Запуск дизельной электростанции

Запуск дизельной электростанции. Алгоритм запуска с первого раза

Рабочий ресурс электрогенерирующих установок с двигателями внутреннего сгорания во многом зависит от качества подготовки и соблюдения требований, которые регламентируют запуск дизель-генератора и подключения к нему нагрузки. К повышенному износу приводит включение в холодном состоянии, несоблюдения уровня масла и охлаждающей жидкости, несоблюдение очередности действий.

Алгоритм запуска в работу дизельных генераторов бытового и промышленного класса. Пуск ДГУ может осуществляться в ручном режиме при помощи электрического или ручного стартера, за счет АВР в автоматическом или дистанционном режиме. Рассмотрим все эти случаи.

Предварительная подготовка к пуску

Перед тем как запустить дизель-генератор в работу, необходимо выполнение целого комплекса мероприятий, направленных на определении фактического технического состояния установки. В перечень работ в обязательном порядке выполняют такие операции:

Проверяют заряда и правильности подключения аккумуляторной батареи с учетом полярности.

Откручивают пробку-щуп на картере двигателя внутреннего сгорания, проверяют существующий уровень масла, при необходимости доливают до требуемого объема.

После доливки масла необходимо поднять его давление в системе, для этого нажимают на декомпрессор, снижающий давление в камере сгорания и упрощающий вращение коленвала, после чего выполняют несколько запусков стартера до тех пор, пока не погаснет сигнальный индикатор низкого уровня масла.

При наличии системы жидкостного охлаждения проверяют уровень антифриза или воды.

Прежде чем выполнить запуск дизельной электростанции, проверяют наличие горючего в топливном баке. При этом обращают внимание на тип используемой солярки, при низких температурах окружающего воздуха применяют зимнее или арктическое топливо.

После открытия топливного крана удаляют воздух из системы. Для этого ослабляют на 1-2 оборота гайку топливного насоса и при открытом декомпрессоре прокручивают стартер до появления стабильного потока горючего без пузырьков воздуха.

Только после выполнения этих операций оборудование можно считать готовым к работе и допускается запуск ДЭС.

Запуск в ручном режиме

Существующий проектный алгоритм запуска ДГУ малой и средней мощности в ручном режиме предполагает раскручивание коленвала двигателя при помощи электрического или механического стартера.

Перед включением оборудования убеждаются, что автомат или разъединитель, через который подается питание на обслуживаемые установки, отключен. Запуск ДГУ под нагрузкой недопустим.

Общая схема работ при включении электрическим стартером:

Проверяют открытие топливного крана и включают зажигание, переводя соответствующий переключатель в положение: «Вкл».

Нажимают декомпрессор, обеспечивая снижение усилия для прокручивания коленвала, и включают стартер.

После набора двигателем максимального числа оборотов отпускают декомпрессор.

Стоит понимать, что время запуска ДГУ и включения нагрузки — это разные показатели. Подключение потребителей допускается только после прогрева двигателя и выхода его на штатный рабочий режим.

Аналогичным образом выполняют и запуск ручным стартером. Для этого тянут его рукоятку до появления максимального сопротивления и отпускают, повторяют операцию 2-3 раза. Только после этого включают зажигание и сильным рывком с большой амплитудой запускают ДГУ в работу. Такая схема пуска характерна только для маломощных бытовых модификаций генераторов.

Автоматический или дистанционный запуск

Такая система управления работой оборудования считается более прогрессивной. Если установка укомплектована АВР, то возможен дистанционный или автоматический запуск дизель-генератора, причем без участия человека.

Автоматический ввод резерва позволяет контролировать параметры основной сети. При отключении напряжения автоматика отдает команду на запуск двигателя внутреннего сгорания. При этом нагрузка не подключается до тех пор, пока генератор не выйдет на требуемый режим работы после прогрева.

По обратному алгоритму АВР осуществляет и остановку агрегата — сначала отключаются потребители, происходит снижение частоты оборотов вала, глушится двигатель, нагрузка подключается с центральной сети электроснабжения. Такое решение позволяет избежать ошибок при эксплуатации, которые связаны с человеческим фактором. Благодаря этому удается увеличить рабочий ресурс оборудования.

Запуск ДГУ при низкой температуре окружающего воздуха

Особое внимание уделяется включению ДГУ при низкой температуре. При морозах смазочные материалы становятся мене вязкими, что увеличивает нагрузку на основные узлы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, подача холодного воздуха ухудшает способность горючего к воспламенению.

На практике применяют следующие решения такой задачи:

Генератор постоянно поддерживается в режиме горячего резерва. Такой вариант подходит для устройств промышленного класса при возможности подключения к действующей системе отопления. Теплая жидкость, циркулирующая по специальной системе, позволяет обеспечить оптимальные условия для запуска.

Доказал свою эффективность и подогрев подаваемого в дизельный двигатель воздуха. Благодаря применению термостата энергия на повышение температуры тратиться только в момент пуска до выхода на рабочий режим.

Кроме того, получила распространение и схема двигателей с калильными свечами, которые подогревают непосредственно воздушно-топливную смесь в камере сгорания.

Если существует техническая возможность, то дизельные генераторы монтируют в отапливаемых помещениях, температура которых не опускается ниже +5–8°С, в этом случае проблем с зимним запуском не наблюдается.

Пусковые реакторы

ООО «КПМ» выпускаются пусковые реакторы для электрических машин разной мощности.

Назначение

Пуск электрических машин (синхронных и асинхронных двигателей) сопровождается пусковыми токами, которые могут в 5-6 и даже 10 раз превышать номинальный ток двигателя.

Протекание таких больших токов может быть нежелательным по целому ряду соображений. Наиболее простым способом снизить пусковые токи является реакторный пуск.

При реакторном пуске в начальный момент времени подключение электрического двигателя производится не напрямую к электрической сети, а через реактор. В результате чего пусковые токи машины оказываются снижены в два и более раз. Параллельно реактору устанавливается выключатель. После разворота электродвигателя до номинальной (или близкой к ней) скорости вращения, реактор шунтируется и электрическая машина подключается напрямую к сети.

Хотя такой режим работы реактор близок к режиму токоограничивающих реакторов, он имеет существенные отличия:

• Длительность пуска может быть значительно больше, чем длительность короткого замыкания (КЗ). В соответствии с ПУЭ, с учётом действия резервных защит и УРОВ КЗ должно отключаться за время менее 3 секунд. Пуск двигателя может продолжаться несколько десятков секунд.
• Электрические машины являются источниками свободных составляющих в токах. А именно апериодических составляющих и низкочастотных (обусловленных электромеханическими переходными процессами в электрической машине).
• Токоограничивающий реактор должен выдерживать не более 100 событий расчётного тока КЗ. В то время как количество пусков электрической машины в течение срока службы не ограничено.

Всё это создаёт специфическую тепловую и механическую нагрузку на конструкции реактора. Для машин большой мощности пренебрегать указанными факторами нельзя и конструкция реактора должна быть соответствующим образом к ним адаптирована.

Конструкция

Конструкция пусковых реакторов схожа с конструкцией токоограничивающих реакторов, производимых ООО «КПМ», но адаптирована к многочисленным и длительным нагрузкам пусковыми токами.

Важнейшими особенностями конструкции реактора ООО «КПМ» являются:

• Реактор представляет собой монолитную конструкцию, основу которой и главный несущий элемент представляет собой сама обмотка реактора. Обмотка не нуждается в опорном каркасе или других элементах для дополнительной прочности.
• Все металлические части реактора находятся под тем же напряжением, что и его обмотка. Отсутствие существенных разностей потенциалов внутри конструкции реактора минимизирует вероятность внутренних повреждений реактора. Таких как пробой между слоями, пробой между крестовиной и обмоткой и др.
• Вспомогательные элементы реактора (рейки, бандажи) выполнены из полностью немагнитных материалов, не обладающих электрической проводимостью. Что полностью исключает их взаимодействие с магнитным полем реактора. Поскольку элементы являются вспомогательными, их прочность многократно превышает нагрузки на них, возникающие в процессе эксплуатации.
• В конструкции обмоток реактора полностью отсутствуют разборные механические соединения (такие как винт-гайка и др.). Что обеспечивает высочайшую прочность, долговечность и надёжность конструкции в целом; исключает необходимость технического обслуживания механических соединений в процессе эксплуатации.
• Все электрические соединения выполняются методом пайки (сварки) что исключает их нагрев, старение контактных соединений, минимизирует потери.
• Реактор не содержит в своей конструкции жидкостей и легковоспламеняющихся материалов, не может быть источником пожара, взрывобезопасен. Конструкция реактора рассчитана на длительный срок службы без обслуживания.
• Наличие сквозных вертикальных и горизонтальных каналов между обмотками обеспечивает надёжное естественное охлаждение реактора.

Автоматы защиты двигателей

2021-02-13 Промышленное 6 комментариев

Автоматы защиты двигателей, или по другому мотор-автоматы, предназначены в первую очередь для защиты электродвигателей от перегрева и последствий короткого замыкания, а также могут использоваться в качестве основного или аварийного выключателя. То есть по сути они совмещают в одном корпусе два устройства — автоматический выключатель и тепловое реле.

Ранее, до того как стали повсеместно применяться мотор-автоматы, для защиты двигателей использовались тепловые реле в паре с контактором.

По такой схеме тепловое реле, при превышении двигателем потребляемого тока нагрузки, размыкает цепь катушки контактора, отключая его силовые контакты и таким образом защищая двигатель. Схема рабочая, проверенная, но не лишенная недостатков. В первую очередь к ним стоит отнести неспособность тепловых реле защитить от КЗ, поэтому необходимо дополнительно использовать автоматические выключатели. Да и габариты такой конструкции из контактора и теплового реле получаются достаточно большими.

Поэтому с появлением автоматов защиты двигателей, тепловые реле стали отходить на второй план и на данный момент, их применение довольно ограничено.

Стоит сразу сказать, что по своим характеристикам, автоматы защиты двигателей несколько отличаются от обычных автоматических выключателей. В первую очередь тем, что:

1. Учитываются время-токовые характеристики. При запуске двигателя пусковой ток может значительно превышать номинальный ток двигателя. Если точнее, то пусковой ток можно рассчитать, зная номинальный ток двигателя и величину кратности пускового тока Кп ( коэффициент кратности пускового тока к номинальному значению — Iпуск/Iном). Данная характеристика указывается в технических характеристиках, на шильде двигателя она отсутствует. I пуск = Iн х Кп. Например, при номинальном токе двигателя 20 А и кратности пускового тока 6, пусковой ток будет составлять 120 А. При таком токе обычный автоматический выключатель с время-токовой характеристикой B (ток отключения электромагнитной защиты от 3·In до 5·In, где In — номинальный ток) или С (от 5·In до 10·In) может отключится по электромагнитной защите. Автоматы защиты двигателей имеют уставку срабатывания электромагнитного расцепителя в зависимости от номинала, составляющую от 7,5 до 17,5 In.
2. Все мотор-автоматы имеют температурную компенсацию (примерно от -25 до +60 °C) для того, чтобы исключить влияние внешней температуры на работу автомата, так как при изменении окружающей температуры может изменятся уставка теплового расцепителя, что может в свою очередь привести к ложным срабатываниям.
3. Предельная отключающая способность (максимальный ток КЗ, при котором аппарат способен отключить нагрузку) автоматов защиты двигателя значительно выше (25-100кА), чем у стандартных автоматических выключателей — 4,5 — 6кА.
4. Регулируемая настройка теплового расцепителя, в зависимости от номинала двигателя.

Принцип работы автомата защиты двигателей

Электромагнитный расцепитель выполнен в виде катушки соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник с возвратной пружиной. Под действием электрического тока короткого замыкания сердечник втягивается в катушку, преодолевая сопротивление пружины и воздействует на механизм расцепления, в следствии чего контакты размыкаются.

Принцип работы тепловых расцепителей автомата такой же, как у тепловых реле. Имеется биметаллическая пластина, состоящая из двух пластин, которые сделаны из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Под воздействием высокой температуры, возникающей в следствии прохождения тока, превышающего номинальный, пластина начинает изгибаться, давить на механизм расцепителя и под действием пружины происходит размыкание контактов, тем самым обесточивается цепь.

Сразу после срабатывания защиты, вновь включить автомат не получится, таким образом обеспечивается выдержка времени для охлаждения двигателя после его аварийного останова.

Уставка срабатывания задается при помощи поворотного регулятора на лицевой части.

Необходимый ток уставки выставляется вращением регулятора до совмещения нужного значения тока на шкале с риской на корпусе.

Схема подключения автомата защиты двигателей

Автоматический выключатель следует устанавливать перед другими аппаратами в цепи. Это позволяет защитить не только сам двигатель, но и например, контактор от повреждения в случае перегрузки или короткого замыкания. Также, как и в случае автоматических выключателей, автомат защиты двигателей можно дополнительно оснастить вспомогательными контактами (контакты состояния, аварийный контакт), которые можно задействовать, например, для индикации состояния.

В случае подключения трехфазной нагрузки схема подключения стандартная и не вызывает вопросов, а вот в случае однофазной нагрузки (стоит отметить, что все мотор автоматы выпускаются только в трехполюсном исполнении), иногда встречаюсь с подключением, когда просто задействуют один силовой контакт автомата защиты. Но такое подключение неправильное, необходимо, как на рисунке ниже слева, задействовать все три контакта.

Кстати, обратите внимание, что автомат защиты двигателя имеет свое условно-графическое обозначение в схемах, отличающееся от обозначения обычных автоматических выключателей. А вот буквенное обозначение у них идентично.

Основные функции защиты

• Защита от токов короткого замыкания в цепи питания или внутри электродвигателя;
• Защита от длительных перегрузок, связанных с превышением механической нагрузки на валу двигателя;
• Защита от асимметрии фаз и обрыва фазного провода;
• Тепловая защита от перегрева двигателя;
• Обеспечение выдержки времени для охлаждения двигателя после его аварийной остановки после перегрева;
• Индикация режимов работы и аварийных состояний;

Выбор автомата защиты

В случае прямого запуска, когда двигатель включается в работу с помощью мотор-автомата и контактора, необходимо в первую очередь знать его мощность. Эту информацию можно найти либо в технических характеристиках на двигатель, либо в паспортных данных, которые указаны на шильде.

Следующим шагом подбираем автомат, исходя из номинальной мощности двигателя. У различных фирм-производителей можно найти таблицы характеристик, где указаны номинальный рабочий ток и диапазон регулировки автоматов защиты в зависимости от мощности двигателя. В частности, на рисунке ниже приведена таблица соответствия автоматов защиты двигателей компании Allen Bradley.

И последним этапом выставляем необходимый ток отключения при помощи регулятора диапазона. Обычно указывается, что он должен быть больше или равен номинальному току электродвигателя. Но желательно, чтобы ток срабатывания защиты превышал на 10-20% номинальный ток двигателя.

То есть в случае, если номинальный ток двигателя составляет например 10 А, умножаем это значение на 1,1. Получаем 11 А. Это значение тока и выставляем регулятором.

И еще хотел сказать пару слов о конструктивном исполнении мотор автоматов. В первую очередь следует отметить, что по способу управления существует два типа автоматов — кнопочные и с поворотным выключателем. Также клеммы могут быть либо винтовые, либо с пружинным контактом ( применяются для двигателей, мощностью до 2 кВт). Можно еще отметить наличие кнопки Тест на лицевой стороне корпуса, позволяющей имитировать срабатывание защиты автомата для проверки его работоспособности.

И в заключении хотел отметить, что эксплуатация двигателей без защитных устройств часто приводит к их выходу из строя, в следствии перегрузки, обрыва фазы, скачков напряжения и т.д. А это в свою очередь приводит к финансовым затратам, простою оборудования. Поэтому автоматы защиты двигателей являются необходимым элементом и не стоит на них экономить, тем более, что цены на них на данный момент вполне приемлемые.

Подключение к одному преобразователю частоты двух двигателей

1 commentПрименение 27 апреля, 2019

Мощность и электрический ток частотного преобразователя напряжение при подсоединении к нему в одно время двух двигателей выбирают с превышением на 20% от всей мощности электромоторов. Для расчета протяженности электрического кабеля надо сложить размеры всех кабелей двух двигателей. Снизить общую длину необходимо, если подключить два электродвигателя конкретно к контактам частотного преобразователя. При двух электродвигателях целесообразно поставить дроссель для мотора, несмотря на то, что общая протяженность этих кабелей не выше самой большой длины.

Множество преобразователей частоты не терпит соединения и отключения электродвигателей тока контакторами с электроприводом в процессе работы, а только включив СТОП команду на приводе.

Два одинаковых мотора на один частотник возможно?

Теоретически такое подключение не рекомендуется, особенно для векторного преобразователя частоты. Можно подключать на скалярный, если электродвигатели работают совместно на одном валу, и можно фазировать их плавно через муфту тока скольжения. Возможно подстраивать расположение роторов между собой муфтой. Затем муфту надо закрепить. На небольшой нагрузке подстроить токи между двигателями с помощью токовых клещей.

Существуют определенные преобразователи тока и напряжение, разрешающие эксплуатацию двух электродвигателей одновременно под совместной нагрузкой. Хотя, у обоих моторов есть собственный частотник и линия дополнительного управления между преобразователями.

Два равных электродвигателя подключить проблематично. Поочередно можно подключить без проблем, даже различных по параметрам. Подключение делают через пускатели и выключатели пакетного типа.

Micromaster может производить управление двумя электродвигателями сразу. Значения параметров нужно создать правильно, установить защищенность от нагрева отдельно.

На один частотный преобразователь можно ставить два двигателя, но на разные два вала. В частотнике на одни контакты протянуть от соответствующего электромотора по одному.

Приведем пример. У нас имеется два мотора по 0,5 кВт. Мы хотим чтобы они эксплуатировались вместе на одной нагрузке 0,8 кВт на преобразователь частоты. Приобретать сразу два преобразователя нецелесообразно, они работают синхронно, и производить регулировку двух преобразователей частоты неудобно.

Присоединение сразу обоих электромоторов с одним преобразователем частоты тока влечет за собой некоторые нюансы. Основная трудность – это защищенность двигателей. Трудно найти проблему неисправности с одним из двигателей при включении в цепь параллельно. Например, на одном преобразователе работают два мотора заводские. Работали три фрезы. Одна фреза вышла из строя, затупилась. Из-за этого стал нагреваться частотный преобразователь. Необходимо устанавливать на все двигатели тепловые реле с защитой преобразователя на максимальный ток и напряжение. В противном случае реле защиты частотника тока не может распознать неисправность. Плохо, если есть выключатель имеется у выхода преобразователя. В случае обрыва двигателя во время работы частотный преобразователь выйдет из строя.

Тепловая защита имеет огромное значение, но возможно обойтись без нее. Разрешено на векторе быть без обратной связи, полное векторное трудно получить. В ходе эксперимента обнаружатся возможности. На исправном преобразователе на выходе все функционирует без трудностей. Если не перегружать конденсаторами частотники, то они служат долго.

На два электродвигателя хорошо подходят преобразователи Hyundai. Они имеют свою защиту от нагрева (тепловые реле), которая необходима на каждый мотор. Это определяется несколькими фактами:

1. Нагрузка неравномерно распределена. Электрический ток разной величины на обоих двигателях.
2. Наличие возможности выключения из работы одного мотора. Защита для мотора 0,8 кВт, встроенная в частотнике, не будет работать.

Рекомендуется делать равномерную нагрузку на частотник от обоих двигателей. Имеется ввиду нагрузка во время работы. Обрыв во время холостого хода нормально переносится преобразователем тока. При внезапном отключении напряжения питания пусковой выключатель, который коммутирует электродвигатель, отключался чаще, чем отключался частотник.

Lenze smd параллельное подключение двух электродвигателей

Если включить два электродвигателя параллельно к преобразователю частоты ESMD402L4TXA 4, то рекомендуется ставить тепловые реле для защищенности от токовых перегрузок. Для контролирования температуры необходимо поставить термодатчики.

Информация от инженеров: можно ли подключить два двигателя одновременно к частотнику?

1) Рекомендовано применять тепловые реле частотного преобразователя видов ТРП, РТТ, ТРН. Контакты, размыкающие эти реле, подсоединяются последовательным соединением к дискретному входу частотного преобразователя ESMD. Вход дискретный программируется функцией отключения из-за наружной поломки. Параметр имеет значение равное 10.

2) К таким частотникам допускается подключение тепловых реле. Они будут размыкать контакт при высокой температуре. При соединении двух датчиков контакты соединяются по последовательной схеме. Терморезисторы, термопары, датчики температуры не рекомендуются для применения.

Чаще всего при подключении двух электродвигателей к одному частотному преобразователю используют РТЛ тепловые реле, укомплектованные адаптером КРЛ, чтобы устанавливать их самому. Постоянно замкнутые контакты РТЛ теплового реле включены в цепь частотника Lenze. Постоянно разомкнутый контакт был подключен лампе сигнала при аварии электромотора.

Чтобы можно было соединить два электродвигателя параллельно, должны быть соблюдены законы:

• частота — напряжение, квадратичный закон;
• закон частота – напряжение с IR–компенсацией в автоматическом режиме.

Электрический ток частотника должен быть не менее суммы токов обоих электромоторов. Для этого используют наружную защиту тепловую для обоих двигателей с применением термореле или терморезисторов. Лучше между моторами и частотником установить фильтр выхода с функцией отсечки излишнего напряжения.

Наиболее применимы два варианта:

1. Моторы с одинаковой мощностью. После настраивания частотника характеристика крутящего момента не изменяется.
2. Электродвигатели с неодинаковой мощностью. Данные крутящего момента не оптимальные для двигателей.