Запросы с высокой нагрузкой и автоматическое переключение при значительной нагрузке
I. Обзор функции повторного запроса
На современных судах уже не редкость встретить мощные нагрузки, мощность отдельных агрегатов которых достигает сотен киловатт и даже тысяч киловатт, например, пропульсивные установки, боковые толкатели, крупные кабеленамотчики, крупные пожарные насосы, а также силовые нагрузки специального назначения на инженерных судах, мощность которых может сопоставима с мощностью отдельного генератора. Перед запуском таких крупных нагрузок необходимо сначала проверить, достаточно ли имеющегося запаса мощности на судовой электростанции для обеспечения требований к запуску и работе этих нагрузок. Если резерв мощности не соответствует требованиям запуска и эксплуатации крупной нагрузки, необходимо сначала запустить резервные агрегаты и выполнить их синхронизацию с основной сетью; только после подтверждения достаточности резерва мощности разрешается подключение данной крупной нагрузки к электросети. Это и есть функция запроса на полную нагрузку.
Для реализации функции запроса на работу в режиме высокой нагрузки сигнал от кнопки “Запуск” на пульте запуска мощных нагрузок поступает не в цепь управления внутри распределительного щита, а в систему автоматического управления электростанцией, которая принимает решение о необходимости запуска резервного агрегата. Только при наличии достаточного запаса мощности в энергосистеме система управления подает команду на запуск мощной нагрузки, в результате чего она вводится в эксплуатацию.
Схема запроса запуска показана на рис. 2-9. В исходную цепь запуска включены контакты “разрешение запуска”. Эта пара контактов может питаться непосредственно от системы автоматического управления или через реле расширения. Учитывая, что обычно система автоматического управления выдает только одну пару контактов, в пускателе установлено реле расширения K₂. Пусковая кнопка S₂ имеет две пары нормально открытых контактов: одна пара используется для пуска, а другая — для запроса пуска. Когда переключатель запроса S₃ установлен в положение “запрос”, при нажатии S₂ цепь запуска не замыкается, так как катушка K₂ не питается, и контактор K₁ не срабатывает; при замыкании цепи запроса в систему автоматического управления посылается запрос на запуск. При разрешении запуска соответствующие выходные контакты системы автоматического управления замыкаются, катушка K₂ получает питание и срабатывает, загорается индикатор, сигнализирующий о возможности запуска; при повторном нажатии кнопки запуска S₂ катушка K₁ получает питание и срабатывает, двигатель запускается и начинает работу. Одновременно вспомогательный нормально закрытый контакт K₁ размыкает линию запроса, предотвращая повторный запрос во время работы.
2. Демонстрация функции обработки запросов
Процесс демонстрации перегрузки запросов в симуляторе выглядит следующим образом:
(1) Настройка режима 1: электростанция находится в автоматическом режиме, работает в одиночном режиме, нагрузка приближается к 60%.
Нажмите кнопку запроса перегрузки имитатора нагрузки; при недостаточном запасе мощности в энергосистеме мигающий желтый индикатор означает необходимость дождаться синхронизации электростанции; наблюдайте за автоматическим запуском, автоматической синхронизацией и автоматическим перераспределением нагрузки на энергоблоке; затем желтый индикатор погаснет, нагрузка автоматически включится, загорится зеленый индикатор; в ходе этого процесса внимательно наблюдайте за изменением нагрузки в электросети в момент включения нагрузки.
(2) Настройка режима 2: электростанция находится в автоматическом режиме, две установки работают в параллельном режиме, каждая из них несет нагрузку менее 50%.
Нажмите кнопку запроса перегрузки на имитаторе нагрузки; если резервной мощности в сети достаточно, нагрузка запускается напрямую, и загорается зелёный индикатор.
3. Автоматическое переключение важных нагрузок
Крайне важные системы судна, такие как система смазки главного двигателя и главная система морской воды, должны обеспечивать бесперебойную работу в соответствующих условиях эксплуатации. Силовое оборудование этих систем не только должно быть представлено двумя комплетами, но и обладать функцией автоматического переключения, благодаря которой в случае выхода из строя одного комплекта другой комплект автоматически включается в работу, обеспечивая потребности судна. В качестве примера рассмотрим автоматическое переключение масляного насоса главного двигателя.
1. Структура системы и рабочий процесс
Система автоматического переключения масляных насосов главного двигателя судна в основном состоит из двух основных частей: масляных насосов и блока управления, как показано на рисунке 2-10. При этом в трубопроводе насоса необходимо установить реле давления, а блок управления включает в себя универсальную электрическую схему управления на базе ПЛК.
Схема управления автоматическим переключением между основным и резервным смазочными насосами приведена на рис. 2-11. Порядок работы следующий: смазочный насос № 1 запускается вручную, смазочный насос № 2 переводится в автоматический режим. Смазочный насос № 1 является основным, а смазочный насос № 2 — резервным; только после запуска основного насоса резервный насос может перейти в резервный режим (в этот момент резервный насос переходит в автоматический режим).
Функция 1: После запуска основного насоса резервный насос переходит в автоматический режим. Когда ПЛК обнаруживает сигнал о работе основного насоса, на выходе резервного насоса появляется сигнал “резервный”. Если сигнал низкого давления от реле давления сохраняется в течение 10 с, запускается резервный насос, а работа основного насоса останавливается (основой насос сигнализирует о неисправности).
Функция 2: При работе любого из насосов в случае отключения питания шин распределительного щита насос в течение 20 секунд после следующего включения питания возвращается в состояние, в котором он находился до отключения питания (на эту функцию не влияют реле давления и автоматический режим).
2. Принцип действия и настройка реле давления
Автоматическое переключение главного масляного насоса обычно осуществляется с использованием реле давления в качестве сигнала запуска.
Ниже приведён пример с регулятором давления модели YT-1226. На рис. 2–12 представлена принципиальная схема устройства регулятора давления модели YT-1226. Измеряемое входное давление P подключается к измерительной камере, преобразуется гофротрубкой в силовой сигнал и воздействует на сравнительный рычаг, создавая измерительный момент. Кроме того, на рычаг также действуют заданный крутящий момент, создаваемый пружиной заданного значения, и крутящий момент амплитудного отклонения, создаваемый пружиной амплитудного отклонения.
Когда давление входного сигнала P находится на нижнем пределе, сравнительный рычаг находится в горизонтальном положении. В этот момент подвижный контакт отрывается от неподвижного контакта 1 и замыкается на неподвижном контакте 2. При этом между регулировочным винтом и диском пружины разности давления существует определенный зазор, и пружина разности давления не оказывает воздействия на рычаг. Когда давление P увеличивается, сравнительный рычаг поворачивается вокруг точки опоры против часовой стрелки, за счет чего рычаг переключателя смещает левую кромку язычковой пружины влево, а язычок язычковой пружины сжимает пружину отскока, накапливая упругую энергию. Одновременно зазор между приводным винтом и диском пружины амплитудного сдвига постепенно исчезает; при дальнейшем вращении сравнительного рычага необходимо преодолеть не только заданный крутящий момент, но и крутящий момент амплитудного сдвига. Когда сравнительный рычаг поворачивается на определенный угол, то есть измеряемое давление P достигает верхнего предельного значения, язычок язычковой пружины оказывается в одной плоскости с пластинкой язычковой пружины, и пружина-отскок получает возможность высвободить накопленную энергию, быстро отталкивая пластинку язычковой пружины, в результате чего подвижный контакт отрывается от неподвижного контакта 2 и замыкается с неподвижным контактом 1. Когда давление P снижается, сравнительный рычаг поворачивается вокруг точки опоры по часовой стрелке; когда сравнительный рычаг возвращается в горизонтальное положение, язычок резонатора снова оказывается в одной плоскости с пружинной пластинкой резонатора, упругая пружина вновь отталкивает язычок, в результате чего подвижный контакт отрывается от неподвижного контакта 1 и замыкается с неподвижным контактом 2. Когда давление P изменяется в пределах от верхнего до нижнего предельного значения, упругая пружина сохраняет своё первоначальное состояние, то есть состояние выхода регулятора остаётся неизменным.
Заданное значение пружины регулирует нижний предел давления реле, обозначаемый как P₁; ручка регулировки диапазона служит для настройки диапазона △P; верхний предел давления реле Pa равен сумме нижнего предела P₁ и диапазона △P, то есть PH = P₁ + △P. Таким образом, верхний предел давления реле устанавливается путем регулировки разности давлений.
Диапазон показаний стрелки заданного значения реле давления типа YT-1226 составляет P₁ = 0–0,2 МПа; на ручке регулировки диапазона отклонения нанесены 10 делений, соответствующие диапазону отклонения △P = 0,07–0,25 МПа. Количество делений X, на которое поворачивается ручка регулировки перепада давления, можно рассчитать по следующей формуле. Однако из-за относительно низкой точности шкалы при практическом использовании следует проводить экспериментальные измерения или регулировку на месте.
