石油鉆機發(fā)電系統(tǒng)分解課件

1、發(fā)電機組常見問題解析 裝備制造總公司電氣公司工程調試部二八年八月答辯人:于洋 孫德磊 王躍 楊東一、概述發(fā)電控制系統(tǒng)是石油鉆機的動力來源,是鉆機電控系統(tǒng)的重要組成部分;發(fā)電機組控制系統(tǒng)，其主要功能是對柴油發(fā)電機組進行控制，具體的控制對象是柴油機轉速和發(fā)電機電壓，同時對發(fā)電機組的運行進行測量監(jiān)視和安全保護。二、發(fā)電機組控制柜主要技術指標及特色調速器輸出信號為:0-200mA、正向;轉速范圍:1500r/m-6000r/m頻率穩(wěn)定度（穩(wěn)態(tài)）:0.5%頻率降（穩(wěn)態(tài)）：3%瞬態(tài)頻率差：10%頻率恢復時間：2S調壓器勵磁電壓輸出為:DC 0-130V調壓器勵磁電流輸出為:DC 0-30A電壓穩(wěn)定度（穩(wěn)態(tài)

2、）:1%瞬態(tài)電壓差：15%電壓恢復時間：2.5S有功均衡為機組額定的3%無功均衡為機組額定的3%保護(超出保護值斷路器跳閘)：過電壓: +20% 延時1s欠電壓: -15% 延時1s過頻率: +10% 延時1s欠頻率: -10% 延時1s逆功率: -7% 延時1s勵磁過流 150% 延時1s過電流: 依據(jù)發(fā)電機額定電流整定短路： 2.5倍發(fā)電機額定電流功率限制: 95%發(fā)電機額定功率電流限制: 95%發(fā)電機額定電流三、項目的部件構成及關鍵技術調速器 正向動作型(分正向和反向動作型兩種,正向型:執(zhí)行器的輸出大小和控制器的輸出電流成正比反向型則成反比)電子調速器2301A，與CAT35系列柴油機、

3、執(zhí)行器以及測速磁頭共同組成速度調節(jié)系統(tǒng)。以達到柴油機轉速穩(wěn)定即發(fā)電機頻率穩(wěn)定的目的。2301A可以和伍德沃德的SPM-D11同步器負荷傳感器及其他發(fā)電控制設備相匹配，可實現(xiàn)幾臺并網(wǎng)機組之間有功負荷均衡。 調壓器 數(shù)字調壓器采用西門子6RA70系列直流調速裝置，用以控制發(fā)電機勵磁電流的大小，與電子調速器2301A共同構成一個轉速電流的雙閉環(huán)系統(tǒng)，從而在系統(tǒng)負荷發(fā)生波動時，能夠使發(fā)電機的電壓穩(wěn)定在600V，電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定在50HZ，從而滿足系統(tǒng)的要求，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。 電源管理器 數(shù)字式電源管理器SPM-D11是一款微處理控制技術的同步裝置，它可以和Woodward或其他品牌的調速器和調壓器

4、相兼容，適于單相或三相交流發(fā)電機。具有斷路器Q1控制、負荷自動分配和功率因數(shù)的控制功能，以及發(fā)電機組保護功能。 它是一個綜合的發(fā)電機組管理模塊。用于管理發(fā)電機組如同步檢定、有功和無功均衡、保護發(fā)電機過/欠電壓、超/低頻率、逆功、減功率以及過載等。PLC可編程邏輯控制器 西門子S7-200系列PLC具有體積小、擴展性強、價格低廉等優(yōu)點，可完美的滿足小規(guī)模的控制要求。 它是發(fā)電控制系統(tǒng)的邏輯控制中心，實現(xiàn)柴油發(fā)電機的由停機到怠速、滿速、發(fā)電、并網(wǎng)的控制切換。可實現(xiàn)系統(tǒng)的緊急停車、故障報警、運行指示等功能。ABB空氣斷路器 發(fā)電系統(tǒng)輸出供電斷路器，ABB SACE公司制造的低壓空氣斷路器是當今市場上

5、能找到的最頂級的產(chǎn)品。具有結構堅固、安全可靠、完善的智能保護功能等諸多優(yōu)點，根據(jù)系統(tǒng)需要，斷路器配有電動機儲能裝置，由PLC控制合閘/分閘，無須人工操作。在正常狀態(tài)下，只需操作門板上一個旋鈕開關，就可以控制發(fā)電機的啟動發(fā)電、并網(wǎng)合閘。 穩(wěn)壓電源 包括AC220V穩(wěn)壓電源UPS及DC24V開關電源。UPS電源進線安裝了交流濾波器，為6RA70直流調速裝置提供穩(wěn)定純凈的交流電源，確保發(fā)電機勵磁電流可穩(wěn)定控制；開關電源為控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源，有效克服進線電源的電壓波動及諧波干擾。電源監(jiān)視器 多功能電力監(jiān)視儀表，實時在線監(jiān)視電源三相電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等等；通信配有RS

6、485標準接口，遠程異地顯示電源參數(shù)；各種故障報警：相序亦轉、過/低電壓、過/低電流、過/低頻率、有功/無功功率過輸出、三相電壓/電流不平衡率、電壓/電流諧波等。其結構簡單、安裝方便，是一個功能全面的監(jiān)視儀表。變壓器 發(fā)電控制系統(tǒng)變壓器根據(jù)其各自功能不同分為：勵磁變壓器、測量變壓器、反饋變壓器、同期變壓器、電源變壓器；它們在系統(tǒng)中各自實現(xiàn)自己的作用。常見問題解析1 發(fā)電機組1.1 啟動前的準備 啟動前，首先按柴油機起動規(guī)程檢查油、汽、水及柴油機各個有關部件。然后按以下規(guī)程檢查: (1) 打開柜門，合上UPS電源開關，操作“運行開關”S1至“怠速”位置，投控制電源，“電源管理器”屏幕閃爍，調壓器

7、、PLC、電力儀表均有電源指示。 (2)柜中X2端子排上11、16直流電壓應大于DC20V。 (3)“發(fā)電機主開關”Q1應處在“斷開”位置。1.2 起機在準備工作完全就緒后，按如下規(guī)程進行操作。(1)打開壓縮空氣閥門，操作氣動按鈕，柴油機自動升速至怠速值。(2) 經(jīng)柴油機怠速運轉一段時間后，操作“運行開關”S1至“滿速”位置，柴油機轉速應升至額定值。(3) 操作“運行開關”S1至“發(fā)電”位置。(4) 觀察“電力儀表”P，三相電壓為600V。 (5) 觀察“電力儀表”P，頻率為50Hz。(6) 發(fā)電機“運行”燈H1亮，此時發(fā)電機處在空載運行狀態(tài)。常見問題解析1.1 發(fā)電機組的并網(wǎng)操作欲將處在空載

8、運行狀態(tài)的機組并入交流母線上運行，按如下操作。(1)“發(fā)電機主開關”Q1的顯示已儲能狀態(tài)，且開關處于分閘位置，參考下圖。(2) 操作“運行開關”S1至“并網(wǎng)”位置。(3) 等待“電源管理器”發(fā)出合閘指令，Q1自動閉合，柜門上并網(wǎng)指示燈H4亮。 警告：禁止在“發(fā)電機主開關”Q1上直接操作合閘按鈕，直接合閘將導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，或者可能造成機組設備的損壞。1.1 發(fā)電機組的解列停機操作 需停掉一臺機組時。操作“運行開關”S1由并網(wǎng)旋至滿速，主開關將自動分閘，待電壓降至40V左右然后使運行開關旋至怠速，等待機組冷卻后運行開關旋至停機位置。打開柜門關掉UPS電源開關。注意:當發(fā)電機組停機時，務必將發(fā)電機組控制柜上的“運行開關”旋至“停機”位置，關掉UPS電源以保證蓄電池不放電。特別是存儲運輸過程中必須保證“運行開關”處在“停機”位置，否則蓄電池的電能將被耗盡。四、主要技術經(jīng)濟考核指標 目前國內發(fā)電控制系統(tǒng)大體分為模擬控制型和全數(shù)字型。模擬控制型是基于傳統(tǒng)的發(fā)電控制理論，采用三極管、電阻電容等元器件組成模擬系統(tǒng)，優(yōu)點是控制理論非常成熟，從第一代電驅動鉆機開發(fā)使用至今已有幾十年了。缺點是電子元器件種類和數(shù)量較為繁多，結構非常復雜，裝配和安裝調試都很煩瑣，也不便于用戶的保養(yǎng)維修。全數(shù)字型發(fā)電系統(tǒng)是近幾年來在國內逐步發(fā)展起來的新一代控制系統(tǒng)，將國外先進的技