การสลับการทำงานอัตโนมัติสำหรับการตรวจจับการโอเวอร์โหลดและโหลดวิกฤต

1. ภาพรวมของฟังก์ชันการค้นหาข้อมูลเกินกำหนด

บนเรือสมัยใหม่ การโหลดไฟฟ้าที่มีกำลังสูงซึ่งมีการจัดอันดับเป็นรายบุคคลหลายร้อยกิโลวัตต์หรือแม้กระทั่งหลายพันกิโลวัตต์นั้นเป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น ระบบขับเคลื่อน ระบบแรงขับด้านข้าง วินช์ขนาดใหญ่ ปั๊มน้ำดับเพลิงขนาดใหญ่ และโหลดไฟฟ้าเฉพาะทางบางประเภทบนเรือทำงาน ซึ่งมีความสามารถเทียบเท่ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงเครื่องเดียวเมื่อเริ่มโหลดที่มีกำลังสูงเช่นนี้ จำเป็นต้องประเมินก่อนว่ากำลังสำรองที่มีอยู่ในโรงไฟฟ้าของเรือนั้นเพียงพอที่จะรองรับความต้องการในการเริ่มทำงานและการใช้งานของโหลดหรือไม่ หากกำลังสำรองไม่เพียงพอ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองจะต้องเริ่มทำงานและซิงโครไนซ์กับระบบหลัก เมื่อยืนยันว่ามีกำลังสำรองเพียงพอแล้วเท่านั้นจึงจะอนุญาตให้โหลดกำลังสูงเชื่อมต่อกับระบบได้ ฟังก์ชันนี้เรียกว่าการสอบถามกำลังโหลดหนัก

เพื่อเปิดใช้งานฟังก์ชันตรวจสอบการโอเวอร์โหลด สัญญาณจากปุ่ม “เริ่ม” บนกล่องเริ่มต้นโหลดกำลังสูงจะไม่ถูกป้อนเข้าสู่ระบบควบคุมภายในตู้ควบคุม แต่จะถูกส่งเข้าสู่ระบบบริหารจัดการสถานีไฟฟ้าอัตโนมัติแทน ซึ่งระบบดังกล่าวจะพิจารณาว่าจำเป็นต้องเริ่มทำงานหน่วยสแตนด์บายหรือไม่ เฉพาะเมื่อมีกำลังสำรองในโครงข่ายเพียงพอเท่านั้น ระบบบริหารจัดการจึงจะสั่งการให้เริ่มโหลดกำลังสูงและเข้าสู่สถานะพร้อมใช้งาน

วงจรสอบถามการเริ่มทำงานแสดงในรูปที่ 2-9 มีหน้าสัมผัส “เริ่มต้นเปิดใช้งาน” หนึ่งคู่ที่แทรกในวงจรเริ่มต้นเดิม วงจรนี้สามารถจ่ายไฟได้โดยตรงจากระบบควบคุมอัตโนมัติหรือขยายผ่านรีเลย์ เนื่องจากระบบควบคุมอัตโนมัติโดยทั่วไปจะส่งสัญญาณออกเพียงคู่หน้าสัมผัสเดียว จึงมีรีเลย์ขยาย K₂ ติดตั้งในตัวสตาร์ทเตอร์ ปุ่มเริ่ม S₂ มีคู่หน้าสัมผัสปกติเปิดสองคู่: คู่หนึ่งใช้สำหรับการเริ่ม และอีกคู่หนึ่งใช้สำหรับการขอเริ่ม เมื่อสวิตช์เลือกขอ S₃ ถูกตั้งไปที่ตำแหน่ง “ขอ” การกด S₂ จะไม่ทำให้คอนแทคเตอร์ K₁ ทำงาน เนื่องจากขดลวดของ K₂ ไม่ได้รับพลังงาน เมื่อวงจรขอได้รับพลังงาน คำขอเริ่มจะถูกส่งไปยังระบบควบคุมอัตโนมัติเมื่อการเริ่มต้นได้รับอนุญาตแล้ว ติดต่อเอาต์พุตที่เกี่ยวข้องของระบบควบคุมอัตโนมัติจะปิด ทำให้ขดลวดของ K₂ มีพลังงานและทำงาน; ไฟแสดงสถานะจะสว่างขึ้น บ่งบอกว่าอนุญาตให้เริ่มต้นได้ การกดปุ่มเริ่ม S₂ อีกครั้งจะทำให้ขดลวดของ K₁ มีพลังงาน ทำให้มันทำงานและมอเตอร์เริ่มทำงาน ในขณะเดียวกัน ติดต่อเสริมที่ปกติปิดของ K₁ จะเปิดเพื่อตัดวงจรสอบถาม ป้องกันการสอบถามเพิ่มเติมในขณะที่มอเตอร์กำลังทำงาน

2. การสาธิตฟังก์ชันการสอบถามการโหลดซ้ำ

การแสดงการโอเวอร์โหลดของคำค้นหาในตัวจำลองมีดังนี้:

(1) โหมดการดำเนินงาน 1: โรงไฟฟ้าอยู่ในโหมดอัตโนมัติ ดำเนินการเป็นหน่วยเดียว โดยมีโหลดใกล้ถึง 60%

กดปุ่มทดสอบโอเวอร์โหลดบนโหลดจำลอง หากมีพลังงานสำรองในกริดไม่เพียงพอ ไฟแสดงสถานะสีเหลืองจะกะพริบ ซึ่งบ่งชี้ว่าสถานีไฟฟ้าต้องได้รับการอนุญาตให้ซิงโครไนซ์ สังเกตการเริ่มต้นอัตโนมัติ การซิงโครไนซ์อัตโนมัติ และการถ่ายโอนโหลดอัตโนมัติของเครื่อง ไฟแสดงสถานะสีเหลืองจะดับลง จากนั้นโหลดจะเชื่อมต่อโดยอัตโนมัติ และไฟแสดงสถานะสีเขียวจะสว่างขึ้น ในระหว่างกระบวนการนี้ ให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงของโหลดกริดอย่างระมัดระวังในขณะที่โหลดถูกเชื่อมต่อ

(2) โหมดการดำเนินงาน 2: โรงไฟฟ้าอยู่ในโหมดอัตโนมัติ โดยมีหน่วยผลิตสองหน่วยทำงานแบบขนานกัน แต่ละหน่วยรับภาระโหลดน้อยกว่า 50%

กดปุ่มทดสอบการโอเวอร์โหลดบนโหลดจำลอง หากมีพลังงานสำรองในกริดเพียงพอ โหลดจะเริ่มทำงานทันทีและไฟแสดงสถานะสีเขียวจะสว่างขึ้น

3. การสลับโหลดที่สำคัญโดยอัตโนมัติ

ระบบสำคัญบนเรือ เช่น ระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์หลักและระบบน้ำทะเลหลัก ต้องสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะการทำงานที่เกี่ยวข้อง นอกจากจะต้องมีระบบสำรองแล้ว หน่วยพลังงานสำหรับระบบเหล่านี้ควรมีฟังก์ชันการสลับการทำงานอัตโนมัติ เพื่อให้มั่นใจว่าหากเกิดข้อผิดพลาดในหน่วยที่กำลังทำงานอยู่ หน่วยสำรองจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อตอบสนองความต้องการในการปฏิบัติงานของเรือ ส่วนนี้จะใช้ตัวอย่างการสลับการทำงานอัตโนมัติของปั๊มน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์หลัก

1. องค์ประกอบของระบบและกระบวนการทำงาน

ระบบเปลี่ยนถ่ายอัตโนมัติสำหรับปั๊มน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์หลักบนเรือ ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสองส่วน ได้แก่ ปั๊มน้ำมันหล่อลื่น และชุดควบคุม ตามที่แสดงในรูปที่ 2-10 ต้องติดตั้งสวิตช์ความดันไว้ในท่อของปั๊ม ในขณะที่ชุดควบคุมประกอบด้วย PLC และวงจรควบคุมไฟฟ้าทั่วไป

แผนผังวงจรควบคุมสำหรับการสลับการทำงานอัตโนมัติระหว่างปั๊มน้ำมันหล่อลื่นหลักและปั๊มสำรองแสดงในรูปที่ 2-11 ขั้นตอนการปฏิบัติงานมีดังนี้: เริ่มต้นปั๊มหมายเลข 1 ด้วยมือ ในขณะที่ปั๊มหมายเลข 2 ตั้งค่าเป็นโหมดอัตโนมัติ ปั๊มหมายเลข 1 ทำหน้าที่เป็นปั๊มหลักและปั๊มหมายเลข 2 เป็นปั๊มสำรอง ปั๊มสำรองจะเข้าสู่โหมดสแตนด์บายได้ก็ต่อเมื่อปั๊มหลักทำงานแล้ว (ซึ่งในขณะนั้นปั๊มสำรองจะถูกตั้งค่าเป็นโหมดอัตโนมัติ)

ฟังก์ชัน 1: เมื่อปั๊มหลักเริ่มทำงานแล้ว ปั๊มสำรองจะถูกตั้งค่าให้อยู่ในโหมดอัตโนมัติ เมื่อ PLC ตรวจพบสัญญาณการทำงานของปั๊มหลัก ปั๊มสำรองจะส่งสัญญาณ “พร้อมใช้งาน” หากสัญญาณความดันต่ำจากสวิตช์ความดันยังคงอยู่เป็นเวลา 10 วินาที ปั๊มสำรองจะเริ่มทำงานและปั๊มหลักจะหยุดทำงาน (ปั๊มหลักจะถูกรายงานว่ามีความผิดปกติ)

ฟังก์ชัน 2: เมื่อปั๊มใด ๆ กำลังทำงานอยู่และเกิดการสูญเสียไฟฟ้าไปยังบัสบาร์ของแผงจ่ายไฟ ปั๊มจะกลับสู่สถานะก่อนเกิดการสูญเสียไฟฟ้าภายใน 20 วินาทีหลังจากที่ไฟฟ้าถูกจ่ายกลับมา (ฟังก์ชันนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากสวิตช์ความดันหรือโหมดอัตโนมัติ)

2. หลักการและการปรับสวิตช์แรงดัน

การสลับการทำงานของปั๊มน้ำมันหลักโดยอัตโนมัติมักถูกกระตุ้นโดยสวิตช์ความดัน

คำอธิบายต่อไปนี้ใช้ตัวควบคุมแรงดัน YT-1226 เป็นตัวอย่าง รูปที่ 2–12 แสดงแผนภาพโครงสร้างของตัวควบคุมแรงดัน YT-1226 แรงดันสัญญาณอินพุตที่วัดได้ P ถูกเชื่อมต่อกับห้องวัด แปลงเป็นสัญญาณแรงผ่านท่อเบลโลว์ และนำไปใช้กับคันโยกเปรียบเทียบ เพื่อสร้างแรงบิดในการวัดนอกจากนี้ คันโยกยังถูกกระทำด้วยแรงบิดที่กำหนดซึ่งเกิดจากสปริงตั้งค่าและแรงบิดข้อผิดพลาดช่วงที่เกิดจากสปริงข้อผิดพลาดช่วง

เมื่อแรงดันสัญญาณขาเข้า P อยู่ที่ขีดจำกัดล่าง คันโยกเปรียบเทียบจะอยู่ในตำแหน่งแนวนอน ณ จุดนี้ หน้าสัมผัสเคลื่อนที่จะแยกออกจากหน้าสัมผัสคงที่ 1 และสัมผัสกับหน้าสัมผัสคงที่ 2 ในขั้นตอนนี้ จะมีช่องว่างระหว่างสกรูปรับกับแผ่นสปริงดิฟเฟอเรนเชียล และสปริงดิฟเฟอเรนเชียลจะไม่สร้างแรงใดๆ ต่อคันโยกเมื่อแรงดัน P เพิ่มขึ้น คันโยกเปรียบเทียบจะหมุนทวนเข็มนาฬิกาโดยมีจุดหมุนเป็นจุดศูนย์กลาง ซึ่งทำให้โครงล่างของสปริงลิ้นเคลื่อนไปทางซ้ายผ่านแขนกระตุ้น ทำให้สปริงสแน็ปถูกบีบอัดผ่านใบมีดสปริงลิ้นและเก็บพลังงานศักย์ไว้ ในขณะเดียวกัน ช่องว่างระหว่างสกรูกระตุ้นกับแผ่นสปริงดิฟเฟอเรนเชียลจะค่อยๆ หายไป เมื่อคันโยกเปรียบเทียบหมุนต่อไป มันจะต้องเอาชนะไม่เพียงแต่แรงบิดที่กำหนดไว้เท่านั้น แต่ยังต้องเอาชนะแรงบิดดิฟเฟอเรนเชียลด้วยเมื่อคันโยกเปรียบเทียบหมุนผ่านมุมที่กำหนดไว้—นั่นคือ เมื่อความดันที่วัดได้ P ถึงขีดจำกัดบน—ลิ้นของสปริงลิ้นจะจัดแนวให้ตรงกับแผ่นลิ้นอย่างแม่นยำ ทำให้สปริงสแน็ปปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ มันจะดันแผ่นลิ้นออกจากกันอย่างรวดเร็ว ทำให้หน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่แยกออกจากหน้าสัมผัสคงที่ 2 และปิดกับหน้าสัมผัสคงที่ 1เมื่อความดัน P ลดลง คันเปรียบเทียบจะหมุนตามเข็มนาฬิกาโดยมีจุดหมุนเป็นจุดหมุน เมื่อคันเปรียบเทียบกลับมาอยู่ในตำแหน่งแนวนอน ลิ้นรีดจะอยู่ในระนาบเดียวกับแผ่นรีดอีกครั้ง และสปริงแบบสปริงจะดันแผ่นรีดออกจากกันอีกครั้ง ทำให้หน้าสัมผัสเคลื่อนที่แยกออกจากหน้าสัมผัสคงที่ 1 และปิดกับหน้าสัมผัสคงที่ 2เมื่อความดัน P เปลี่ยนแปลงระหว่างขีดจำกัดบนและล่าง สปริงแบบสแน็ปแอคชั่นจะคงอยู่ในสภาพเดิม ซึ่งหมายความว่าเอาต์พุตของตัวควบคุมจะไม่เปลี่ยนแปลง

สปริงที่มีค่ากำหนดจะกำหนดขีดจำกัดล่างของสวิตช์ความดัน ซึ่งแสดงด้วย P₁ ปุ่มปรับความแตกต่างใช้สำหรับปรับความดันต่าง △P ขีดจำกัดบนของสวิตช์ความดัน, Pa, เท่ากับขีดจำกัดล่าง P₁ บวกกับความดันต่าง △P, กล่าวคือ Pa = P₁ + △P ดังนั้น ขีดจำกัดบนของสวิตช์ความดันจะถูกกำหนดโดยการปรับความดันต่าง

ช่วงการบ่งชี้ของตัวชี้ชุดบนสวิตช์ความดัน YT-1226 คือ P₁ = 0–0.2 MPa ปุ่มปรับความต่างถูกทำเครื่องหมายด้วย 10 ระดับ ซึ่งสอดคล้องกับช่วงความต่าง △P = 0.07–0.25 MPa จำนวนระดับ X ที่ปรับบนปุ่มปรับความต่างสามารถประมาณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแม่นยำของสเกลค่อนข้างต่ำ จึงควรทำการกำหนดค่าทดลองหรือปรับแต่ง ณ สถานที่ใช้งานจริงในระหว่างการใช้งานจริง