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        并網(wǎng)無縫切換控制器在ERTG柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用

        2016-03-21 05:34:39廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司陳躍山
        海峽科學(xué) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:改電市電無縫

        廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司 陳躍山

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        并網(wǎng)無縫切換控制器在ERTG柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用

        廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司陳躍山

        該文介紹“油改電”輪胎式龍門吊(簡稱“ERTG”)在推廣使用時產(chǎn)生的問題。通過ERTG無縫切換電源的使用,解決柴電和市電轉(zhuǎn)換過程中整機(jī)斷電換電這個重要環(huán)節(jié)的問題,大大提高了ERTG生產(chǎn)作業(yè)的效率。

        油改電 無縫切換 并網(wǎng)控制

        1 概述

        為了響應(yīng)政府節(jié)能減排號召,港口企業(yè)在硬件上加大資金投入,建立大型龍門吊油改電堆場,架設(shè)通電低架移動滑觸線等低碳環(huán)保的作業(yè)方式。廈門港、鹽田港、青島港等一大批大型港區(qū)的 RTG采用移動滑觸線供電方式的“油改電”項(xiàng)目,解決了柴油機(jī)廢氣排放污染問題,且運(yùn)行成本可下降60%,噪音下降50%以上,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。

        2 問題的提出與解決

        2.1問題分析

        廈門集裝箱碼頭集團(tuán)海潤碼頭RTG“油改電改造”項(xiàng)目是在原RTG柴油發(fā)電機(jī)組供電基礎(chǔ)上增加市電供電系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)以電力拖動和柴油驅(qū)動兩用的功能。采用低架移動滑觸線供電方式,采用交流低架滑觸線+集電小車(自動切合)的布置方式,當(dāng) ERTG 在箱區(qū)作業(yè)時,關(guān)閉柴油發(fā)電機(jī)組,所需動力由專門設(shè)計的集電裝置將市電從滑觸線輸送到ERTG,ERTG 沿滑觸線移動,實(shí)現(xiàn)對整個箱區(qū)的工作覆蓋。當(dāng)ERTG 需轉(zhuǎn)場到另一箱區(qū)作業(yè)時,則改由柴油發(fā)電機(jī)組供電并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場。轉(zhuǎn)到指定堆場后,柴油發(fā)電機(jī)組停止工作,工作動力重新切換為由市電供電。低空滑觸線的缺點(diǎn)是滑觸線在堆場兩箱之間不連續(xù),RTG需啟動柴油機(jī)后到插拔插頭后重新上電,造成了電源的中斷、不連續(xù),使得整機(jī)斷電,RTG的電氣系統(tǒng)啟動停止時間將延長。比如SIMATIC S7-300 的PLC主站與各遠(yuǎn)程模塊站重新建立通訊需要時間,設(shè)備照明用的高壓鈉燈重新完全點(diǎn)亮至少需要15分鐘,而且電源的切斷重送將大大縮減照明系統(tǒng)電子整流器的壽命,頻繁的斷電通電使對講機(jī)系統(tǒng)中斷,使設(shè)備上的電氣部件如接觸器、變壓器、電源的壽命縮減。

        2.2問題的解決

        起初我們使用 SANTAK的 UPS,在駕駛室安裝一臺UPS電源給對講機(jī)系統(tǒng)和無線終端供電,在電氣房裝一臺UPS電源供電給PLC CPU通訊模塊,使設(shè)備在換場時保持電源不斷。UPS的電池使用壽命為3~5年,如果發(fā)現(xiàn)狀況不佳,則必須提前更換。使用UPS電源線路改造比較簡單,但UPS電池壽命的因素影響了設(shè)備的穩(wěn)定性,增加了后期設(shè)備和人工的維護(hù)成本。

        為了提高設(shè)備可靠性,可采用并網(wǎng)無縫切換控制器方式進(jìn)行改造。我們選用深海DSE8620單臺機(jī)組和市電并網(wǎng)控制模塊。DSE8620 控制器允許操作員在駕駛室啟動和停止發(fā)動機(jī),可通過發(fā)電機(jī)面板上的按鈕或自動將負(fù)載切換至發(fā)電機(jī)。利用內(nèi)置同步、電壓匹配和并網(wǎng)功能,控制器能夠以軟加載/軟卸載方式與市電并網(wǎng)??刂破鲀?nèi)包含同步和負(fù)載分配功能。并網(wǎng)控制器的原理是通過對柴油發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和相位角控制實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組合市電的并聯(lián),通過對控制柴油發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程啟動和停止實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)移,對 ERTG系統(tǒng)兩種電源接觸器進(jìn)行控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無縫切換。并機(jī)前需要做好以下準(zhǔn)備工作:

        (1)檢查蓄電池電量是否充足,以保證“啟動馬達(dá)”啟動,進(jìn)而啟動發(fā)動機(jī)。

        (2)檢查發(fā)動機(jī)的柴油、機(jī)油、水是否正常。

        (3)啟動發(fā)動機(jī)之前,通過手動噴油閥把噴油泵內(nèi)的空氣除去,以保證發(fā)動機(jī)順利啟動。

        (4)依照電路圖,檢查控制器和外圍的接線是否正確,避免接錯線;重點(diǎn)檢查控制器到調(diào)速板、AVR 板和機(jī)組之間的通訊線(用屏蔽線),并確保屏蔽線完全接地。

        (5)檢查電動開關(guān)的接線,并觀察電動開關(guān)運(yùn)作是否正常。

        (6)檢查控制器的接地是否良好(接到發(fā)動機(jī)殼體上)。(7)將設(shè)置好的程序?qū)懭肟刂破鳌?/p>

        (8)手動啟動發(fā)動機(jī),發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,調(diào)好轉(zhuǎn)速和電壓。

        (9)通過調(diào)節(jié)軟件,確認(rèn)控制器可以正常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電壓。

        (10)通過手動合閘或分閘,來確認(rèn)控制器可以正??刂品趾祥l。

        (11)并機(jī)之前,要保證單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,調(diào)節(jié)好發(fā)動機(jī)的增益和穩(wěn)定性。

        (12)手動帶載后,看發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

        (13)手動并機(jī)調(diào)試正常后,方可考慮自動并機(jī)。

        并機(jī)調(diào)試需要注意的問題有:以廈門港海潤碼頭ERTG為例,首先要在DSE軟件里進(jìn)行調(diào)速板控制,我們碼頭 ERTG使用的發(fā)動機(jī)是CumminsKTA-19G4型柴油機(jī),發(fā)動機(jī)的額定頻率是50Hz,使用的是Cummins EFC 電子調(diào)速板。Cummins EFC電子調(diào)速板需要自行準(zhǔn)備120kΩ的電阻用于調(diào)速。發(fā)動機(jī)頻率的調(diào)整范圍在5%之間,其目的是讓控制器在找同步點(diǎn)時,速度的調(diào)整范圍相對比較寬(適用于不同的發(fā)動機(jī)并機(jī))。先把頻率增加5%,達(dá)到52.5Hz,然后把頻率52.5Hz 寫入控制器,同時手動啟動發(fā)動機(jī),并且按下合閘按鈕,此時的Governor Analogue應(yīng)該是80.6%,如果不是80.6%,需通過調(diào)節(jié)SW2 的值,直至Governor Analogue 達(dá)到80.6%為止。再把頻率減少5%,達(dá)到47.5Hz。然后把頻率47.5Hz 寫入控制器,同時手動啟動發(fā)動機(jī),并且按下合閘按鈕,此時的Governor Analogue應(yīng)為-79.0%,如果不是-79.0%,需通過調(diào)節(jié)SW2的值,直至Governor Analogue 達(dá)到-79.0%為止。完成以上調(diào)整發(fā)動機(jī)頻率的步驟后,需把額定頻率重新寫入控制器。調(diào)速板調(diào)好了進(jìn)行AVR控制,斯坦福(stamford)同步交流發(fā)電機(jī)使用NEWAGE MX321自動調(diào)壓器AVR,AVR包含有過壓保護(hù)功能,對發(fā)電機(jī)主繞組的電壓進(jìn)行監(jiān)測,并且通過控制勵磁電路使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在指定的范圍內(nèi),同時還根據(jù)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、溫度和功率因數(shù)等要素做出修正。而三相RMS檢測能夠提供更準(zhǔn)確的電壓調(diào)整。讓AVR電壓的調(diào)整范圍在±10%之間,目的是讓控制器在找同步點(diǎn)時,電壓的調(diào)整范圍相對比較寬(適用于不同的發(fā)電機(jī)并機(jī))。

        發(fā)電機(jī)的額定電壓是400V,先把電壓增加10%,調(diào)整為440V,然后把電壓440V寫入控制器,同時手動啟動發(fā)動機(jī),并且按下合閘按鈕,此時的 AVR Analogue為80.6%,如果不是80.6%,增大或減小SW2的值,直至AVR Analogue 調(diào)整為80.6%為止,然后電壓減少10%,調(diào)整為360V,把電壓360V寫入控制器,同時手動啟動發(fā)動機(jī),并且按下合閘按鈕,此時的AVR Analogue應(yīng)為-79.0%,如果不是-79.0%,增大或減小SW2的值,直至AVR Analogue調(diào)整到-79.0%為止,完成以上調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓的步驟后,需把額定電壓重新寫入控制器。

        第二步,檢查電流互感器安裝位置并檢查接線,檢查目的是避免電流互感器上的S1、S2接線錯誤,導(dǎo)致控制器分配負(fù)載不準(zhǔn)確。 因?yàn)橄嚯娏骰ジ衅鞯慕泳€錯誤,將導(dǎo)致功率因數(shù)和有用功率讀數(shù)錯誤,所以電流互感器安裝位置正確和接線正確對并機(jī)成功非常重要。

        第三步,檢查電流,多臺機(jī)器之間MSC通訊,檢查首控制器MSC通訊端口H和L之間是否接了120Ω電阻;檢查尾控制器MSC通訊端口H和L之間是否接了120Ω電阻。

        最后是同步檢查,檢查連線和相序。在并機(jī)之前,要檢查單機(jī)和母排的相序是否一致;如果不一致,則無法成功并機(jī)甚至可能發(fā)生危險。

        無縫切換控制系統(tǒng)增加控制信號到柴油機(jī)組的電子調(diào)速板和發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓板,還要在軟件里增加PLC保護(hù)邏輯和外部指示邏輯。這種方式的線路改造比較復(fù)雜,但后期維護(hù)量小。

        3 結(jié)束語

        在ERTG上采用并網(wǎng)無縫切換系統(tǒng)后,夜間小車投光燈和大梁投光燈等照明系統(tǒng)從原來等待的15分鐘減為0分鐘,無線終端和對講系統(tǒng)能夠保持時時溝通,有效保障了設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)的安全。隨著“油改電”技術(shù)的不斷升級和更新?lián)Q代,ERTG作業(yè)在安全性、自動化方面將不斷提高, 無縫切換系統(tǒng)大大提升了堆場ERTG的作業(yè)效率。

        [1] 隨機(jī)資料. Cummins Diesel Engine Electric Fuel Control Governor

        [2] 周家海. 低架滑觸線“油改電”技術(shù)的革新[J]. 港口裝卸, 2011(4): 11-13.

        [3] 李翔, 李晃亮. VAHLE新一代 RTG油改電”方案介紹[J]. 港口裝卸,2011(4): 9-10.

        [4] 邢小健, 商偉軍.輪胎式集裝箱門式起重機(jī)“油改電”探討[J]. 港口裝卸,2008(1): 14-15.

        [5] 隨機(jī)資料. STAMFORD MX321自動調(diào)壓器(AVR)

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