Omówić sygnały wejściowe i wyjściowe (do urządzeń wykonawczych) układu GCU - 8800 firmy NORCONTROL (układ sterowania zespołem prądotwórczym).
System sterowania generatorów.
Każda z jednostek sterowania generatorów (GCU) steruje i nadzoruje w całości pojedynczy zespół silnik - generator. Dodatkowo w przypadku sterowania grupy dwóch do dziesięciu zespołów każda z jednostek posiada możliwość wzajemnej łączności, niezbędnego do automatycznego sterowania rozkładem mocy. Każde z GCU posiada frontowy panel wskaźnikowo - operacyjny, który wskazuje stany GCU jak i sterowanego zespołu, jednocześnie umożliwiając użytkownikowi wybór operacji i zdalnego sterowania. Możliwość ta obejmuje wybór podstawowych rodzajów pracy zespołu (głównego w pogotowiu oraz automatycznego rozkładu mocy) oraz sterowanie podstawowymi operacjami zespołu (start, stop, załączyć, wyłączyć). GCU mają również możliwość przekazywania informacji o rozkładzie mocy, stanach alarmowych do jednostki centralnej jaką w przypadku NORCONTROL jest DATA CHIEF - 7 (DC - 7), poprzez którą użytkownik może dokonać tych samych operacji jak bezpośrednio z GCU. Jeżeli jednostka centralna nie jest przewidziana w to miejsce można zastosować prosty panel sygnalizacyjny głównych stanów alarmowych. System z jednoczesnym podaniem sygnału akustycznego i wskazaniem zaistniałego stanu.
Program automatycznej kontroli mocy obejmuje:
Uruchomienie i zatrzymanie zespołu w zależności od zapotrzebowania mocy, co obejmuje:
wstępne przesmarowanie silnika i przełączenie paliwa
synchronizacja
załączenie i wyłączenie generatora
kontrolę załączenia odbiorów dużej mocy
Symetryczny rozkład mocy
Asymetryczny rozkład mocy
Automatyczny start zespołu w pogotowiu w przypadku zaniku napięcia
Uruchomienie i przełączenie obciążenia na zespół w pogotowiu w przypadku stanu alarmowego zespołu pracującego
Panel wskaźnikowo - operacyjny GCU wyposażony jest i umożliwia:
Wskazania stanów awaryjnych generatora:
napięcia
częstotliwości
uszkodzenia fazy
Wskazania stanu pracy zespołu:
blokada startu
gotowość do startu
rozruchu
biegu jałowego
synchronizacji
podłączenia
zatrzymania
Wskazania stanu linii sterowania (kontroli zespołu)
Wyboru rodzaju pracy
Wskazania alarmów i ich potwierdzenie
Sprawdzenie lub zmianę parametrów pracy i granic alarmowych
Przełączenie na sterowanie ręczne
uruchomienia
zatrzymania
załączenia
wyłączenia
przełączenie paliwa
Opis działania
Start / Stop generator w pogotowiu w zależności od poboru mocy.
Symetryczny rozkład mocy.
Niesymetryczny rozkład mocy.
Kontrola załączenia odbiorów dużej mocy.
Wstępne przesmarowanie silnika.
Wybór paliwa.
Zdalne sterowanie i kontrola.
Start / Stop generatora w pogotowiu w zależności od poboru mocy.
Jeden z zespołów określa się jako „główny” pozostałe jako generatory „w pogotowiu”.
Generator główny pracuje samodzielnie tak długo na ile może zapewnić pełne pokrycie mocy. W tym stanie GCU utrzymuje stałą częstotliwość sieci poprzez regulację obrotów silnika (regulator Woodwarta).
GCU nadzorujący generatory w pogotowiu, posiadają określony priorytet określający kolejność uruchomienia (zatrzymania) w zależności od zapotrzebowania mocy. Wszystkie GCU są w ciągłej łączności, tak, że każdy z nich posiada informacje o stanie każdego z generatorów, odbiorów dużej mocy, ogólnej mocy zainstalowanych generatorów, rezerwie mocy, jak również określonych priorytetów poszczególnych generatorów.
GCU uruchomi automatycznie przynależny mu generator, zsynchronizuje i załączy na szyny w poniższych przypadkach:
Otrzymania sygnału o intencji załączenia odbioru dużej mocy o ile moc pracującego generatora jest niewystarczająca.
Przy wzroście poboru mocy powyżej uprzednio określonej.
Na sygnał od innego GCU o ile nie może on utrzymać założonych parametrów.
Po otrzymaniu sygnału od któregokolwiek z GCU o zaniku napięcia na szynach.
Inny generator zostanie uruchomiony po przekroczeniu pewnej dopuszczalnej mocy z krótką zwłoką czasową. Zwłoka ta zapobiega załączeniu generatora przy chwilowych przeciążeniach.
Jeżeli nie wprowadzono BLOKADY STOPU, a obciążenie spadło poniżej wartości, która może być zapewniona przez każdy z generatorów, generator w pogotowiu nie zostanie zatrzymany natychmiast, lecz pracuje w okresie uprzednio nastawionego czasu T2, co zapobiega jego ciągłym uruchomieniom i zatrzymaniom w przypadku wahań obciążenia.
UWAGA:
Wprowadzenie BLOKADY STOPU powoduje ciągłą pracę generatora w pogotowiu po jego jednorazowym załączeniu.
Możliwość taka staje się przydatna, gdy bardzo duże odbiory (np. ster strumieniowy) powinny być uruchomione bezzwłocznie w nieregularnych odstępach czasu.
Typowe nastawy:
P1 = 80% obciążenia
P2 = 70% obciążenia
T1 = 20 sekund
T2 = 30 minut
Symetryczny rozkład mocy (z histerezą)
Jeżeli pracują dwa lub więcej generatorów wszystkie generatory zostaną jednakowo obciążone. Celem uniknięcia reakcji systemu na niewielki zmiany obciążenia wprowadza się odpowiedni współczynnik nieczułości (histerezy).
Typową wartością tego współczynnika jest 5%. Obciążenie graniczne wynosi zwykle 80%.
Niesymetryczny rozkład mocy
Niesymetryczny rozkład mocy przewidziano celem zmniejszenia efektów nawęglania silników pracujących w długim okresie czasu z obciążeniem poniżej 50%.
Zjawisko nawęglania może wystąpić przy symetrycznej pracy dwóch generatorów z obciążeniem poniżej 50%. O ile obciążenie wzrośnie powyżej stanu wymagającego pracy trzech generatorów program obciążenia symetrycznego zapewni ich symetryczne obciążenie powyżej 50%.
Program niesymetrycznego obciążenia może być ustawiony dla dowolnego generatora. Zacznie on jednak działać w czasie równoległej pracy dwóch generatorów. Ten rodzaj pracy powoduje obciążenie jednego z generatorów niższą uprzednio określoną mocą w określonym czasie.
Tak więc generator o niewielkim obciążeniu będzie pracował na paliwie lekkim.
Po pewnym okresie role generatorów zmieniają się tak, że generator pracujący dotychczas na niskim obciążeniu przejmuje większość obciążenia, mogąc w ten sposób wypalić nagromadzony węgiel. Sekwencja ta jest powtarzana.
Typowe nastawy:
P1 = 75%
P2 = 20%
T1 = 120 minut
W czasie T1 generator A przejmuje większość obciążenia, gdy generator B minimalne, uprzednio określone (P2 normalnie 20%) gdy obciążenie wzrośnie powyżej sumy P1 i P2, generator B przejmuje nadmiar. Przy spadkach obciążenia spada najpierw obciążenie generatora B do granicy P2 a poniżej generatora A. O ile obciążenie wzrasta na tyle, że konieczne jest uruchomienie następnego generatora, generator B przejmuje obciążenie do granicy 80% dając w ten sposób sygnał do uruchomienia następnego generatora (generator A nie przekracza uprzednio nastawionej granicy 75%).
Przy końcu okresu T1 proporcje obciążenia generatorów zmieniają się. Rodzaj paliwa zależy od obciążenia i jest automatycznie przełączany.
Kontrola załączania dużych odbiorów
Każde GCU może nadzorować załączanie dwóch grup odbiorów dużej mocy, zapobiegając przeciążeniom i wyłączeniu generatorów. Jeśli istnieje wystarczający zapas mocy generatorów, odbiory taki mogą być załączane natychmiast, natomiast w przypadku uruchomienia innych generatorów celem pokrycia spodziewanego obciążenia, najpierw zostanie uruchomiony dodatkowy generator poczym przekazywany jest sygnał na uruchomienie odbioru.
Wstępne przesmarowanie silnika
Przesmarowanie silnika będącego w pogotowiu może być sterowane z przynależnego mu GCU. Przesmarowanie może być określone ciągłe lub przerywane w regularnych odstępach czasu. Wszystkie parametry przesmarowania okresowego mogą być ustawione niezależnie. Parametrami tymi są:
Czas przesmarowania T1.
Okres przesmarowania T2.
Wstępne przesmarowanie silnika tuż przed jego uruchomieniem.
Typowe nastawy:
T1 = 5 minut
T2 = 30 minut
T3 = 5 sekund
Przełączanie paliwa
Każde z GCU steruje rodzajem podawanego paliwa zasilającego sterowany przez niego silnik w zależności od stanu pracy jak również stanu obciążenia silnika.
Typowe nastawy:
P1 = 75%
P2 = 20%
T1 = 120 minut
Przewidziano również współczynnik histerezy zapobiegający ciągłym przełączeniom paliwa przy niewielkich zmianach obciążeniach.
Użytkownik może również wybrać ciągłą pracę na paliwie lekkim lub ciężkim wciskając przeznaczony do tego celu przycisk.
Zdalna kontrola i sterowanie
System kontroli mocy zawierający kilka GCU może być podłączony do systemu centralnego np. NORCONTROL DATA CHIEF - 7.
Informacje dotyczące stanów pracy zarówno GCU jak i generatorów mogą być przekazywane do systemu centralnego poprzez wspólny kanał łączności. Ten sam kanał może być użyty do zdalnego sterowania generatorów.
Przebiegi sygnałów i przekazywanie danych
Sygnały podłączone do GCU i przenoszone przez nie dane służą do:
do / z zespołu prądotwórczego:
sterują:
start / stop
obrotami
rodzajem paliwa
przesmarowaniem
kontrolują:
ciśnienie oleju
przepływ wody chłodzącej
nadobroty
stan pracy
Pierwsze fazy powodują natychmiastowe zatrzymanie silnika.
kontrolują:
pięć dodatkowych parametrów określonych przez użytkownika.
Zwykle są to parametry analogowe powodujące przełączanie obciążenia na generator “w pogotowiu” w przypadku przekroczenia określonych granic.
do / z obwodów mocy:
odbierają informacje i decydują o załączeniu odbiorów dużej mocy
dokonują pomiarów napięcia i częstotliwości generatorów (poprzez transformatory)
dokonują pomiarów napięcia i częstotliwości szyn głównych (poprzez transformatory)
dokonują pomiarów mocy generatorów (poprzez przetworniki mocy)
odbierają informacje o położeniu wyłączników generatora
odbierają informacje o zaniku napięcia na szynach głównych (poprzez szeregowe połączenie styków wyłącznika)
do / z innych GCU:
sygnały stanu / sterowania generatorów
stan odbiorów dużej mocy
stan rezerwy mocy generatorów
stan obciążenia zespołów
do zdalnego panelu alarmowego:
sygnał sygnalizacji akustycznej
informacje o blokadzie generatorów
informacje o przełączeniu się generatorów
do / z systemu centralnego:
te same jak w (4)
zdalne wskazanie stanu panelu wskaźnikowo - operacyjnego
zdalne sterowanie GCU / generatorów
zdalne wskazanie stanu obciążenia zespołów
zdalne wskazanie rezerwy mocy
Sygnały kontroli i sterowania obiektu
Sterowanie przez GCU kod kanału GCU
- start / stop silnika 18 / 19
- zwiększyć / zmniejszyć obroty silnika 22 / 23
- załączyć / wyłączyć wyłącznik główny 20 / 21
- przełączenie paliwa 28
- start / stop pompy przesmarowania 25
- umożliwienie załączenie dużych odbiorów 1 26
- umożliwienie załączenia dużych odbiorów 2 27
- blokada załączenia (pozostałych generatorów) 17
Kontrolowane przez GCU
- niskie ciśnienie oleju smarnego 4
- nadobroty 3
- wysoka temperatura wody chłodzącej 5
- praca generatora 29
- załączenie generatora 12
- napięcie i częstotliwość generatora 31
- napięcie i częstotliwość szyn głównych 32
- blokada załączenia (od innych GCU) 14
- blokada startu (wyłącznikiem zewnętrznym) 10
- zanik napięcia na szynach (wszystkie generatory wyłączone) 13
- zadanie załączenia dużych odbiorów 1 15
- zadanie załączenia dużych odbiorów 2 16
- alarm do dyspozycji użytkownika 6,7,8,9,11