柴油发电机组自动控制功能分析

柴油发电机组自动控制功能分析

【摘要】柴油发电机组作为独立的电源，对保证设备的停运、保证控制系统的安全性、可靠性具有重要的作用和价值。本文主要介绍柴油发电机组自动控制系统，并详细分析了柴油发电机组的自动控制系统的硬件系统和软件系统以及柴油发电机组的自动控制功能。

【关键词】柴油发电机组；自动控制系统；功能分析

柴油发电机组（diesel generator set）主要是以柴油机为原动机，拖动同步发电机发电的一种电源设备，柴油发电机组是一种操作维修方便、起动迅速、对环境适应能力强且投资少的发电装置。随着自动化程度逐步提高，各行各业的通信系统以及电力系统等都实现无人值班的运行状态。柴油发电机组作为备用电源，在工业、国防以及农业等各个行业得到广泛的应用，本文主要进行分析柴油发电机组自动控制系统系统的功能及其应用价值。

一、柴油发电机组概述

柴油发电机组是一种技术密集型的产品，其涉及到电机、内燃机以及自动控制系统等各项技术，其用途是非常广泛的，不仅适用于市电不能到达的矿区、林区以及国防工程等场合中，而且柴油发电机还能够作为独立的电源，提供动力电和照明等，如果地区或者单位供电要求非常高时，不允许停电或者需要尽快恢复供电的场合等柴油发电机能够作为应急备用电源，从而能够迅速提供稳定的交流电源。柴油发电机组的特点主要有以下几点：（1）单机容量从几千瓦到几万千瓦，目前我国的生产的柴油发电机组最大的容量为几千千瓦，而且如果采用柴油发电机组作为备用电源或者应急电源时，可以采用一台或者多台机组，并且其装机容量还能够根据需要进行灵活配置。（2）起动迅速，能够很快达到全功率，柴油机的启动迅速，并且在应急状态下可以实现一分钟带动全负荷，并且它的停机过程也是非常迅速，能够频繁起动停止，所以柴油发电机组适合作为备用发电机组和应急发电机组。（3）燃油消耗低，热效率高，柴油发电机的有效热效率为30%～46%，燃气轮机大约20%-30%，由此可以看出柴油机的有效效率很高，并且燃油消耗也非常低。

二、柴油发电机组自动控制系统的结构 1.硬件结构

柴油发电机组主要采用模块化结构，在柴油发电机组自动控制系统中为了能够提高自动控制系统的可靠性，则需要将柴油发电机组的控制部分和显示部分分为两个相互独立的部分，这样不仅能够实现两者之间通过通讯实现数据的传送，而且对于控制部分来说，可以根据系统的实际需要将其放置在比较恰当的位置，以最大限度的减少外界对柴油发电机组的干扰，对显示系统的安装也提供极大的方便，如图1。

柴油发电机组的自动控制系统的主模块主要以单片机为系统的核心部位，其功能主要是完成对输入的模拟量以及开关量的读操作，并经过逻辑运算和数据运算，以将结果写入到输入结构，最后使执行机构驱动。

电力参数模块主要是完成对电网、机组供电电压、电流以及蓄电池的电压测量，并且电流、电压经过变压、整流以及滤波后，输出的（0-5）V的直流信号，并传送到多路采样的转换器中。柴油发电机组运行参数的测量主要包括机油的压力和温度、柴油机的转速、冷却水的温度等非电量的测量，这些参数都是通过传

感器测量，并经过变换，输出（0-5）V的直流电压。显示模块主要显示测量的参数以及当前的柴油发电机组当前运行的状态，并且还能够实现在线修改设定值。通信模块主要是实现与上位机的通信。输出执行模块主要是控制指令，比如控制柴油发电机的停机、紧急停机以及启动机组、合闸分闸等命令。键盘模块主要是设定参数和输入控制指令。

2.软件操作系统

在柴油发电机组自动控制系统中能够根据柴油发电机组的硬件结构特点以及柴油发电机组的功能对自动控制系统进行编写控制程序，自动控制系统的程序主要有主程序、机组启动子程序、机组定期自润滑子程序和机组调速子程序等程序组成，其中柴油发电机组自动控制系统的主程序是为了实现对柴油发电机组自动控制系统的运行状态的维持和对柴油发电机组的状态参数的监控等，最后可以根据柴油发电机系统测量的参数值以及系统的设定值对自动控制系统的各个子程序进行控制或者调动如图2。

三、柴油发电机自动控制系统的功能 1.电网供电

在电网供电系统中，电网正常供电的情况下，柴油发电机组需要检测自动控制系统的频率，电压以及电流等相关的参数和检查电压的取样电路，如果检测的电网电压以及频率等相关参数在自动控制系统的正常的范围内，则需电网对柴油发电机组自动控制系统进行供电，如果电网电压和频率的参数不在所设定的参数值的范围内，则就会判断电网供电不正常，从而将立即使柴油机和电网分分闸，并将柴油机发电机组启动，以进入柴油机启动状态。

2.发电机组的启动

在柴油发电机组启动时，还应该将合闸、声速、机组以及负载供电等启动，如果在柴油发电机组启动的过程中，第一次没有没有成功启动，则应该在柴油发电机自动控制系统中的控制机控制10秒后重新启动，如果柴油发电机组连续重新启动三次都不能成功启动的情况下，则柴油发电机组自动控制系统就会自动发出错误信号或者启动失败的信号，这时柴油机自动控制系统就会禁止再次启动柴油机。所以在启动柴油发电机组时，首先应该注意检测发电机组的频率、电压以及电流等参数，并且还应注意检测柴油机组是不是已经成功启动，只有保证柴油发电机组在成功启动的情况下，才能进入对柴油发电机供电状态。

3.运行状态的维持

在柴油发电机组启动后并进入供电状态后，还需要对柴油发电机组中机油的压力、温度以及柴油发电机的输出电流、输出电压和频率等参数进行检测，如果上述参数的均在所设定的参数范围内，则柴油发电机自动控制系统就能够正常运行，但是如果上述各项参数不在所设定的参数范围内，则柴油发电机自动控制系统就会自动调整，如果发电机组自动调整后的参数仍然不在所设定的参数范围内，则自动控制系统中的报警系统就会发出报警信号或者紧急停机的现象。并且在这种状态下，发电机组在供电情况下，电网会有短暂的供电情况，在发电机组运行的过程中，为了能够避免发电机组及其设备供电切换的情况，可以在电网恢复正常后，通过延时几秒钟后切换到电网供电的状态，在切换到电网供电状态后还需要延时几分钟将柴油一发电机组的运行完全停止，以保证电网恢复到正常后才能进行切换，减少或者避免柴油发电机组由于多次来回启动造成设备的不稳定的现象。

四、总结

柴油发电机组自动控制系统集成了智能化、数字化以及网络技术为一体的技术，不仅能实现柴油发电机组的自动开机/停机、数据测量以及报警保护和“三遥功能”，而且这种控制系统操作简单、运行可靠，并且随着柴油发电机组自动控制系统的功能不断的完善，将会进一步扩大应用范围。

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