CN104929785A - 电连接控制系统的起动方法 - Google Patents

Abstract

一种电连接控制系统的起动方法，包括柴油发电机组、电动机及负载组成的系统、控制该系统的电连接控制系统，该方法为：1）起动柴油机使其满足带负载的条件后将柴油机的转速调至额定转速的55％～70％；2）调节电连接控制器初始电压上升斜率为30s~60s；3）合闸，发电机开始发电；电动机起动，其电压和频率和发电机相一致；4）当电动机转速达到额定转速的60%后，增加柴油机转速到额定值；此时电动机转速也同步上升，到达额定转速，起动成功。本发明在柴油发电机组等有限容量独立供电时启动能达发电机组额定功率85％～90％的大型设备，从而使用户产品的制造成本大大下降。

Description

电连接控制系统的起动方法

技术领域

    本发明涉及一种起动方法，具体指一种柴油发电机组等有限容量独立供电时大型设备的起动方法。

背景技术

随着我国现代工业的发展，大型设备在工程船等由柴油发电机组独立供电的系统中越来越多，功率也在逐步增大，起动这些大型设备按照传统方法在不增大柴油发电机组功率的情况下是相当困难。譬如现有技术中首先起动柴油发电机组，使柴油发电机输出电压到额定值，检查运行正常后，合配电柜的断路器或接触器起动大型设备。这些大型设备大部分是电动机带水泵或泥浆泵，电动机的直接全压起动电流一般是电动机额定电流的6～7倍，即使增加降压起动（Y-Δ转换方式、水电阻、自藕变压器等）装置，起动电流也在电动机额定电流的两倍以上，这就要求增加柴油发电机组的功率，或用变频器起动，可使起动电流降至电动机额定电流的1.5倍以下，对于几千千瓦的变频器价格相当昂贵，会大大增加用户产品的制造成本。

发明内容

本发明提供一种电连接控制系统的启动方法，使柴油发电机组起动达发电机组额定功率85％～90％的大型设备，从而使用户产品的制造成本大大下降。

为此，本发明所采用的技术方案为：

一种电连接控制系统的起动方法，包括柴油发电机组、电动机及负载组成的系统、控制该系统的电连接控制系统，该方法为：

1）起动柴油机使其满足带负载的条件后将柴油机的转速调至额定转速的55％～70％；

2）调节电连接控制器初始电压上升斜率为30s~60s；

3）合闸，发电机开始发电；电动机起动，其电压和频率和发电机相一致；

4）当电动机转速达到额定转速的60%后，增加柴油机转速到额定值；此时电动机转速也同步上升，到达额定转速，起动成功。

本发明在柴油发电机组等有限容量独立供电时启动能达发电机组额定功率85％～90％的大型设备，从而使用户产品的制造成本大大下降。

附图说明

    图1为本发明实施例的电连接控制系统原理图；

图2 为本发明实施例电连接控制器的功能图；

图3 为本发明实施例电连接控制器的接线图；

图4为本发明实施例电连接控制器的输入输出接口示意图；

图5为本发明实施例系统连接图；

图6 为本发明实施例发电机电压输出值示意图。

具体实施方式

下面以3500立方米绞吸挖泥船为例对本发明进行详细的说明。

这个系统中柴油机功率为3200PS（约2352kW）；发电机额定功率2300kW，额定电压3150V，额定电流527A；电动机额定功率2000kW，额定电压3000V，电流454.2A；泥浆泵2000Kw；其连接方式见图5。该系统的电连接控制系统的电路图如图1所示，与传统的无刷同步发电机励磁装置相同。

所述电连接控制系统中的电连接控制器是电连接控制装置的核心,几乎所有的控制功能都由它完成。下面就电连接控制器的各项功能和参数进行详细说明。

1、电连接控制器面板功能见图2所示:

1) 【电压】按钮带灯：控制器工作于频率／电压调节方式.U/F=常数。

2) 【显示】按钮：查看控制器运行参数，按一下显示一项，可循环显示，查看完成应将显示内容调为标准显示模式：机端电压、给定参考或者励磁电流、控制输出。显示参数见表1。

3) 励磁断线：灯亮，指示励磁PT断线。

4) 仪表断线：灯亮，指示仪表PT断线。

5)系统无压：灯亮，指示同步发电机PT低于85V或断线。

6) 启励失败：灯亮，指示启励不成功。按“启动”按钮,10s后, 同步发电机电压仍然低于额定电压30%时发此信号，输出闭锁脉冲。面板“启励失败”信号灯亮。延时30s，此信号退出，可重新启动。

7)欠励保护：灯亮,励磁电流小于最低励磁电流限制。

8) 排强投入：灯亮,解除因外部故障引起的强励,限制到额定励磁电流。

9) 顶值限制：灯亮，指示励磁电流超过强励励磁电流时限制励磁电流。

10) 过励限制：灯亮，指示励磁电流超过1.1倍额定励磁电流时按反时限特性控制励磁电流。

11) V/Hz限制：灯亮，发电机频率低于25Hz发此信号，将自动逆变灭磁停机,此功能主要是保护柴油机,转速太低时不可以带负载。正常运行时同步发电机电压和频率成正比,50Hz对应同步发电机额定电压,以达到电动机的降压和变频起动。

12) 本机工作：灯亮，表示本调节器工作正常。

13) 本机正常：灯亮，表示本调节器工作正常。

注意:当 “本机工作”“本机正常”都熄灭时，控制器的“误强励保护”动作或控制器出现故障。

14) 【复位】按钮：控制器复位,控制器运行中，非试验状态，不得对其操作。

15) 键盘插口：插入W-KEY-16键盘可用作参数修改。

2、电连接控制器的接线端子见图3所示。所有的接线必须严格按要求完成,特别是同步信号有严格的相序要求,输入输出接口有关信号见示意图4。

3、电连接控制器的参数设置

插入W-KEY-16键盘，按下“MODE”键即可进入参数设置方式。设置参数符号及说明见表2 。

参数设置时，首先按“MODE”键进入设置模式，励磁电流显示区显示参数符号，控制输出显示区全黑，按“P”键调出参数值，再按“∧”键或“∨”键调整到所需设置的参数符号，直接按数字键键入所需数值，此时符号显示区的“=”变为“C”，若所需设置值为负数时，按“C”键使符号显示区第四位为“—”号，确认无误后，按“SET”键，当符号显示区的“C”变为“=”后表示参数已正确写入。再按“∧”键或“∨”键调整其它参数，或按“MODE”键返回工作参数显示方式。在参数设置显示方式下，按面板上的显示键也可返回工作参数显示方式。

注释1：——FU：频率电压比例系数，即系数乘以频率为电压给定值。设值范围0.01-2.50。例如：频率为50Hz，系数为2.00，则电压给定值为100.0。正常设置值为2。

3.1主要参数计算方法:

励磁电压与整流桥交流侧线电压的关系为：

U_L=1.35U₂COSα        

式中：

U_L—励磁电压；

U₂--整流桥交流侧线电压；

α—可控硅的控制角；

通过上述公式可以计算出可控硅在各种工作状态下的控制角α的余弦值。

COSα= U_L/1.35U₂    

例如：U_L=53V，U₂=100V时，

     COSα= U_L/1.35U₂ = 53/1.35×100 = 0.1307；   α= 82.5^o

此时可控硅的控制角的余弦值0.1307，我们将0.1307乘以100等于13.07作为限制值来限制可控硅控制角不大于82.5^o。考虑到线损和管压降一般乘以110。

1) Ud：强励控制量

强励控制角的余弦值COSα_Q =Id×U_Le/1.35U₂  

式中：Id —强励倍数；

U_le—额定励磁电压；

U₂—整流桥交流侧线电压

强励控制量Ud=110×COSα_Q

2) Ut：额定控制量

额定控制角的余弦值      COSα_e= U_Le/1.35U₂ 

额定控制量      Ut=110×COSα_e         

3) U0：空载控制量

空载控制角的余弦值  COSα_o= U_L0/1.35U₂

空载控制量      U0=110×COSα_o      

4) Id：强励倍数—即励磁系统顶值电压（电流）与额定励磁电压（电流）之比。

5) It：强励时间—即发电机允许强励的时间

6) LE：励磁电流额定

按实际的额定电流大小设置。

7) UE：启励电压预置

该值为自动启励时的终值，按实际要求进行设定（百分数）。

8) tU：启励建压速度

    tU越大，建压越快，建压时间越短；tU越小，建压越慢，建压时间越长。此值根据实际情况进行合理设置。

其余参数都根据给定范围或实际偏差进行设定,使系统达最佳运行就可以。

 3.2电连接控制系统运行操作规程：

1）    电动机所带泥浆泵沉入水下（负载）。

2）    合电动机断路器或接触器。

3）    起动柴油机转速至额定转速的55％、60%或70％，（相当于降低起动频率）。

4）    调节电连接控制器电压上升斜率为30S、35S、40S、45S、50S或60S。（第一次设定值为30S，电压到额定60%时的时间）。

5）    合电连接控制起动系统合闸按钮。

6）    发电机开始发电（电压从0~60%Ue逐渐上升，电动机开始起动，电压和频率和发电机一致，详见图6）。

7）    电动机转速到额定转速60%后，增加柴油机转速到额定。

8）    电动机转速也同步上升，到达额定转速，起动成功。

9）    系统进入正常工作状态。

第一次起动如果起动电流太大，增大电连接控制起动器电压上升斜率即可。

 3.3本发明现场起动性能测试结果

3.3.1,带负载起动, 现场测试记录数据见表3、表4、表5

4与传统起动方式比较（2000KW-3KV Ie=454.2A四极异步电动机）：

a) 直接全压起动方式： Iq=2725A（6 Ie，参考电机设计课本，很少用，要求电源容量12000KVA）。

b) 自耦变压器起动方式：Iq=1635A（3.6 Ie，自耦变压器价格与电动机价格相当，船内体积有限,电源的容量至少7200KVA）。

c）水电阻起动方式： Iq=1135A左右（电流大小与电解液浓度有关，现场试验最小为2Ie，船上不可用，船体摆动导致电解液溢漏，不安全，水电阻柜每台4万，电源容量至少4000KVA.）。

d)变频器起动方式：Iq=454.2A（可调，2000KW ABB变频器价格250万）。

e)本发明起动方式：Iq=1.5 Ie（可调，不增加任何硬件和成本）。

综上分析对比，本发明是一种变频和降压相结合的综合起动方式，起动电流Iq可以控制在1.5Ie以内，不增加任何硬件和成本，只改变发电机励磁控制器程序，使其满足以上起动要求即可，起动完成后一切都与常规发电机励磁控制器一样运行，为用户节省成本，节省船体的占用体积，提高发电机励磁控制柜的出厂价格，实现双赢。

Claims (1)

1.一种电连接控制系统的起动方法，包括柴油发电机组、电动机及负载组成的系统、控制该系统的电连接控制系统，其特征在于：该方法为：

1）起动柴油机使其满足带负载的条件后将柴油机的转速调至额定转速的55％～70％；

2）调节电连接控制器初始电压上升斜率为30s～60s；

3）合闸，发电机开始发电；电动机起动，其电压和频率和发电机相一致；

4）当电动机转速达到额定转速的60%后，增加柴油机转速到额定值；此时电动机转速也同步上升，到达额定转速，起动成功。