с, после чего делается пауза в работе стартера. Алгоритм предусматривает три попытки пуска, чередующихся с паузами, по истечении которых возникает аварийный режим "Неудачный пуск".

Если на одной из трех попыток двигатель запустится, то при достижении минимально устойчивых оборотов (I-я установка реле частоты вращения) отключается стартер, а при достижении 1450 мин^-I (2-я установка реле частоты вращения) отключаются цепи контроля длительности пуска и подогревательные элементы. С выдержкой 5…15 с включаются цепи контроля давления масла, которые отключались на время пуска.

После прогрева двигателя до температуры масла, при которой можно включать нагрузку, осуществляется прием нагрузки. Если ПИЭЭ работает автономно и на его шинах отсутствует напряжение, то включается коммутационный аппарат линии генератора. Если на шинах присутствует напряжение и ПИЭЭ включается на параллельную работу с внешним источником, то включается синхронизатор, а после выполнения условий синхронизма - коммутационный аппарат линии генератора. Завершается пуск отключением светового сигнала ПУСК и включением светового сигнала РАБОТА на ПДУ.

Алгоритм пуска ПИЭЭ мощностью 60 кВт и более 2-й и 3-й степеней автоматизации (рис.2) в отличие от рассмотренного выше алгоритма после запоминания сигнала на пуск предусматривает включение: насоса предпусковой прокачки масла и устройства контроля времени, определяющего допустимую длительность предпусковой прокачки; серводвигателя для вывода рейки топливного насоса в положение промежуточных оборотов холостого хода двигателя (в зависимости от типа двигателя); сигнала ПУСК на ПДУ.

Двигатель не

работает

Двигатель не

находится в

состоянии аварии

Включение предпусковой прокачки масла

Включение контроля длительности прокачки

Включение двигателя привода рейки ТНВД

Операции остановки не закончены

Заданное значение давления масла в системе

Отключение запоминающего устройства остановки

Включение питания стартера 5…10 с

Включение светового сигнала ПУСК на ПДУ

Первая уставка частоты вращения

Вторая уставка частоты вращения

Выдержка времени 5…15 с

Выдержка времени 5…15 с

Отключение стартера

Включение контроля давления масла

Включение стартера 5…10 с

Отключение контроля длительности пуска

Отключение предпусковой прокачки масла

Выдержка времени 5…15 с

Включение стартера 5…10 с

Прогрев двигателя до заданной температуры

Нет напряжения на шинах ПИЭЭ

Есть напряжение на шинах ПИЭЭ

Включение выключателя генератора

Включение синхронизатора

Синхронизация

Рис. 2. Алгоритм пуска ПИЭЭ мощностью 60 кВт и более со стартерным пуском

Отключение двигателя привода рейки ТНВД микровыключателем

Отключения контроля длительности прокачки

Включение контроля длительности пуска

Включение двигателя привода рейки ТНВД

Отключение двигателя привода рейки микровыключателем

Подключение источника начального возбуждения

Температура, разрешающая прием нагрузки

Отключения источника начального возбуждения

Есть напряжение на шинах генератора

Серводвигатель привода рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД) отключается путевым микровыключателем.

При достижении заданного давления масла в системе смазки контроль длительности прокачки отключается, включаются контроль длительности пуска и стартер. Как и в предыдущем алгоритме, предусмотрены три попытки пуска, перемежающиеся паузами. После запуска двигателя и достижения минимально устойчивых оборотов происходит отключение стартера, предпусковой прокачки масла и пусковой схемы. С задержкой 5…15 с включаются цепи контроля давления масла.

После прогрева двигателя до заданной температуры охлаждающей жидкости вновь включается серводвигатель привода рейки топливного насоса для установки её в положение максимальных оборотов холостого хода (для ЭА с прогревом на промежуточных оборотах). В этом положении рейки серводвигатель отключается микровыключателем. Для подачи импульса начального возбуждения генератора (при необходимости) к обмотке возбуждения подается постоянное напряжение 12 В от аккумуляторной батареи. После появления на шинах генератора напряжения батарея отключается.

Выключатель генератора включается в зависимости от наличия напряжения на шинах ПИЭЭ. При наличии напряжения включение нагрузки производится после синхронизации с помощью синхроноскопа. Когда напряжение на шинах отсутствует, т. е. предполагается автономная работа, выключатель генератора включается без синхронизации. Световая сигнализация функционирует в соответствии с рассмотренным ранее алгоритмом.

Если за время контроля длительности пуска ЭА не запустился или за установленное время не выполнена какая-либо из контролируемых операций, например, предпусковая прокачка масла, то срабатывает соответствующее устройство контроля продолжительности операции и выдает сигнал на блокировку схемы пуска. Повторный автоматический пуск его в этом случае может быть произведен после устранения неисправности и разблокировки защиты.