許 濤，周云瑞，李典來，蔡愿平，劉桃宏

（上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

機(jī)旁控制屏配合汽輪發(fā)電機(jī)組，實現(xiàn)對啟動電動油泵、應(yīng)急油泵、電加熱器、凝水泵和循環(huán)水泵等的狀態(tài)控制和監(jiān)控；對汽輪發(fā)電機(jī)組的重要溫度和壓力參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，若相關(guān)參數(shù)指標(biāo)超出預(yù)定范圍，機(jī)旁控制屏則發(fā)出相應(yīng)的保護(hù)動作命令；同時，機(jī)旁控制屏通過控制水位調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證冷凝器水位穩(wěn)定，與綜合顯控臺及二回路綜合控制柜等進(jìn)行信息通信。

某汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行汽輪機(jī)試驗時發(fā)生全船失電問題，導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)旁控制屏無法發(fā)出應(yīng)急油泵啟動指令，應(yīng)急油泵無法運行，機(jī)組出現(xiàn)斷油現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全可靠性。

1 應(yīng)急油泵啟?？刂圃?/h2>

在機(jī)組啟動過程中，滑油壓力逐漸升高。當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力升高至1.1 MPa時，滑油壓力繼電器接通電動油泵，而后電動油泵停止工作，主油泵出口的高壓油頂開前軸承座內(nèi)單向閥，向機(jī)組所有用油設(shè)備供油；同時，電動油泵出口單向閥被堵住，防止高壓油倒灌至電動油泵；在機(jī)組停機(jī)過程中，滑油壓力逐漸降低，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滑油壓力降低至0.8 MPa時，滑油壓力繼電器接通電動油泵；電動油泵開始工作后，電動油泵出口滑油頂開止回閥；同時，電動出口油壓堵住前軸承內(nèi)單向閥，向機(jī)組用油設(shè)備供油。圖1為機(jī)組滑油系統(tǒng)簡圖。

圖1 滑油系統(tǒng)原理簡圖

控制電動油泵啟停的信號有2路：一路來自壓力傳感器，信號測點布置在主油泵出口管路，信號為“調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力”；另一路來自于壓力繼電器，信號測點布置在主油泵出口管路，通過三通閥，連接2個壓力繼電器，分別控制電動油泵的啟動和停止。根據(jù)機(jī)旁控制屏邏輯程序控制（見圖2和圖3），調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力通過壓力傳感器采集壓力信號，將采集到的4～20mA電信號傳送到PLC中，通過PLC[1-2]邏輯程序進(jìn)行判斷比較，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力高于1.0MPa時，定時器T60延時5s觸發(fā)；若壓力繼續(xù)升高達(dá)到1.1MPa，程序中的電動油泵則自動停止位置位；當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力低于0.8MPa時，定時器T62延時2 s觸發(fā)，程序中電動油泵自動啟動位置位，電動油泵自動停止位復(fù)位，電動油泵工作。通過邏輯程序控制，實現(xiàn)壓力傳感器測點信號與壓力繼電器控制信號兩者信號互為備用的功能。

圖2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力邏輯控制程序

圖3 油泵啟、停邏輯控制程序

當(dāng)電動油泵無法啟動、調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓力低時，機(jī)旁控制屏將給應(yīng)急油泵控制箱發(fā)出應(yīng)急油泵啟動DO信號，啟動應(yīng)急油泵。目前，2臺機(jī)旁控制屏分別從機(jī)組外部獲取2路動力電和控制電，分別為1路三相AC380 V和1路單相220 V，如圖4所示。

圖4 應(yīng)急油泵現(xiàn)有供電關(guān)系圖

在此供電狀態(tài)下，若1號機(jī)旁控制屏和2號機(jī)旁控制屏的380 V或者220 V控制電源同時失電，則應(yīng)急油泵完全失去電源，無法在汽發(fā)機(jī)組低油壓事故工況下保證機(jī)組的安全停機(jī)。

在現(xiàn)場不具備配備獨立的UPS給應(yīng)急油泵供電情況下，在應(yīng)急油泵控制箱（簡稱“控制箱”）與應(yīng)急油泵之間新增1個應(yīng)急油泵備電控制裝置（簡稱“備電控制裝置”），從“市電”（由現(xiàn)場提供）取應(yīng)急油泵新增用動力電。正常時，仍由外部電經(jīng)控制箱向應(yīng)急油泵供電。備電控制裝置通過實時監(jiān)測交流主配電板上機(jī)旁控制屏輸入電源狀態(tài)（判斷是否斷電）功能[3]，當(dāng)1號或/和2號機(jī)旁控制屏失電時，則將應(yīng)急油泵電源自動切換到380 V市電向應(yīng)急油泵供電。

供電關(guān)系如圖5所示。

圖5 應(yīng)急油泵改進(jìn)方案示意圖

應(yīng)急油泵備電控制裝置具備功能如下：

1）接通電源和斷路器，備電控制裝置電源指示燈能夠指示電源狀態(tài)。

2）備電控制裝置具有投入/切除操作功能，且指示燈能顯示投入/切除狀態(tài)。

3）當(dāng)監(jiān)測的電源失電時，備電控制裝置上指示燈能正確指示失電狀態(tài)。

4）應(yīng)急油泵經(jīng)船電啟動后，備電控制箱指示燈能顯示應(yīng)急油泵運行狀態(tài)。

5）備電控制裝置在投入狀態(tài)下若監(jiān)測的電源發(fā)生失電，應(yīng)急油泵能自動啟動，指示燈能顯示應(yīng)急油泵失電運行狀態(tài)。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，用于監(jiān)測1號汽輪發(fā)電機(jī)組AC220 V、AC380 V電源狀態(tài)的接口從艙段內(nèi)的配電箱和交流配電板引出，用于監(jiān)測2#汽輪發(fā)電機(jī)組AC220 V、AC380 V電源狀態(tài)的接口從2號機(jī)旁控制屏引出。

根據(jù)功能特性要求，應(yīng)急油泵控制裝置需在船電發(fā)生斷電的情況下安全可靠地切換到市電電源啟動應(yīng)急油泵，保證機(jī)組安全停機(jī)?？紤]到備電控制裝置的可靠性，若控制回路電源使用另外的外接電源，在外接電源發(fā)生斷電的情況下，備電控制裝置不能實現(xiàn)切換功能，因此，使用主回路的市電電源作為控制電源，在此方案下需保障市電的可靠供應(yīng)，備電控制裝置才能正常工作。

因市電電源與船電電源在振幅、相位和初始角都不相同。當(dāng)發(fā)生斷電故障時，應(yīng)急油泵經(jīng)市電合閘啟動，若合閘時間間隔過短，會造成沖擊電流過大，從而對電機(jī)產(chǎn)生危害。因此，需要在切換到市電合閘時，設(shè)置時間繼電器進(jìn)行延時。根據(jù)應(yīng)急油泵實際停機(jī)時間和斷油時間對機(jī)組的影響，設(shè)置延時時間為1 s，以減輕斷電重合閘時沖擊電流對電機(jī)的危害。

2 應(yīng)急油泵備電控制裝置原理分析

機(jī)組開機(jī)前，將備電控制裝置的投入切除按鈕SB1置于切除（斷開）狀態(tài)。在2個機(jī)旁控制屏的電源和備電控制裝置市電電源正常供電后，合上斷路器Q1，備電控制裝置電源指示燈HL7亮，失電指示燈（HL2～HL5）應(yīng)全不亮，此時可以將備電控制裝置的投入切除按鈕SB1置于投入（閉合）狀態(tài)。在機(jī)組開機(jī)運行中，若調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑油壓低，機(jī)旁控制屏?xí)詣訂討?yīng)急油泵、動力電經(jīng)控制箱至備電控制裝置接觸器KM1前。此時KM1的控制回路通電，KM1接觸器閉合，應(yīng)急油泵啟動[4-6]。

繼電器KA3、KA4、KA5和KA6用來檢測2個機(jī)旁控制屏的380 V AC供電電源，若監(jiān)測電源供電正常，則繼電器常閉觸點斷開；若監(jiān)測電源發(fā)生失電，則繼電器常閉觸點閉合。2個繼電器KA1、KA2用來檢測2個機(jī)旁控制屏的220 V AC控制電源，控制電源正常則常閉觸點斷開；若220 V控制電源失電，則繼電器常閉觸點閉合。

若任意一路機(jī)旁控制屏380V或220V控制電源失電，KM1的控制回路失電，KM1斷開，應(yīng)急油泵停止。監(jiān)測失電的繼電器觸點閉合，KT1吸合，KT1-1延時1s閉合，KM2通電吸合，KM2接觸器導(dǎo)通應(yīng)急油泵啟動。

在應(yīng)急油泵經(jīng)由市電啟動之后，如需手動停止應(yīng)急油泵，則將投入切除按鈕切換至切除狀態(tài)。

應(yīng)急油泵備電控制裝置外形圖如圖6所示。

圖6 應(yīng)急油泵備電控制裝置外形圖（單位：mm）

3結(jié)論

通過對應(yīng)急油泵控制原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，新型的應(yīng)急油泵備電控制裝置能夠通過監(jiān)測機(jī)組機(jī)旁控制屏輸入電源狀態(tài)，在機(jī)組機(jī)旁控制屏輸入電源發(fā)生斷電的情況下能自動切換應(yīng)急油泵供電電源，實現(xiàn)應(yīng)急油泵通過市電啟動，保證機(jī)組安全停機(jī)。