1、答辩人:于洋 孙德磊 王跃 杨东一、概述发电控制系统是石油钻机的动力来源,是钻机电控系统的重要组成部分;发电机组控制系统，其主要功能是对柴油发电机组进行控制，具体的控制对象是柴油机转速和发电机电压，同时对发电机组的运行进行测量监视和安全保护。二、发电机组控制柜主要技术指标及特色调速器输出信号为:0-200mA、正向;转速范围:1500r/m-6000r/m频率稳定度（稳态）:0.5%频率降（稳态）：3%瞬态频率差：10%频率恢复时间：2S调压器励磁电压输出为:DC 0-130V调压器励磁电流输出为:DC 0-30A电压稳定度（稳态）:1%瞬态电压差：15%电压恢复时间：2.5S有功均衡为机组额
2、定的3%无功均衡为机组额定的3%保护(超出保护值断路器跳闸)：过电压:+20%延时1s欠电压:-15%延时1s过频率:+10%延时1s欠频率:-10%延时1s逆功率:-7%延时1s励磁过流 150%延时1s过电流:依据发电机额定电流整定短路：2.5倍发电机额定电流功率限制:95%发电机额定功率电流限制:95%发电机额定电流三、项目的部件构成及关键技术调速器 正向动作型(分正向和反向动作型两种,正向型:执行器的输出大小和控制器的输出电流成正比反向型则成反比)电子调速器2301A，与CAT35系列柴油机、执行器以及测速磁头共同组成速度调节系统。以达到柴油机转速稳定即发电机频率稳定的目的。2301A
3、可以和伍德沃德的SPM-D11同步器负荷传感器及其他发电控制设备相匹配，可实现几 台 并 网 机 组 之 间 有 功 负 荷 均 衡。调压器 数字调压器采用西门子6RA70系列直流调速装置，用以控制发电机励磁电流的大小，与电子调速器2301A共同构成一个转速电流的双闭环系统，从而在系统负荷发生波动时，能够使发电机的电压稳定在600V，电网的频率稳定在50HZ，从而满足系统的要求，使系统能够稳定的运行。电源管理器 数字式电源管理器SPM-D11是一款微处理控制技术的同步装置，它可以和Woodward或其他品牌的调速器和调压器相兼容，适于单相或三相交流发电机。具有断路器Q1控制、负荷自动分配和功率
4、因数的控制功能，以及发电机组保护功能。它是一个综合的发电机组管理模块。用于管理发电机组如同步检定、有功和无功均衡、保护发电机过/欠电压、超/低频率、逆功、减功率以及过载等。PLC可编程逻辑控制器 西门子S7-200系列PLC具有体积小、扩展性强、价格低廉等优点，可完美的满足小规模的控制要求。它是发电控制系统的逻辑控制中心，实现柴油发电机的由停机到怠速、满速、发电、并网的控制切换。可实现系统的紧急停车、故障报警、运行指示等功能。ABB空气断路器 发电系统输出供电断路器，ABB SACE公司制造的低压空气断路器是当今市场上能找到的最顶级的产品。具有结构坚固、安全可靠、完善的智能保护功能等诸多优点，
5、根据系统需要，断路器配有电动机储能装置，由PLC控制合闸/分闸，无须人工操作。在正常状态下，只需操作门板上一个旋钮开关，就可以控制发电机的启动发电、并网合闸。稳压电源 包括AC220V稳压电源UPS及DC24V开关电源。UPS电源进线安装了交流滤波器，为6RA70直流调速装置提供稳定纯净的交流电源，确保发电机励磁电流可稳定控制；开关电源为控制系统提供稳定的直流电源，有效克服进线电源的电压波动及谐波干扰。电源监视器 多功能电力监视仪表，实时在线监视电源三相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等等；通信配有RS485标准接口，远程异地显示电源参数；各种故障报警：相序亦转、过/低电压、过/
6、低电流、过/低频率、有功/无功功率过输出、三相电压/电流不平衡率、电压/电流谐波等。其结构简单、安装方便，是一个功能全面的监视仪表。变压器 发电控制系统变压器根据其各自功能不同分为：励磁变压器、测量变压器、反馈变压器、同期变压器、电源变压器；它们在系统中各自实现自己的作用。常见问题解析1 发电机组1.1 启动前的准备 启动前，首先按柴油机起动规程检查油、汽、水及柴油机各个有关部件。然后按以下规程检查:(1)打开柜门，合上UPS电源开关，操作“运行开关”S1至“怠速”位置，投控制电源，“电源管理器”屏幕闪烁，调压器、PLC、电力仪表均有电源指示。(2)柜中X2端子排上11、16直流电压应大于DC
7、20V。(3)“发电机主开关”Q1应处在“断开”位置。1.2 起机在准备工作完全就绪后，按如下规程进行操作。(1)打开压缩空气阀门，操作气动按钮，柴油机自动升速至怠速值。(2)经柴油机怠速运转一段时间后，操作“运行开关”S1至“满速”位置，柴油机转速应升至额定值。(3)操作“运行开关”S1至“发电”位置。(4)观察“电力仪表”P，三相电压为600V。(5)观察“电力仪表”P，频率为50Hz。(6)发电机“运行”灯H1亮，此时发电机处在空载运行状态。常见问题解析1.1 发电机组的并网操作欲将处在空载运行状态的机组并入交流母线上运行，按如下操作。(1)“发电机主开关”Q1的显示已储能状态，且开关处
8、于分闸位置，参考下图。(2)操作“运行开关”S1至“并网”位置。(3)等待“电源管理器”发出合闸指令，Q1自动闭合，柜门上并网指示灯H4亮。警告：禁止在“发电机主开关”Q1上直接操作合闸按钮，直接合闸将导致系统运行不稳定，或者可能造成机组设备的损坏。1.1 发电机组的解列停机操作 需停掉一台机组时。操作“运行开关”S1由并网旋至满速，主开关将自动分闸，待电压降至40V左右然后使运行开关旋至怠速，等待机组冷却后运行开关旋至停机位置。打开柜门关掉UPS电源开关。注意:当发电机组停机时，务必将发电机组控制柜上的“运行开关”旋至“停机”位置，关掉UPS电源以保证蓄电池不放电。特别是存储运输过程中必须保
9、证“运行开关”处在“停机”位置，否则蓄电池的电能将被耗尽。四、主要技术经济考核指标四、主要技术经济考核指标 目前国内发电控制系统大体分为模拟控制型和全数字型。模拟控制型是基于传统的发电控制理论，采用三极管、电阻电容等元器件组成模拟系统，优点是控制理论非常成熟，从第一代电驱动钻机开发使用至今已有几十年了。缺点是电子元器件种类和数量较为繁多，结构非常复杂，装配和安装调试都很烦琐，也不便于用户的保养维修。全数字型发电系统是近几年来在国内逐步发展起来的新一代控制系统，将国外先进的技术和电子元器件同国内发电控制系统相结合，具有性能稳定、结构紧凑、控制简单、维护方便等诸多优点，正逐步取代传统的发电控制系统。发电柜单套造价约为15万元左右，销售价格为30万元左右；每台钻机需34套发电柜，利润可达45 60万元；以年产量20套钻机计算年利润可达900万元。
