intTypePromotion=1

Mô hình hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy

Chia sẻ: ViXuka2711 ViXuka2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
10
lượt xem
0
download

Mô hình hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trạm phát điện tàu thủy đảm bảo việc cung cấp năng lượng điện liên tục cho các phụ tải, hệ thống điện trên tàu thủy, theo từng chế độ công tác của tàu. Đặc điểm của phụ tải là hàm biến đổi ngẫu nhiên không theo quy luật, do đó đòi hỏi phải xây dựng hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy, để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, tối ưu về năng lượng, nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành khai thác và đảm bảo an toàn cho hàng hóa, thiết bị và con người.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Mô hình hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy

  1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TOÀN PHẦN TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY MODELOF FULL AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR MARINE ELECTRICAL POWER STATION HOÀNG ĐỨC TUẤN1, ĐINH ANH TUẤN1, NGUYỄN KHẮC KHIÊM2 1Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trạm phát điện tàu thủy đảm bảo việc cung cấp năng lượng điện liên tục cho các phụ tải, hệ thống điện trên tàu thủy, theo từng chế độ công tác của tàu. Đặc điểm của phụ tải là hàm biến đổi ngẫu nhiên không theo quy luật, do đó đòi hỏi phải xây dựng hệ thống điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy, để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, tối ưu về năng lượng, nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành khai thác và đảm bảo an toàn cho hàng hóa, thiết bị và con người. Từ khóa: Trạm phát điện tàu thủy, hệ thống điều khiển tự động. Abstract Marine electrical power station supplies continuous electrical power to the electrical loads, electrical systems on ships, according to each of the ships working mode. Features of the electrical loads is a function random variable and irregular, thus requiring building marine electrical power station full automaticcontrol systems to meet the increasing requirements for quality, optimal energy, improve economic efficiency in the operation and ensure the safety of goods, equipment and people. Keywords: Marine electrical power station, automatic control system. 1. Giới thiệu Trạm phát điện tàu thủy là nơi tập trung năng lượng điện, từ các máy phát điện và phân phối năng lượng đó đến các phụ tải. Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, thì hệ thống, thiết bị điện trên tàu thủy phát triển không ngừng, tăng nhanh về số lượng và đòi hỏi chất lượng điện năng ngày càng cao. Vì vậy, hệ thống cung cấp năng lượng điện có vai trò đặc biệt quan trọng đến hoạt động của con tàu, nếu việc cung cấp năng lượng điện bị gián đoạn sẽ làm ảnh hưởng đến hoạt động của con tàu, độ an toàn hàng hóa, thiết bị, cũng như tính mạng của các thuyền viên [1, 2]. Do đó, yêu cầu hệ thống cung cấp năng lượng điện luôn phải nghiên cứu để nâng cao khả năng cung cấp năng lượng, tin cậy và tối ưu trong từng chế độ hoạt động của con tàu. Bài báo đề cập đến việc xây dựng hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy,nhằm tự động điều khiển toàn phần trạm phát điện tàu thủy, nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo cung cấp năng lượng điện liên tục, tăng tính an toàn cho hệ thống điện năng tàu thủy. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các phần sau. 2. Chức năng và cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy 2.1. Chức năng của hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy Chức năng chính của hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy như sau: - Tự động khởi động tổ hợp máy phát điện khi tải nặng; - Tự động dừng tổ hợp máy phát điện khi non tải; - Hòa đồng bộ tự động các máy phát điện; - Ổn định tần số và phân chia tải tự động; - Khởi động máy phát điện ưu tiên khi xảy ra mất điện toàn tàu; - Khống chế tải nặng; - Bảo vệ cho trạm phát điện tàu thủy,… 2.2. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy Để thực hiện chức năng điều khiển tự động toàn phần trạm phát điện tàu thủy, hệ thống sẽ có cấu trúc phân tầng điều khiển đối với từng tổ hợp Diesel - máy phát điện và được tích hợp ở tầng cao hơn nhằm quản lý hoạt động của toàn trạm phát điện ứng với các chế độ hoạt động Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 29
  2. tương ứng [1, 2, 3, 5]. Kết cấu của hệ thống gồm bộ điều khiển cho từng tổ hợp Diesel - máy phát điện và kết nối mạng giữa chúng với nhau, được trình bày trong hình 1. L1 L2 L3 ETHERNET BT Satus ETHERNET 441 v 441 v 441 v 233KW 418A 233KW 418A 233KW 418A 440V G 50.0 HZ PMS 440V G 50.0 HZ PMS 440V G 50.0 HZ PMS 50.HZ 0.73 OPERATOR 50.HZ 0.73 OPERATOR 50.HZ 0.73 OPERATOR PANEL PANEL PANEL START CLOS 1st START 1st START 1st AUTO INC. MANU AUTO CLOSE INC. MANU AUTO AUTO CLOSE INC. MANU RUN E STBY RUN STBY RUN STBY 2nd 2nd 2nd DEC DEC DEC STBY STBY STBY STOP STOP STOP ACK ACK ACK HORN HORN HORN SYSTEM ON FAULT SYSTEM ON FAULT SYSTEM ON FAULT L1 L1 L1 Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block Request 1 Accept 1 Request 1 Accept 1 Request 1 Accept 1 L2 Consumer block Consumer block L2 Consumer block Consumer block L2 Consumer block Consumer block Request 2 Accept 2 Request 2 Accept 2 Request 2 Accept 2 Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block Consumer block L3 Request 3 Accept 3 L3 Request 3 Accept 3 PMS I/O MODULE L3 Request 3 Accept 3 PMS I/O MODULE Safety system PMS I/O MODULE Safety system Safety system shutdown shutdown shutdown Preferential Preferential Preferential Bus tie closed Bus tie closed Bus tie closed CB status Trip 1 CB status Trip 1 Preferential CB status Trip 1 CB open Preferential CB open CB open Preferential Trip 2 Trip status All generators Trip 2 Trip status All generators Trip status All generators Trip 2 Circuit CB CB Circuit CB CB Circuit CB CB Close CB Rev.power trip Abnormal trip Close CB Rev.power trip Abnormal trip Close CB Rev.power trip Abnormal trip Breaker 1 Open CB CB Short circuit trip CB Auto sync.fail Breaker 2 Open CB CB Short circuit trip CB Auto sync.fail Breaker 3 Open CB CB Short circuit trip CB Auto CB sync.fail CB CB CB CB CB Close status Close status Close status Engine CB Engine CB Engine CB running open running open running open Engine Engine Engine Engine Engine Engine L1 Start fail Inc.speed L1 Start fail Inc.speed L1 Start fail Inc.speed Ready Engine Ready Engine Ready Engine To start Dec.speed To start Dec.speed L2 Swdb/pms Engine L2 Swdb/pms Engine L2 To start Swdb/pms Dec.speed Engine select start select start select start L3 Engine Remote ctrl Engine stop L3 Engine Remote ctrl Engine stop L3 Engine Remote ctrl Engine stop L1 L1 L1 Current L1 Current L1 Current L1 generator generator generator L2 L2 L2 Current L2 Voltage Current L2 Voltage Current L2 Voltage generator generator generator generator generator generator L3 Current L3 Valtage L3 Current L3 Valtage L3 Current L3 Valtage generator busbar generator busbar generator busbar GEN GEN GEN 3 3 3 Start/stop Start/stop Start/stop INC./Dec INC./Dec INC./Dec Diesel Diesel Diesel Engine Running Engine Running Engine Running Remote Remote Remote Hình 1. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự động trạm phát điện tàu thủy Cấu trúc chung được đưa ra ở đây là một trạm phát điện bao gồm có ba tổ hợp Diesel - máy phát điện. Mỗi một tổ hợp Diesel - máy phát điện được điều khiển, giám sát bởi bộ điều khiển gồm “PMS I/O module” gắn bên trong các bảng điện có đầu vào, đầu ra để kết nối với động cơ diesel, máy phát điện, thanh cái và các aptomat. Các panel PMS điều khiển và các PMS I/O modul được nối với nhau bằng cáp truyền thông. Mỗi tổ hợp Diesel - máy phát điện có một màn hình hiển thị thân thiện với người dùng, để đọc các thông số của trạm phát điện, các nút điều khiển, cài đặt các thông số cho trạm phát điện và hiển thị thông số, trạng thái làm việc của tổ hợp máy phát điện. 3. Xây dựng chương trình điều khiển, giám sát cho trạm phát điện tàu thủy 3.1. Xây dựng thuật toán điều khiển a. Thuật toán tự động khởi động, tự động hòa đồng bộ [4] START 1 POWER SUPPLY AUTO SYNCHRO START INTERLOCK START DC24V POWER NORMAL MANUAL MODE SELECT SW LCD AUTO OR DC24V AUTO YL SYNCHRO POWER NO ACB YES READY TO RL ASD NO OPEN 3 SEC 60 SEC START AND ABNOR HEAVY LOAD NO OVER CURRENT NO YES YL NO YES DETECT DETECT YES STAND BY CONDITION NO YES SYNCHRO NORMAL AND DETECT AND NO 10 SEC YES SYNCHRO LCD PREF TRIP LCD MANUAL FAIL OR YES MODE SELECT SW INTERRUPTION ACB CLOSE SIGNAL YL AUTO ABNORMAL OR NO RESET 1ST ACB LCD STAND-BY NO CLOSE SIGNAL YES ACB ACB CLOSE LCD 3 TIMES NON CLOSE AND ACB YES ABNORMAL YL OPEN RL RESET ENGINE OF STAND-BY GEN START SIGNAL READY TO ACB YL CLOSE GL START OR 1ST STAND-BY LCD POWER CONTROL MANUAL AUTO SYNCHRO SWITCH STOP AUTO G/E START LCD AUTO NO within delay INTERRUPTION SYNCHRO OR LOAD SHARING & LOAD SHARING & FREQ CONTROL FREQ CONTROL YES START FAIL RL GEN GL RUN ABNORMAL YL RESET POWER SUPPLY BY PARA RUN NO VOLT BUILD-UP NO YES ABNORMAL 20 SEC YL (3SEC) RESET END YES 1 Hình 2. Thuật toán tự động khởi động, tự động hòa đồng bộ Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 30
  3. b. Thuật toán tự động chuyển tải, tự động dừng máy phát khi non tải [4] START GEN RUN WL POWER SUPPLY ACB CLOSE RL POWER CONTROL MANUAL INTERRUPTION SWITCH AUTO MANUAL MODE SELECT SW AUTO NO PARA RUN INTERRUPTION YES NO LIGHT LOAD GL ACB CLOSE AUTO STOP NO CANCEL SW YES [ON] RL ACB OPEN YES NO 30 SEC AUTO LOAD SHIFT YES STOP AUTO LOAD SHIFT AUTO LCD ENG IDLE RUNNING START LOAD SHIFT AUTO LCD LCD LOAD SHIFT FREQ CONTROL COOL DOWN NO YES HIGHT POWER 60 SEC DETECT POWER SUPPLY BY SINGLE RUN YES ENG STOP PB NO AND [ON] AUTO LOAD SHIFT OR NO STOP LOAD = HC SETUP DETECT AND (STARTER SIDE) NO AUTO YES SYNCHRO LCD 1ST FAIL OR LCD ACB CLOSE STAND-BY SIGNAL END AND YL ABNORMAL RESET ACB ENGINE OF STAND-BY NO CLOSE SIGNAL ACB ACB CLOSE LCD GEN START SIGNAL 3 TIMES NON CLOSE OR READY TO YL ABNORMAL START ACB YES YL RL RESET OPEN 1ST LCD STAND-BY ACB CLOSE GL OR G/E START NO INTERRUPTION AUTO SYNCHRO within delay OR 2 STOP YES START FAIL RL GEN LCD AUTO GL RUN SYNCHRO ABNORMAL YL RESET NO VOLT BUILD-UP NO YES ABNORMAL 20 SEC YL (3SEC) RESET YES 1 Hình 4. Thuật toán khống chế tải nặng Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 31
  4. d. Thuật toán tự động khởi động máy phát điện khi xảy ra mất điện toàn tàu [4] START START INTERLOCK DC24V POWER NORMAL DC24V YL ACB OF STAND-BY POWER POWER SUPPLY GEN CLOSE SIGNAL ACB READY TO RL OPEN START AND NO 1 YL NO YES ACB ACB CLOSE 1 SEC LCD NON CLOSE STAND BY CONDITION NORMAL YES ABNORMAL AND YL ACB RESET NO ALL ACB OPEN OPEN RL DETECT & BUS NO VOLT DETECT ACB MANUAL CLOSE GL MODE SELECT SW INTERRUPTION YES AUTO NO 1 SEC 1ST LCD AND STAND-BY YES ENGINE OF STAND-BY READY TO YL GEN START SIGNAL YES START ACB TRIP INTERRUPTION 1ST STAND-BY LCD NO G/E START NO within delay INTERRUPTION MANUAL OR POWER CONTROL SWITCH YES RL START FAIL GEN AUTO GL RUN ABNORMAL YL RESET FREQ CONTROL FREQ CONTROL NO VOLT BUILD-UP NO 20 SEC YES ABNORMAL YL (3SEC) RESET YES POWER SUPPLY BY SINGLE RUN 1 Hình 5. Thuật toán tự động khởi động máy phát điện khi xảy ra mất điện toàn tàu 3.2. Xây dựng chương trình điều khiển tự động, giám sát cho trạm phát điện tàu thủy Để xây dựng chương trình điều khiển, chọn cấu hình phần cứng dựa trên số lượng đầu vào ra số, tương tự. Cấu hình phần cứng được lựa chọn bao gồm CPU 216, 02 Module DI16, 02 Module DO16, 02 Module AI, 02 Module AO của hãng Siemens. Chương trình điều khiển tự động cho trạm phát điện tàu thủy được lập trình trên phần mềm STEP 7. Giao diện giám sát, điều khiển được thiết kế trên màn hình cảm ứng hãng Delta. Được trình bày trên hình 6, 7, 8, 9, 10. Hình 6. Giao diện giám sát chính Hình 7. Giao diện MENU chính Hình 8. Màn hình hiển thị lịch sử báo động Hình 9. Màn hình đồ thị điện áp máy phát Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 32

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản