передвижная электростанция

Формула изобретения

1. Передвижная электростанция, содержащая два электоагрегата, каждый из которых состоит из силовой установки, включающей в себя двигатель, функциональные технологические системы и блок коррекции частоты, блок датчиков и блок исполнительных устройств, генераторного комплекса в составе генератора переменного тока, блока коррекции напряжения и регулятора напряжения, щита управления агрегатом, первые и вторые цепи управления которого соединены соответственно с управляющими цепями двигателя и генератора переменного тока, устройство коммутации в составе первого, второго и третьего коммутаторов, блок шин в составе первой и второй силовой шины, блок контроля сети и блок ввода цепей, к которому подключены первая и вторая линии питания потребителей электроэнергии и линия питания от внешнего источника электроэнергии, при этом первые и вторые выходы функциональных технологических систем каждого электроагрегата подключены соответственно ко входам двигателя силовой установки и блока датчиков, а управляющие входы функциональных технологических систем подключены к управляющим выходам блока исполнительных устройств, выход силовой цепи генератора переменного тока первого электроагрегата подключен ко входу регулятора напряжения, выход которого соединен со входом первого коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу первой силовой шины и к первому входу второй силовой шины, выход первой силовой шины соединен с первым входом блока ввода цепей, второй вход которого соединен с выходом второй силовой шины, выход блока ввода цепей подключен параллельно ко входу третьего коммутатора устройства коммутации и ко входу блока контроля сети, управляющий выход которого соединен с управляющим входом третьего коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены к третьим входам соответственно первой и второй силовых шин блока шин, информационный выход регулятора напряжения генераторного комплекса первого электроагрегата соединен с входом блока коррекции частоты, управляющий выход которого соединен с входом блока исполнительных устройств первого электроагрегата, а выход силовой цепи генератора переменного тока второго электроагрегата подключен ко входу регулятора напряжения, выход которого соединен с входом второго коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму входу второй силовой шины и ко второму входу первой силовой шины, информационный выход регулятора напряжения генераторного комплекса второго электроагрегата соединен с входом блока коррекции частоты, управляющий выход которого соединен с входом блока исполнительных устройств второго электроагрегата, в передвижной электростанции также имеется система автоматизированного противоаварийного управления, включающая в себя блок сбора и обработки информации, блок управления станцией, вычислительный комплекс и блок передачи данных, к которому подключены линии связи от вышестоящей системы управления, а в состав силовой установки каждого электроагрегата введен блок контроля параметров, при этом информационные выходы блока датчиков силовой установки первого электроагрегата соединены с первыми входами блока сбора и обработки информации, ко вторым входам которого подключены выходы блока датчиков силовой установки второго электроагрегата, входы-выходы блока сбора и обработки информации подключены к первым входам-выходам блока управления станцией, вторые и третьи входы-выходы которого подключены соответственно к входам-выходам блоков контроля параметров силовых установок электроагрегатов, входы которых соединены с третьими выходами функциональных технологических систем соответственно первого и второго электроагрегатов, входы-выходы вычислительного комплекса соединены с четвертыми входами-выходами блока управления станцией, пятые входы-выходы которого соединены с входами-выходами блока передачи данных, первые, вторые и третьи управляющие выходы блока управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам блока исполнительных устройств, блока коррекции напряжения первого электроагрегата и первого коммутатора устройства коммутации, а четвертые, пятые, шестые и седьмые управляющие выходы блока управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам блока исполнительных устройств, блока коррекции напряжения второго электроагрегата, второго и третьего коммутатора устройства коммутации, дополнительный выход регулятора напряжения генераторного комплекса первого электроагрегата соединен с третьим входом блока сбора и обработки информации, четвертый вход которого подключен к дополнительному выходу регулятора напряжения генераторного комплекса второго электроагрегата.

2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что функциональные технологические системы каждого электроагрегата станции включают в себя, по меньшей мере, шесть функциональных технологических систем, в том числе систему охлаждения двигателя, систему смазки, систему питания топливом, систему питания воздухом, систему предпускового подогрева и систему запуска, при этом первые выходы каждой из указанных функциональных технологических систем подключены к соответствующим входам двигателя, вторые выходы каждой из указанных функциональных технологических систем подключены соответственно ко входам соответствующих датчиков блока датчиков, третьи выходы каждой из указанных функциональных технологических систем подключены к соответствующим входам блока контроля параметров, входы каждой из указанных функциональных технологических систем соответственно подключены к соответствующим выходам блока исполнительных устройств.

3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что генератор переменного тока генераторного комплекса каждого электроагрегата, являющийся источником питания потребителей напряжением трехфазного переменного тока, содержит статор и ротор, вал которого через муфту механически соединен с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма двигателя, осуществляет преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя в электрическую энергию, при этом напряжение с выхода статора генератора переменного тока через регулятор напряжения поступает на вход первого коммутатора устройства коммутации для первого генераторного комплекса, а с выхода статора генератора переменного тока через регулятор напряжения второго электроагрегата на вход второго коммутатора устройства коммутации станции.

4. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что блок управления станцией содержит системный блок в составе микропроцессора, синхронизатора, программного устройства, устройства идентификации, системной шины и выходной схемы, соединенных между собой посредством системной шины, и блок формирования команд управления, который подключен к системной шине, при этом первые, вторые, третьи, четвертые, пятые, шестые и седьмые выходы блока формирования команд управления являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми, пятыми, шестыми и седьмыми выходами блока управления станцией, а первые, вторые, третьи, четвертые и пятые входы-выходы выходной схемы являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми и пятыми входами-выходами блока управления станцией.

5. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что вычислительный комплекс системы автоматизированного противоаварийного управления содержит системный блок в составе микропроцессорного блока, связанного с программным запоминающим устройством и оперативным запоминающим устройством, системной шиной и контроллерами для подключения дисплея и стандартной клавиатуры для реализации функции обмена цифровой информацией с блоком управления станцией, при этом взаимодействие между вычислительным комплексом и блоком управления станцией осуществляется по интерфейсу RS-232.

6. Электростанция по п.5, отличающаяся тем, что система автоматизированного противоаварийного управления, включая и вычислительный комплекс, оснащена специальным программным обеспечением для управления блоками преобразования электрических сигналов датчиков и формирования единого информационного потока, а также ввода в память вычислительного комплекса всего потока информации по управлению станцией и поддержания через блок передачи данных связи с верхним уровнем управления путем передачи информации с электростанции и приема команд дистанционного управления станцией от вышестоящей системы.

7. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что блок-схема указанного специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления включает пользовательский интерфейс, блок программ экспертной системы, блок системных программ, драйвер ввода информации, драйвер ввода-вывода команд управления, базу данных и архив, при этом вход пользовательского интерфейса соединен с первым выходом блока программ экспертной системы, соединенного с выходом базы данных, выход пользовательского интерфейса соединен с входом блока системных программ, первый выход которого подключен к драйверу ввода информации, соединенного параллельно со входом базы данных и с первым входом архива, второй вход которого соединен со вторым выходом блока системных программ, третий выход которого подключен к драйверу ввода-вывода команд управления, соединенному с выходом блока программ экспертной системы, причем основой специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления является блок программ экспертной системы и блок системных программ, который состоит из модуля инициализации, который инициализирует те или иные программы и обеспечивает их диспетчеризацию с использованием событий и сообщений, обработку прерываний от внешних устройств и команд, причем первой инициализируется программа пользовательского интерфейса управления вычислительным процессом, в которой через меню задаются режим и тип работы, включая автоматический, полуавтоматический, архив данных и тест.

8. Передвижная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что, с целью перемещения станции своим ходом или транспортирования ее за автомобилем, она размещена в установленном на шасси автомобиля или на шасси двухосного прицепа кузове-фургоне, имеющем по меньшей мере два отсека, включая отсек оператора и агрегатный отсек с задней входной дверью, причем в агрегатном отсеке вдоль одной боковой стенки размещен первый электроагрегат со своими функциональными технологическими системами, генераторным комплексом и щитом управления агрегатом, а вдоль второй боковой стенки расположен второй электроагрегат со своими функциональными технологическими системами, генераторным комплексом и щитом управления агрегатом, а вход в отсек оператора осуществляется через боковую дверь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автономным источникам питания различной аппаратуры, приборов и комплексов связи, требующих для своей работы электрической энергии. Оно может быть использовано в автоматике, системах связи и других отраслях народного хозяйства для электроснабжения переменным трехфазным напряжением 400 В, частотой 50 Гц полевых объектов при отсутствии или выходе из строя проводной электросети.

Известны передвижные электростанции, имеющие в своем составе один или два электроагрегата с генераторным оборудованием, обеспечивающим получение напряжения трехфазного переменного тока различной мощности, смонтированные в кузове-фургоне, установленном на шасси типового автомобиля или на шасси двухосного прицепа [1, 2].

Недостатком таких электростанций является недостаточная надежность работы, в их работе появляются перебои в электроснабжении потребителей при изменениях нагрузки и не исключены случаи возникновения аварийных ситуаций.

Из известных электростанций наиболее близкой по технической сущности является электростанция типа «Толуол-30», описанная в [3].

Эта электростанция содержит два электоагрегата, каждый из которых состоит из силовой установки, включающей в себя двигатель, функциональные технологические системы и блок коррекции частоты, блок датчиков и блок исполнительных устройств, генераторного комплекса в составе генератора переменного тока, блока коррекции напряжения и регулятора напряжения, щита управления агрегатом.

Такая электростанция является автономным источником электроснабжения потребителей, расположенных вдали от основных электросетей, и обеспечивает питание потребителей по двум сетям.

Основным недостатком данной электростанции является низкая надежность работы и возможные перебои в работе за счет появления непредвиденных аварийных ситуаций в процессе постоянного ее функционирования.

Целью изобретения является повышение надежности обеспечения питанием потребителей за счет увеличения ресурса безотказности работы электростанции в условиях резких изменений нагрузки и предупреждение возникновения различных аварийных ситуаций при работе электростанции.

Поставленная цель достигается тем, что в передвижную электростанцию, содержащую два электоагрегата, каждый из которых состоит из силовой установки, включающей в себя двигатель, функциональные технологические системы и блок коррекции частоты, блок датчиков и блок исполнительных устройств, генераторного комплекса в составе генератора переменного тока, блока коррекции напряжения и регулятора напряжения, щита управления агрегатом, первые и вторые цепи управления которого соединены соответственно с управляющими цепями двигателя и генератора переменного тока, устройство коммутации в составе первого, второго и третьего коммутаторов, блок шин в составе первой и второй силовой шины, блок контроля сети и блок ввода цепей, к которому подключены первая и вторая линии питания потребителей электроэнергии и линия питания от внешнего источника электроэнергии, при этом первые и вторые выходы функциональных технологических систем каждого электроагрегата подключены соответственно ко входам двигателя силовой установки и блока датчиков, а управляющие входы функциональных технологических систем подключены к управляющим выходам блока исполнительных устройств, выход силовой цепи генератора переменного тока первого электроагрегата подключен ко входу регулятора напряжения, выход которого соединен со входом первого коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу первой силовой шины и к первому входу второй силовой шины, выход первой силовой шины соединен с первым входом блока ввода цепей, второй вход которого соединен с выходом второй силовой шины, выход блока ввода цепей подключен параллельно ко входу третьего коммутатора устройства коммутации и ко входу блока контроля сети, управляющий выход которого соединен с управляющим входом третьего коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены к третьим входам соответственно первой и второй силовых шин блока шин, информационный выход регулятора напряжения генераторного комплекса первого электроагрегата соединен с входом блока коррекции частоты, управляющий выход которого соединен с входом блока исполнительных устройств первого электроагрегата, а выход силовой цепи генератора переменного тока второго электроагрегата подключен ко входу регулятора напряжения, выход которого соединен с входом второго коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму входу второй силовой шины и ко второму входу первой силовой шины, информационный выход регулятора напряжения генераторного комплекса второго электроагрегата соединен с входом блока коррекции частоты, управляющий выход которого соединен с входом блока исполнительных устройств второго электроагрегата, введены система автоматизированного противоаварийного управления, включающая в себя блок сбора и обработки информации, блок управления станцией, вычислительный комплекс и блок передачи данных, к которому подключены линии связи от вышестоящей системы управления, а в состав силовой установки каждого электроагрегата введен блок контроля параметров, при этом информационные выходы блока датчиков силовой установки первого электроагрегата соединены с первыми входами блока сбора и обработки информации, ко вторым входам которого подключены выходы блока датчиков силовой установки второго электроагрегата, входы-выходы блока сбора и обработки информации подключены к первым входам-выходам блока управления станцией, вторые и третьи входы-выходы которого подключены соответственно к входам-выходам блоков контроля параметров силовых установок электроагрегатов, входы которых соединены с третьими выходами функциональных технологических систем соответственно первого и второго электроагрегатов, входы-выходы вычислительного комплекса соединены с четвертыми входами-выходами блока управления станцией, пятые входы-выходы которого соединены с входами-выходами блока передачи данных, первые, вторые и третьи управляющие выходы блока управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам блока исполнительных устройств, блока коррекции напряжения первого электроагрегата и первого коммутатора устройства коммутации, а четвертые, пятые, шестые и седьмые управляющие выходы блока управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам блока исполнительных устройств, блока коррекции напряжения второго электроагрегата, второго и третьего коммутаторов устройства коммутации, дополнительный выход регулятора напряжения первого генераторного комплекса соединен с третьим входом блока сбора и обработки информации, четвертый вход которого подключен к дополнительному выходу регулятора напряжения второго генераторного комплекса.

Поставленная цель достигается тем, что функциональные технологические системы каждого электроагрегата станции включают в себя, по меньшей мере, шесть функциональных технологических систем, в том числе систему охлаждения двигателя, систему смазки, систему питания топливом, систему питания воздухом, систему предпускового подогрева и систему запуска, при этом первые выходы каждой из указанных функциональных технологических систем подключены к соответствующим входам двигателя, вторые выходы каждой из указанных функциональных систем подключены соответственно ко входам соответствующих датчиков блока датчиков, третьи выходы каждой из указанных функциональных технологических систем подключены к соответствующим входам блока контроля параметров, входы каждой из указанных функциональных систем соответственно подключены к соответствующим выходам блока исполнительных устройств.

Поставленная цель достигается тем, что генератор переменного тока генераторного комплекса каждого электроагрегата, являющийся источником питания потребителей напряжением трехфазного переменного тока, содержит статор и ротор, вал которого через муфту механически соединен с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма двигателя, осуществляет преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя в электрическую энергию, при этом напряжение с выхода статора генератора переменного тока через регулятор напряжения поступает на вход первого коммутатора устройства коммутации для первого генераторного комплекса, а с выхода статора генератора переменного тока второго электроагрегата на вход второго коммутатора устройства коммутации станции.

Поставленная цель достигается тем, что блок управления станцией содержит системный блок в составе микропроцессора, синхронизатора, программного устройства, устройства идентификации, системной шины и выходной схемы, соединенных между собой посредством системной шины, и блок формирования команд управления, который подключен к системной шине, при этом первые, вторые, третьи, четвертые, пятые, шестые и седьмые выходы блока формирования команд управления являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми, пятыми, шестыми и седьмыми выходами блока управления станцией, а первые, вторые, третьи, четвертые и пятые входы-выходы выходной схемы являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми и пятыми входами-выходами блока управления станцией.

Поставленная цель достигается тем, что вычислительный комплекс системы автоматизированного противоаварийного управления содержит системный блок в составе микропроцессорного блока, связанного с программным запоминающим устройством и оперативным запоминающим устройством, системной шиной и контроллерами для подключения дисплея и стандартной клавиатуры для реализации функции обмена цифровой информацией с блоком управления станцией, при этом взаимодействие между вычислительным комплексом и блоком управления станцией осуществляется по интерфейсу RS-232.

Поставленная цель достигается также тем, что система автоматизированного противоаварийного управления, включая и вычислительный комплекс, оснащена специальным программным обеспечением для управления блоками преобразования электрических сигналов датчиков и формирования единого информационного потока, а также ввода в память вычислительного комплекса всего потока информации по управлению станцией и поддержания через блок передачи данных связи с верхним уровнем управления путем передачи информации с электростанции и приема команд дистанционного управления станцией от вышестоящей системы. При этом блок-схема указанного специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления включает пользовательский интерфейс, блок программ экспертной системы, блок системных программ, драйвер ввода информации, драйвер ввода-вывода команд управления, базу данных и архив, при этом вход пользовательского интерфейса соединен с первым выходом блока программ экспертной системы, соединенного с выходом базы данных, выход пользовательского интерфейса соединен с входом блока системных программ, первый выход которого подключен к драйверу ввода информации, соединенного параллельно со входом базы данных и с первым входом архива, второй вход которого соединен со вторым выходом блока системных программ, третий выход которого подключен к драйверу ввода-вывода команд управления, соединенному с выходом блока экспертных систем, причем основой специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления является блок программ экспертной системы и блок системных программ, который состоит из модуля инициализации, который инициализирует те или иные программы и обеспечивает их диспетчеризацию с использованием событий и сообщений, обработку прерываний от внешних устройств и команд, причем первой инициализируется программа пользовательского интерфейса управления вычислительным процессом, в которой через меню задаются режим и тип работы, включая автоматический, полуавтоматический, архив данных и тест.

Кроме того, передвижная электростанция, с целью перемещения станции своим ходом или транспортирования ее за автомобилем, размещена в установленном на шасси автомобиля или на шасси двухосного прицепа кузове-фургоне, имеющем по меньшей мере два отсека, включая отсек оператора и агрегатный отсек с задней входной дверью, причем в агрегатном отсеке вдоль одной боковой стенки размещен первый электроагрегат со своими функциональными технологическими системами, генераторным комплексом и щитом управления агрегатом, а вдоль второй боковой стенки расположен второй электроагрегат со своими функциональными технологическими системами, генераторным комплексом и щитом управления агрегатом, а вход в отсек оператора осуществляется через боковую дверь.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая передвижная электростанция отличается наличием новых блоков: системы автоматизированного противоаварийного управления электростанцией, включающей в себя блок сбора и обработки информации, блок управления станцией, вычислительный комплекс и блок передачи данных, к которому подключены линии связи от вышестоящей системы управления, блока контроля параметров в составе силовой установки каждого электроагрегата, а также их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом, заявляемая передвижная электростанция соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую электростанцию блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.

Данное решение существенно отличается от известных в данной области техники. Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Заявляемое решение может быть реализовано с использованием существующих аппаратуры, приборов и устройств, используемых в электротехнике, и является промышленно применимым.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой передвижной электростанции; на фиг.2, 3, 4 и 5 приведены структурные схемы соответственно функциональных технологических систем 2, генератора переменного тока 7 из состава генераторного комплекса каждого электроагрегата, блока 32 управления станцией из состава системы автоматизированного противоаварийного управления (САПАУ), вычислительного комплекса 33, а на фиг.6 показана блок-схема специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления; на фиг.7 приведен вариант схемы размещения оборудования передвижной электростанции в кузове-фургоне, установленном на шасси автомобиля.

Передвижная электростанция (см. фиг.1) содержит первый электроагрегат в составе силовой установки, включающей в себя двигатель 1, функциональные технологические системы 2, блок 3 датчиков, блок 4 исполнительных устройств, блок 5 контроля параметров и блок 6 коррекции частоты, генераторного комплекса в составе генератора 7 переменного тока, регулятора 8 напряжения и блока 9 коррекции напряжения, щита 10 управления агрегатом, устройства коммутации в составе первого 11, второго 12 и третьего 13 коммутаторов, блока шин в составе первой 14 и второй 15 силовой шин, блока 16 ввода цепей, первой 17 и второй 18 линий питания потребителей электроэнергии, линии 19 питания от внешней электросети, блока 20 контроля сети, второй электроагрегат в составе силовой установки, включающей в себя двигатель 21, функциональные технологические системы 22, блок 23 датчиков, блок 24 исполнительных устройств, блок 25 контроля параметров и блок 26 коррекции частоты, генераторного комплекса в составе генератора 27 переменного тока, регулятора 28 напряжения и блока 29 коррекции напряжения, щита 30 управления агрегатом, систему автоматизированного противоаварийного управления в составе блока 31 сбора и обработки информации, блока 32 управления станцией, вычислительного комплекса 33, блока 34 передачи данных и линии связи 35 от вышестоящей системы управления.

Функциональные технологические системы 2 первого электроагрегата (см. фиг.2) включают в себя систему охлаждения 36 двигателя, систему смазки 37 двигателя, систему питания 38 топливом двигателя, систему питания воздухом 39, систему предпускового подогрева 40 и систему запуска 41 двигателя, датчик состояния 42 системы охлаждения 36 двигателя, датчик 43 состояния системы смазки 37 двигателя, датчик состояния 44 системы питания топливом 38, датчик состояния 45 системы питания воздухом 39, датчик состояния 46 системы предпускового подогрева 40 двигателя и датчик состояния 47 системы запуска 41 двигателя, а функциональные технологические системы 22 второго электроагрегата содержат систему охлаждения 48 двигателя, систему смазки 49 двигателя, систему питания 50 топливом двигателя, систему питания воздухом 51, систему предпускового подогрева 52 и систему запуска 53 двигателя, датчик состояния 54 системы охлаждения 48 двигателя, датчик 55 состояния системы смазки 49 двигателя, датчик состояния 56 системы питания топливом 50, датчик состояния 57 системы питания воздухом 51, датчик состояния 58 системы предпускового подогрева 52 двигателя и датчик состояния 59 системы запуска 53 двигателя.

Генератор 7 переменного тока (см. фиг.3) генераторного комплекса первого электроагрегата включает в себя статор 60, ротор 61, вал 62 ротора и муфту 63, которая соединена с коленчатым валом 64 кривошипно-шатунного механизма двигателя 1, а генератор 27 переменного тока генераторного комплекса второго электроагрегата включает в себя статор 65, ротор 66, вал 67 ротора и муфту 68, которая соединена с коленчатым валом 69 кривошипно-шатунного механизма двигателя 21.

Блок управления 32 станцией (см. фиг.4) системы автоматизированного противоаварийного управления содержит системный блок 70, состоящий из микропроцессорного блока 71, синхронизатора 72, программного устройства 73, устройства 74 идентификации, системной шины 75 и выходной схемы 76, и блок формирования команд 77.

Вычислительный комплекс 33 (см. фиг.5) системы автоматизированного противоаварийного управления содержит системный блок 78, состоящий из центрального процессора 79 (микропроцессорного блока), синхронизатора 80, блока 81 прямого доступа к памяти, программного постоянного запоминающего устройства 82, оперативного запоминающего устройства 83, системной шины 84, контроллера 85 дисков, жесткого диска 86, дисковода 87, адаптера 88 монитора, контроллера 89 клавиатуры и адаптера 90 портов, а также содержит монитор 91 и стандартную клавиатуру 92.

Блок-схема специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления (см. фиг.6) включает в себя пользовательский интерфейс 93, блок 94 программ экспертной системы, блок 95 системных программ, драйвер 96 ввода информации, драйвер 97 ввода-вывода команд управления, базу данных 98 и архив 99.

На фиг.7 приведен вариант схемы размещения оборудования передвижной станции в кузове-фургоне 100, установленном на шасси 101 автомобиля и имеющем два отсека: отсек оператора 102 и агрегатный отсек 103, в котором расположены вдоль боковых стенок первый электроагрегат в составе двигателя 1, функциональных технологических систем (ФТС) 2, блока 3 датчиков, блока 4 исполнительных устройств, блока 5 контроля параметров, блока 6 коррекции частоты и генератора 7 переменного тока генераторного комплекса, а также второй электроагрегат в составе двигателя 21, функциональных технологических систем (ФТС) 22, блока 23 датчиков, блока 24 исполнительных устройств, блока 25 контроля параметров, блока 26 коррекции частоты и генератора 27 переменного тока генераторного комплекса второго электроагрегата.

В отсеке оператора 102 размещены щиты управления агрегатами 10 и 30, устройство коммутации в составе первого 11, второго 12 и третьего 13 коммутаторов, блок 16 ввода цепей, линии 17 и 18 питания, линия 19 от внешней сети, блок 20 контроля сети, система автоматизированного противоаварийного управления в составе блока 31 сбора и обработки информации, блока 32 управления станцией, вычислительный комплекс 33, блок 34 передачи данных и линии связи 35 от вышестоящей системы управления.

Передвижная электростанция содержит первый электроагрегат в составе силовой установки, включающей в себя двигатель 1, входы которого соединены с первыми выходами функциональных технологических систем 2, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно к входам блока 3 датчиков и блока 5 контроля параметров, а управляющие входы функциональных технологических систем 2 соединены с управляющими выходами блока 4 исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока 6 коррекции частоты. Генераторный комплекс первого электроагрегата включает в себя генератор 7 переменного тока, выход силовой цепи которого подключен ко входу регулятора напряжения 8, соединенного с выходом блока 9 коррекции напряжения, а информационный выход регулятора напряжения 8 генераторного комплекса первого электроагрегата соединен с входом блока 6 коррекции частоты.

Первые и вторые цепи управления щита 10 управления агрегатом соединены соответственно с управляющими цепями двигателя 1 силовой установки и генератора 7 переменного тока, соединенного с двигателем 1. Выход регулятора напряжения 8 соединен со входом первого 11 коммутатора устройства коммутации электростанции, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу первой 14 силовой шины и к первому входу второй 15 силовой шины. Первый и второй выходы второго 12 коммутатора устройства подключены соответственно ко второму входу второй 15 силовой шины и ко второму входу первой 14 силовой шины блока шин. Выход первой 14 силовой шины соединен с первым входом блока 16 ввода цепей, второй вход которого соединен с выходом второй 15 силовой шины. К блоку 16 ввода цепей подключены первая 17 и вторая 18 линии питания потребителей электроэнергии и линия питания 19 от внешнего источника электроэнергии. Выход блока 16 ввода цепей подключен параллельно ко входу третьего 13 коммутатора устройства коммутации и ко входу блока 20 контроля сети, управляющий выход которого соединен с управляющим входом третьего 13 коммутатора устройства коммутации, первый и второй выходы которого подключены к третьим входам соответственно первой 14 и второй 15 силовых шин блока шин.

Входы двигателя 21 силовой установки второго электроагрегата соединены с первыми выходами функциональных технологических систем 22, вторые и третьи выходы которых подключены соответственно ко входам блока 23 датчиков и блока 25 контроля параметров, а управляющие входы функциональных технологических систем 22 соединены с управляющими выходами блока 24 исполнительных устройств, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока 26 коррекции частоты. Генераторный комплекс второго электроагрегата включает в себя генератор 27 переменного тока, выход силовой цепи которого подключен ко входу регулятора напряжения 28, соединенного с выходом блока 29 коррекции частоты, а информационный выход регулятора напряжения 28 генераторного комплекса второго электроагрегата соединен с входом блока 26 коррекции частоты.

Первые и вторые цепи управления щита 30 управления вторым электроагрегатом соединены соответственно с управляющими цепями двигателя 21 силовой установки и генератора 27 переменного тока, соединенного с двигателем 21, а выход регулятора напряжения 28 соединен с входом второго 12 коммутатора устройства коммутации.

Информационные выходы блока 3 датчиков силовой установки первого электроагрегата соединены с первыми входами блока 31 сбора и обработки информации, ко вторым входам которого подключены информационные выходы блока 23 датчиков силовой установки второго электроагрегата, входы-выходы блока 31 сбора и обработки информации подключены к первым входам-выходам блока 32 управления станцией, вторые и третьи входы-выходы которого подключены соответственно к входам-выходам блоков 5 и 25 контроля параметров силовых установок электроагрегатов, входы которых соединены с третьими выходами функциональных технологических систем соответственно первого 2 и второго 22 электроагрегатов, входы-выходы вычислительного комплекса 33 соединены с четвертыми входами-выходами блока 32 управления станцией, пятые входы-выходы которого соединены с входами-выходами блока 34 передачи данных, к которому подключены линии связи 35 от вышестоящей системы управления, первые, вторые и третьи управляющие выходы блока 32 управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам блока 4 исполнительных устройств, блока 9 коррекции напряжения первого электроагрегата и первого 11 коммутатора устройства коммутации, а четвертые, пятые, шестые и седьмые управляющие выходы блока 32 управления станцией подключены соответственно к дополнительным входам 24 блока исполнительных устройств, блока 29 коррекции напряжения второго электроагрегата, второго 12 и третьего 13 коммутатора устройства коммутации, дополнительный выход регулятора напряжения 8 генераторного комплекса первого электроагрегата соединен с третьим входом блока 31 сбора и обработки информации, четвертый вход которого подключен к дополнительному выходу регулятора напряжения 28 генераторного комплекса второго электроагрегата.

Первые выходы системы охлаждения 36 двигателя 1, системы смазки 37, системы питания топливом 38, системы питания воздухом 39, системы предпускового подогрева 40 и системы запуска 41 функциональных технологических систем 2 первого электроагрегата подключены соответственно к соответствующим входам двигателя 1, вторые выходы каждой из указанных систем 36, 37, 38, 39, 40 и 41 подключены соответственно ко входам соответствующих датчиков 42, 43, 44, 45, 46 и 47 блока 3 датчиков, а третьи выходы каждой из указанных систем 36, 37, 38, 39, 40 и 41 подключены к соответствующим входам блока 5 контроля параметров, входы каждой из указанных систем 36, 37, 38, 39, 40 и 41 подключены соответственно к выходам соответствующих исполнительных устройств блока 4 исполнительных устройств первого электроагрегата, а выходы каждого из указанных датчиков 42, 43, 44, 45, 46 и 47 блока 3 датчиков подключены соответственно к первым входам блока 31 сбора и обработки информации системы автоматизированного противоаварийного управления.

Первые выходы системы охлаждения 48 двигателя 21, системы смазки 49, системы питания топливом 50, системы питания воздухом 51, системы предпускового подогрева 52 и системы запуска 53 функциональных технологических систем 22 второго электроагрегата подключены соответственно к соответствующим входам двигателя 21, вторые выходы каждой из указанных систем 48, 49, 50, 51, 52 и 53 подключены соответственно ко входам соответствующих датчиков 54, 55, 56, 57, 58 и 59 блока 23 датчиков, а третьи выходы каждой из указанных систем 48, 49, 50, 51, 52 и 53 подключены к соответствующим входам блока 25 контроля параметров, входы каждой из указанных систем 48, 49, 50, 51, 52 и 53 подключены соответственно к выходам соответствующих исполнительных устройств блока 24 исполнительных устройств первого электроагрегата, а выходы каждого из указанных датчиков 54, 55, 56, 57, 58 и 59 блока 23 датчиков подключены соответственно ко вторым входам блока 31 сбора и обработки информации системы автоматизированного противоаварийного управления.

Генератор 7 переменного тока генераторного комплекса первого электроагрегата содержит статор 60 и ротор 61, вал 62 которого через муфту 63 механически соединен с коленчатым валом 64 кривошипно-шатунного механизма двигателя 1, осуществляет преобразование механической энергии вращения коленчатого вала 64 двигателя 1 в электрическую энергию, при этом напряжение с выхода статора 60 генератора 7 переменного тока через регулятор напряжения 8 поступает на вход первого 11 коммутатора устройства коммутации для первого генераторного комплекса.

Генератор 27 переменного тока генераторного комплекса второго электроагрегата содержит статор 65 и ротор 66, вал 67 которого через муфту 68 механически соединен с коленчатым валом 69 кривошипно-шатунного механизма двигателя 21, осуществляет преобразование механической энергии вращения коленчатого вала 69 двигателя 21 в электрическую энергию, при этом напряжение с выхода статора 65 генератора 27 переменного тока через регулятор напряжения 28 поступает на вход второго 12 коммутатора устройства коммутации станции.

Блок 32 управления станцией системы автоматизированного противоаварийного управления содержит системный блок 70 в составе микропроцессора 71, синхронизатора 72, программного устройства 73, устройства идентификации 74, системной шины 75 и выходной схемы 76, соединенных между собой посредством системной шины 75, и блок 77 формирования команд управления, который подключен к системной шине 75, при этом первые, вторые, третьи, четвертые, пятые, шестые и седьмые выходы блока 77 формирования команд управления являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми, пятыми, шестыми и седьмыми выходами блока 32 управления станцией, а первые, вторые, третьи, четвертые и пятые входы-выходы выходной схемы 76 являются соответственно первыми, вторыми, третьими, четвертыми и пятыми входами-выходами блока 32 управления станцией.

Вычислительный комплекс 33 системы автоматизированного противоаварийного управления электростанции содержит системный блок 78, состоящий из центрального процессора 79 (микропроцессорного блока), синхронизатора 80, блока 81 прямого доступа к памяти, программного постоянного запоминающего устройства 82, оперативного запоминающего устройства 83, системной шины 84, контроллера 85 дисков, жесткого диска 86, дисковода 87, адаптера 88 монитора, контроллера 89 клавиатуры и адаптера 90 портов, а также содержит монитор 91 и стандартную клавиатуру 92 для реализации функции обмена цифровой информацией с блоком управления станцией, при этом центральный процессор 79 соединен через системную шину 84 с синхронизатором 80, блоком 81 прямого доступа к памяти, программным постоянным запоминающим устройством 82, оперативным запоминающим устройством 83, а взаимодействие между вычислительным комплексом 33 и блоком 32 управления электростанцией осуществляется по интерфейсу RS-232.

Вход пользовательского интерфейса 93 соединен с первым выходом блока 94 программ экспертной системы, соединенного с выходом базы данных 98, выход пользовательского интерфейса 93 соединен с входом блока 95 системных программ, первый выход которого подключен к драйверу 96 ввода информации, соединенному параллельно со входом базы данных 98 и с первым входом архива 99, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 95 системных программ, третий выход которого подключен к драйверу 96 ввода-вывода команд управления, соединенному со вторым выходом блока 94 программ экспертной системы, при этом основой специального программного обеспечения системы автоматизированного противоаварийного управления является блок 94 программ экспертной системы и блок 95 системных программ, который состоит из модуля инициализации, который инициализирует те или иные программы и обеспечивает их диспетчеризацию с использованием событий и сообщений, обработку прерываний от внешних устройств и команд, причем первой инициализируется программа пользовательского интерфейса 93 управления вычислительным процессом, в которой через меню задаются режим и тип работы, включая автоматический, полуавтоматический, архив данных и тест.

Двигатель 1 и генератор 7 первого электроагрегата соединены между собой в единый блок (двигатель-генератор) через соединительную муфту 63.

Регулирование напряжения генератора 7 производится автоматически блоком 9 коррекции напряжения.

Двигатель 21 и генератор 27 второго электроагрегата соединены между собой в единый блок (двигатель-генератор) через соединительную муфту 68.

Регулирование напряжения генератора 27 производится автоматически блоком 29 коррекции напряжения.

Источником электрической энергии в электроагрегатах являются синхронные генераторы 7 и 27, в качестве которого может быть использован известный генератор серии ГС-8.

При переходных процессах в генераторах, особенно при резких изменениях нагрузки и коротких замыканиях, на зажимах обмотки возбуждения возникают значительные перенапряжения. Чтобы предохранить угольный столб регуляторов напряжения 8 и 28 от подгара при перенапряжениях, параллельно обмотке возбуждения генератора включен селеновый выпрямитель, через который разряжается возникающая в шунтовой обмотке возбудителя электродвижущая сила самоиндукции. При установившемся режиме работы генератора ток через указанный выпрямитель не протекает. Этим обеспечивается защита генератора от перегрузок и тем самым исключается возможность сбоев в его работе, что также способствует повышению надежности работы электроагрегатов и станции в целом.

Контроль параметров в функциональных технологических системах 2 и 22 первого и второго электроагрегатов обеспечивается датчиками блоков 3 и 23 датчиков, сигналы с выхода которых поступают на входы блока 31 сбора и обработки информации системы САПАУ. В указанной САПАУ производится анализ полученных сигналов и на основе полученных данных формируются команды управления системами 2 и 22 электроагрегатов, обеспечивается защита и сигнализация при недопустимом отклонении параметров от нормы.

Контроль параметров силовых цепей электроагрегатов обеспечивается с помощью блоков 5 и 25 контроля параметров, датчиков состояния блоков 3 и 23 датчиков, блока 31 сбора и обработки информации, блока 32 управления станцией системы автоматизированного противоаварийного управления. Система САПАУ производит анализ значений параметров и обеспечивает сигнализацию и защиту при недопустимом отклонении параметров от нормы, а также производит регулирование напряжения и частоты электроагрегатов, воздействуя на блоки коррекции 9 и 29 напряжения, блоки 6 и 26 коррекции частоты.

Работа системы САПАУ основана на том, что датчики блоков 3 и 23, контролируя параметры узлов силовых установок и генераторов, преобразуют физические параметры в электрические сигналы, которые поступают на входы блока 31 сбора и обработки информации. Электрические сигналы датчиков и сигналы с блоков 5 и 25 контроля параметров в цифровом виде через блок 32 управления станцией поступают в вычислительный комплекс 33, который обрабатывает их, вырабатывает рекомендации оператору станции и команды управления узлами и системами электростанции.

Блоки 6 и 26 коррекции частоты вращения вала двигателей 1 и 21 первого и второго электроагрегатов предназначены для поддержания с заданной точностью частоты переменного напряжения, вырабатываемого соответственно генераторами 7 и 27 генераторных комплексов первого и второго электроагрегатов. Блоки 6 и 26 осуществляют измерение частоты контролируемого напряжения, сравнение ее с эталонной частотой, выделение сигнала рассогласования и подачу команды на подгонку частоты в блоки управления двигателями 1 и 21, если отклонение частоты от нормы сохраняется дольше заданного времени.

Щиты 10 и 30 предназначены для управления соответственно первым и вторым электроагрегатами. В щите управления смонтированы индикаторное устройство, индикаторы, выключатели, предохранители, блоки преобразования сигнала и счетчик времени наработки. При этом управление электроагрегатом обеспечивается посредством воздействия на механизм регулирования оборотов коленчатого вала двигателя.

Для обеспечения постоянного контроля сопротивления изоляции при работе электроагрегата в составе щита управления агрегатом имеется блок контроля изоляции, состоящий из релейного устройства и индикаторного устройства. Релейное устройство срабатывает и замыкает свои выходные контакты при недопустимом снижении сопротивления изоляции силовых цепей. Индикаторное устройство имеет на лицевой панели три индикатора, соответствующие трем интервалам контролируемого сопротивления изоляции и позволяющие визуально оценивать его значение.

Устройство коммутации в составе первого 11, второго 12 и третьего 13 коммутаторов предназначено для коммутации, распределения вырабатываемого генераторами 7 и 27 напряжения трехфазного переменного тока и защиты цепей генераторов. Устройство содержит трансформаторы тока, контакторы, реле, предохранители и сигнальные индикаторы.

Блок 16 ввода цепей предназначен для подключения первой 17 и второй 18 линий питания потребителей и линии питания 19 от внешней электросети. Блок содержит соединители, панели с контактными зажимами и выключатели.

Блок 20 контроля сети предназначен для контроля порядка чередования фаз и наличия напряжения в линии 19 питания от внешней электросети. При подключении к линии 19 сети источника питания с неправильным чередованием фаз или при обрыве фаз линии 19 сети блок 20 контроля сети обеспечивает подачу сигнала неисправности линии на вход блока 32 управления станцией системы САПАУ и осуществляет через третий 13 коммутатор отключение сети от станции.

Вычислительный комплекс 33 предназначен для обработки информации, циркулирующей в системе управления электростанцией, хранения и выдачи необходимых данных в линии связи 35 к вышестоящей системе управления посредством блока 34 передачи данных.

Системы 36 и 48 охлаждения двигателей 1 и 21 электроагрегатов предназначены для обеспечения нормального функционирования двигателей в процессе их непрерывной работы. Они включают в себя входные и выходные люки, а также вентиляторы.

Системы 37 и 49 смазки двигателей 1 и 21 электроагрегатов предназначены для подачи к трущимся поверхностям двигателей необходимого количества масла с целью обеспечения работы двигателя и включают в себя маслозаправочные насосы, масляные баки, установленные на генераторах 7 и 27, дозаторы и масляные подсистемы двигателей 1 и 21.

Системы питания 38 и 50 топливом двигателей 1 и 21 электроагрегатов предназначены для подачи в цилиндры двигателей в строго определенные моменты времени необходимого количества топлива с целью обеспечения работы двигателя. Они включают в себя фильтры грубой и тонкой очистки, насосы высокого и низкого давления, топливоподкачивающий насос, топливоприводы низкого и высокого давления, форсунки и топливные баки.

Системы питания 39 и 51 воздухом двигателей 1 и 21 электроагрегатов предназначены для подачи воздуха в агрегатный отсек, очистки его от пыли и включают в себя воздушные фильтры, воздушные заслонки и воздухоочиститель. Воздухоочиститель через воздушную заслонку соединен с воздушным коллектором двигателя. Воздушная заслонка служит для экстренной остановки двигателя.

Системы предпускового подогрева 40 и 52 электроагрегатов предназначены для обеспечения работы двигателей 1 и 21 в холодное время года и включают в себя отопительно-вентиляционные установки с блоком управления, поддоны и воздуховоды, в их состав входят также котлы, электрические двигатели и электрические клапаны. Нагретый воздух, выходящий из отопительной установки, по воздуховоду попадает в поддон для подогрева масла двигателя.

Системы запуска 41 и 53 двигателей 1 и 21 электроагрегатов предназначены для осуществления запуска и остановки электроагрегатов в различных условиях их эксплуатации. В состав каждой из систем входят электрический стартер и пусковой аппарат.

Основой программного обеспечения является блок программ экспертной системы и блок системных программ.

Блок системных программ состоит из модуля инициализации, который инициализирует те или иные программы и обеспечивает их диспетчеризацию с использованием событий и сообщений, обработку прерываний от внешних устройств и команд, причем первой инициализируется программа пользовательского интерфейса управления вычислительным процессом, в которой через меню задаются режим и тип работы, включая автоматический, полуавтоматический, архив данных и тест.

После выбора любого типа работы программа переходит в режим «Тест», при котором проверяется готовность к работе программного обеспечения, готовность к работе блока управления станцией и блока формирования команд управления коммутаторами устройства коммутации электростанции. При положительном завершении тестирования диспетчер программ переходит к выполнению программ в одном из выбранных режимов. При отрицательных результатах тестирования аппаратура переводится в режим диагностики неисправной системы для выявления и устранения неисправности.

При рабочем режиме программа диспетчеризации запускает драйвер ввода данных, собираемых блоком сбора и обработки информации. Драйвер ввода с определенной периодичностью (например, с частотой 10 раз в секунду) обновляет данные в буфере памяти блока управления станцией. Программа формирования базы данных с таким же периодом считывает информацию и формирует базу данных экспертной системы, а также формирует архив системы САПАУ. После заполнения базы данных и архива все ресурсы передаются блоку программ экспертной системы для принятия решения. После принятия решения экспертной системой на монитор с помощью пользовательского интерфейса выводятся рекомендации оператору и формируется блок команд для управления автоматикой электростанции.

Если ситуация является аварийной, то команды немедленно передаются в блок формирования команд для исполнения устройствами коммутации. Если ситуация не аварийная, то в режиме полуавтоматического управления решение об исполнении блока команд принимает оператор. В автоматическом режиме блок команд, сформированный экспертной системой, выполняется сразу после его формирования, а оператору на экран выводится сообщение об исполнении этих команд.

Для обмена с верхним уровнем одновременно с переходом в рабочий режим запускается драйвер ввода-вывода информации блока передачи данных. На верхний уровень непрерывно передается архивируемая информация. В случае приема с верхнего уровня команд и сообщений они выводятся на экран оператору электростанции. В автоматическом режиме команды исполняются немедленно, а в полуавтоматическом режиме команды верхнего уровня выполняются после принятия решения оператором.

Система управления электростанции обеспечивает длительную параллельную работу электроагрегатов между собой и с однотипными электроагрегатами, а также кратковременную параллельную работу с внешней сетью на время перевода нагрузки с одного источника на другой. Автоматическое включение электроагрегатов на параллельную работу и автоматическое распределение нагрузки при параллельной работе обеспечивается САПАУ.

Система управления электростанции предусматривает возможность ее использования в следующих режимах:

поочередная и одновременная работа электроагрегатов на раздельные нагрузки;

длительная параллельная работа электроагрегатов между собой;

резервирование одного электроагрегата другим;

кратковременная параллельная работа электроагрегата с внешней электросетью на время перевода нагрузки;

питание потребителей от сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц через устройство коммутации;

питание потребителей от сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц через блок ввода цепей (от внешней электросети).

Включение электроагрегатов на параллельную работу между собой и с внешней сетью производится по командам САПАУ.

Система автоматизированного противоаварийного управления электростанции обеспечивает:

автоматический объективный контроль состояния функциональных устройств электростанции;

прогнозирование аварийных ситуаций и рекомендации по их предупреждению;

автоматическое управление функциональными технологическими системами (ФТС) по согласованной программе;

контроль действий экипажа по управлению электростанцией и автоматическую блокировку действий, которые могут привести к аварийным ситуациям функциональных устройств;

поиск неисправностей в системе до уровня ФТС и рекомендации экипажу по устранению неисправностей;

сохранение работоспособности электростанции при частичных отказах технических средств управления и одновременном уменьшении уровня автоматизации управления.

При возникновении аварийной ситуации в любой функциональной технологической системе электростанции САПАУ выполняет следующие действия:

определяет факт возникновения нештатной ситуации и выдает на монитор 91 вычислительного комплекса 33 сообщение;

выдает сигнал автоматического управления на ФТС через исполнительные устройства блоков 4 и 24 исполнительных устройств;

выдает на монитор сообщение с анализом возникшей ситуации;

выдает на монитор указание по устранению аварийной ситуации.

САПАУ обеспечивает контроль технического состояния двигателей и генераторов по параметрам, включающим:

температуру головок цилиндров в районе выхлопа;

температуру масла двигателя;

температуру воздуха в агрегатном отсеке;

температуру воздуха на выходе системы охлаждения двигателя;

температуру подшипников генератора;

уровень масла в картере двигателя;

уровень масла в баке двигателя;

уровень топлива в баке;

давление масла в смазочной системе двигателя;

давление газов в картере двигателя;

давление топлива на входе в топливный насос;

степень засорения топливного фильтра;

степень засоренности масляного фильтра;

степень засоренности воздухоочистителя;

наличие воды в топливном фильтре;

наличие воды в топливном баке;

частоту вращения коленчатого вала двигателя;

напряжение генератора по фазам;

ток нагрузки генератора по фазам;

активную мощность генератора;

частоту напряжения генератора;

напряжения компаундирующих трансформаторов генераторов;

ток статора возбудителя;

напряжение статора возбудителя;

напряжение в линии сети;

ток заряда аккумуляторных батарей;

ток отопителей, установленных на электроагрегатах;

контрольные сигналы положения входных и выходных жалюзи;

температуру окружающего воздуха;

скважность выходных импульсов блоков коррекции напряжения.

САПАУ обеспечивает выдачу сигналов на автоматическое выполнение следующих операций:

запуск резервного электроагрегата при возникновении предаварийного состояния на работающем электроагрегате или по команде оператора;

ввод резервного электроагрегата на режим и включение его под нагрузку при остановках основного электроагрегата;

отключение электроагрегата от нагрузки и остановку дизеля при возникновении неисправностей;

включение электроагрегатов на параллельную работу и равномерное распределение нагрузки между ними;

поддержание оптимального теплового режима работающего и резервного электроагрегатов;

дозаправку расходного бака электростанции при подключенной внешней емкости.

При этом в электростанции обеспечивает выполнение следующих операций:

пуск электроагрегатов;

прием нагрузки;

контроль за допустимыми значениями рабочих параметров, защиту и сигнализацию при возникновении неисправностей;

остановку электроагрегатов.

В электростанции обеспечивается автоматический и ручной пуски электроагрегатов. Автоматический пуск электроагрегата производится по команде из системы САПАУ. При необходимости электроагрегаты могут быть запущены без САПАУ в режиме ручного управления непосредственно со щитов управления 10 и 30, находящихся в операторском отсеке.

В режиме приема нагрузки питание потребителей осуществляется через коммутаторы 11 и 12 устройства коммутации по линиям питания 17 и 18, подключенным к блоку 16 ввода цепей.

В электростанции обеспечивается остановка электроагрегатов в режиме автоматического и ручного управления. Остановка электроагрегата при работе на автоматическом управлении производится по командам САПАУ, а при работе на ручном управлении остановка электроагрегата обеспечивается с помощью выключателя СТОП, расположенного на каждом из двух (10 и 30) щитов управления агрегатом. Предварительно следует отключить нагрузку и охладить двигатель электроагрегата.

В экстренных случаях остановка электроагрегатов может быть произведена нажатием кнопки ЭКСТРЕННЫЙ ОСТАНОВ на щите управления. При этом система управления обеспечивает отключение нагрузки и остановку электроагрегатов прекращением подачи топлива и воздуха.

Рассмотрим работу предлагаемой передвижной электростанции.

При запуске первого электроагрегата двигатель 1 преобразует энергию топлива в механическую энергию, которая приводит в движение коленчатый вал 64 кривошипно-шатунного механизма двигателя 1, под действием которого через муфту 63 приводится во вращение вал 62 ротора. При вращении ротора 61 на обмотках статора 60 генератора 7 переменного тока возникает электродвижущаяся сила, создающая на вторичных обмотках напряжение трехфазного переменного тока. Напряжение с выхода статора 60 генератора 7 переменного тока через регулятор напряжения 8 поступает на вход первого 11 коммутатора устройства коммутации и далее через первую 14 силовую шину блока шин, блок 16 ввода цепей передается в линию 17 питания потребителей при работе генераторного комплекса первого электроагрегата.

При запуске второго электроагрегата двигатель 21 преобразует энергию топлива в механическую энергию, которая приводит в движение коленчатый вал 69 кривошипно-шатунного механизма двигателя 21, под действием которого через муфту 68 приводится во вращение вал 67 ротора. При вращении ротора 66 на обмотках статора 65 генератора 27 переменного тока возникает электродвижущаяся сила, создающая на вторичных обмотках напряжение трехфазного переменного тока. Напряжение с выхода статора 65 генератора 27 переменного тока через регулятор напряжения 28 поступает на вход второго 12 коммутатора устройства коммутации и далее через вторую 15 силовую шину блока шин, блок 16 ввода цепей передается в линию 18 питания потребителей при работе генераторного комплекса второго электроагрегата.

Питание нагрузки от внешней сети осуществляется через устройство коммутации электростанции. Для этого необходимо подключить нагрузку к линии 17 питания потребителей или к линии 18 питания с помощью кабельных линий из комплекта электростанции. Включить выключатель и автоматы защиты внешней сети на блоке оперативного питания. Подать трехфазное напряжение 380 В переменного тока частотой 50 Гц от внешней сети на контакты вилки СЕТЬ, расположенной на блоке выводов 16 электростанции. Включить выключатель СЕТЬ, расположенный в операторском отсеке кузова. Проверить функционирование автоматического защитно-отключающего устройства и включить соответствующие контакторы в третьем коммутаторе 13 устройства коммутации. Контакторы включаются по команде САПАУ.

При увеличении нагрузки в электростанции обеспечивается постоянство выходной мощности за счет цепи регулирования напряжения путем воздействия информации, поступающей с выхода блока датчиков 3 (23) первого или второго электроагрегата через блок 31 сбора и обработки на вход блока 32 управления станции. В блоке 32 по принятой информации вырабатываются сигналы управления, поступающие на вход блока 9 коррекции напряжения, с выхода которого управляющие сигналы воздействуют на регулятор напряжения 8 и поддерживают в нем постоянное напряжение, что способствует сохранению постоянства мощности, вырабатываемой генератором 7 переменного тока. Одновременно с информационного выхода регулятора 8 сигнал поступает на блок б коррекции частоты, который осуществляет измерение частоты контролируемого напряжения, сравнение ее с эталонной частотой, выделение сигнала рассогласования и подачу команды на вход блока 4 исполнительных устройств, на управляющий вход которого с выхода блока 32 поступает управляющий сигнал, под действием которого осуществляется влияние на систему регулирования частоты оборотов коленчатого вала двигателя 1 и соответственно на частоту генерируемого напряжения. При этом происходит увеличение оборотов вала двигателя и соответственно изменяется скорость вращения вала ротора генератора 7 переменного тока, что приводит к изменению частоты генерируемого им напряжения.

Остановка электроагрегата.

Остановка электроагрегата при работе на автоматическом управлении производится по командам САПАУ.

При работе на ручном управлении остановка электроагрегата обеспечивается с помощью выключателя СТОП, расположенного на щите управления агрегатом. Предварительно следует отключить нагрузку выключателем, расположенным на том же щите управления электроагрегата, и охладить двигатель работой на холостом ходу в течение определенного времени. В этом случае система управления обеспечивает остановку электроагрегата прекращением подачи топлива. В экстренных случаях остановка электроагрегатов может быть произведена нажатием кнопки ЭКСТРЕННЫЙ ОСТАНОВ. При этом система управления обеспечивает отключение нагрузки и остановку электроагрегатов прекращением подачи топлива и воздуха. После срабатывания стоп-устройства, перекрывающего подачу воздуха, необходимо взвести его вручную.

Технико-экономический эффект предлагаемой передвижной электростанции заключается в повышении надежности обеспечения питанием потребителей за счет увеличения ресурса безотказности работы электростанции в условиях резких изменений нагрузки и предупреждении возникновения различных аварийных ситуаций при работе электростанции.

Наличие в предлагаемой электростанции системы автоматизированного противоаварийного управления, обеспечивающей автоматический объективный контроль состояния функциональных технологических систем по многим показателям и автоматическое управление ими, контроль действий экипажа по управлению электростанцией и автоматическое блокирование действий, которые могут привести к аварийным ситуациям, сохранение работоспособности в различных ситуациях, прогноз аварийных ситуаций, автоматическое противодействие аварийным процессам с использованием исполнительных устройств и выдачу рекомендаций экипажу по способам их предупреждения в ситуациях, когда необходимы вмешательства человека в процесс реализации решения по управлению функциональными технологическими системами, ручное управление исполнительными устройствами ФТС при отказе вычислительного комплекса, способствует поддержанию постоянства параметров двигателей и генераторных комплексов, приводит к увеличению ресурса безотказности работы электростанции и обеспечению непрерывности питания потребителей в различных ситуациях.

Кроме того, в предлагаемой передвижной электростанции за счет реализации функционального контроля, автоматического тестирования и диагностирования программными способами состояния оборудования и ее управляющих устройств обеспечиваются автоматический поиск и замена вышедших из строя блоков, поддержание работоспособности станции, что также приводит к снижению отказов в работе электростанции и повышению ее надежности.

Испытания изготовленного опытного образца передвижной электростанции показали ее преимущества по сравнению с прототипом, в том числе по надежности ее работы в 2,5 раза. При этом наработка на отказ предлагаемой электростанции увеличилась с 600 до 1500 часов.

Источники информации

1. Китаев В.Е. и др. Электропитание устройств связи. - М.: Связь, 1975.

2. Электротехнические средства инженерного вооружения. Под ред. канд. техн. наук П.В.Янкаускаса. - М.: Воениздат, 1989, с.216-219.

3. Электростанция «Толуол-30» (прототип).