李克寧，武傳貞，于柏秋，曲 建

(勝利石油管理局黃河鉆井公司，山東 東營(yíng) 257096)

根據(jù)190柴油機(jī)的特點(diǎn)和實(shí)際情況，借鑒國(guó)外卡特皮勒和三菱柴油機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)研制了HXDG-8100A型190柴油機(jī)保護(hù)裝置，電路原理圖見圖1。

圖1 8100A型柴油機(jī)保護(hù)裝置電路原理圖

一、裝置的組成

該裝置運(yùn)用PLC監(jiān)控柴油機(jī)的性能參數(shù)，對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的冷卻水溫度、機(jī)油壓力、轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行收集，然后通過(guò)PLC計(jì)算后進(jìn)行控制輸出和系統(tǒng)保護(hù)，是機(jī)電一體化的全自動(dòng)安全控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成如下。

1.顯示屏。系統(tǒng)的顯示操作單元，實(shí)時(shí)顯示每臺(tái)柴油機(jī)的水溫、油壓、報(bào)警信息等。面板鍵盤輸入，可方便設(shè)定及修改各報(bào)警參數(shù)，操作方便、直觀。

2.PLC。裝置的智能核心單元，采用韓國(guó)LG-PLV及數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量、采集、運(yùn)算及保護(hù)控制，具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。

3.電氣箱。保護(hù)裝置整機(jī)安裝于防爆控制箱內(nèi)，方便傳感器信號(hào)、控制輸出的連接，并且可保護(hù)裝置電氣元件的穩(wěn)定性。

4.電源。采用AC/DC轉(zhuǎn)換，輸出24V直流，安全系數(shù)高。

二、主要功能及技術(shù)特點(diǎn)

1.該裝置具有參數(shù)測(cè)量、顯示、報(bào)警控制輸出等功能。

2.每臺(tái)柴油機(jī)有各自獨(dú)立的水溫檢測(cè)、機(jī)油壓力檢測(cè)和速度檢測(cè)傳感器，數(shù)值在面板顯示。

3.報(bào)警與停機(jī)保護(hù)參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)設(shè)定和修改。

4.具有溫度和壓力傳感器故障檢測(cè)功能。

5.具有漏電保護(hù)、接地保護(hù)、停機(jī)自鎖以及屏蔽保護(hù)等功能。

6.停機(jī)保護(hù)是通過(guò)斷油電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，安全可靠。如果柴油機(jī)配備關(guān)斷進(jìn)氣道的裝置，可以把一路輸出信號(hào)和一個(gè)電磁閥連接到此處。

7.各個(gè)傳感器都為常用的型號(hào)，速度傳感器采用磁性檢波器與卡特皮勒柴油發(fā)電機(jī)組上使用的可以互換；水溫傳感器采用PT100型。

8.各個(gè)元器件安裝簡(jiǎn)單，不破壞柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，不影響柴油機(jī)正常使用。電纜全部使用快裝插接件，拆裝方便。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要分六大塊。因公司一個(gè)鉆井隊(duì)最多配備三臺(tái)柴油機(jī)，因此輸入模塊的輸入只設(shè)定四路（其中一個(gè)備用）。其中輸出部分也留有兩路24V備用輸出，這可以用來(lái)控制柴油機(jī)自帶的低油壓停車裝置和防爆裝置 (見圖2)。

四、參數(shù)設(shè)置與動(dòng)作過(guò)程

每個(gè)參數(shù)的設(shè)置分多個(gè)畫面，共同完成該參數(shù)的功能，油壓、水溫、速度分別設(shè)定。畫面的第一個(gè)參數(shù)是報(bào)警參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)PLC監(jiān)測(cè)到油壓和水溫模擬輸入值超過(guò)該數(shù)值時(shí)，PLC一路輸出到安裝在柴油機(jī)水箱頂部的聲光報(bào)警器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；第二個(gè)參數(shù)是自動(dòng)解除報(bào)警的回差。當(dāng)采取適當(dāng)措施測(cè)量值回落到報(bào)警參數(shù)加回差值后，報(bào)警自動(dòng)解除；第三個(gè)參數(shù)是保護(hù)停機(jī)、報(bào)警參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到輸入值超過(guò)該數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)一路報(bào)警提示，另外一路PLC輸出接通斷油電磁閥回路，斷開柴油機(jī)油路強(qiáng)迫停機(jī)。特殊情況下也可同時(shí)接通關(guān)閉進(jìn)氣道電磁閥；第四個(gè)參數(shù)是自動(dòng)解除停機(jī)的回差，當(dāng)測(cè)量值回落到報(bào)警參數(shù)加回差值后，停機(jī)保護(hù)自動(dòng)解除，但是還需解除問(wèn)題后再由人工手動(dòng)復(fù)位才可以重新啟動(dòng)柴油機(jī) (見表1)?？傊甈LC可隨時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)柴油機(jī)的三路輸入，只要達(dá)到各設(shè)定的值，就會(huì)有相應(yīng)的輸出動(dòng)作，通過(guò)PLC可以很方便地實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)各項(xiàng)保護(hù)。

圖2

五、應(yīng)用情況

表1

該裝置于2008年初設(shè)計(jì)制造完成，在公司部分鉆井隊(duì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在1年多的時(shí)間內(nèi)避免了兩起事故或故障：（1）某鉆井隊(duì)2#柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于散熱水箱風(fēng)扇耦合器損壞造成水溫升至86℃。當(dāng)班司機(jī)發(fā)現(xiàn)報(bào)警后迅速開起備用柴油機(jī)，然后停下報(bào)警柴油機(jī)檢查原因，查找故障所在。（2）某井隊(duì)3#柴油機(jī)噴油泵柱塞彈簧斷裂，齒圈脫落卡住齒桿，造成柴油機(jī)飛車，保護(hù)裝置立刻動(dòng)作，輸出電磁閥截?cái)嘤吐菲仁共裼蜋C(jī)停車，避免了一起嚴(yán)重事故。實(shí)踐證明該保護(hù)裝置各項(xiàng)指標(biāo)滿足柴油機(jī)使用要求，完全達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以有效防止機(jī)械設(shè)備重大事故，為柴油機(jī)安全運(yùn)行提供了一個(gè)有力的工具。