CN110836145A - 双燃料发电机一键预约自动转气控制系统及控制方法 - Google Patents

双燃料发电机一键预约自动转气控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，其特征在于它包括船舶自动控制和监测系统、LNG控制系统、PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统。船舶自动控制和监测系统发出一键预约自动转气命令后，船舶自动控制和监测系统采集双燃料发电机控制系统，PMS电站管理系统，LNG控制系统信号，经过来船舶自动控制和监测系统的信号处理模块处理，规避发电机本身控制系统的设计缺陷及并车过程中功率波动的不利因素，实现发电机从柴油转换到气体模式的自动转换功能。实现发电机的一键预约转气功能，降低环境污染船员劳动强度。

Description

双燃料发电机一键预约自动转气控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于船舶设备的自动控制领域，具体涉及一种双燃料(柴油/天然气)发电一键预约自动转气系统逻辑功能设计的实现。
背景技术
传统的船用发电机通常使用柴油或者重油作为内燃机的燃料，驱动发电机产生电能，向船舶设备供电，不存在复杂的燃料切换功能。随着人们保护环境意识的增强，很多国家已经或者将要设置船舶排放限制区。为了应对这些要求，船舶使用清洁的天然气作为能源已越来越被船东所青睐。由于双燃料发电机从油模式向天然气模式转换限制条件较多,某知名品牌双燃料发电机在实际项目执行过程中出现显如下问题：
1，发电机起动后还未合闸时，发电机在条件还未达成的状况下，发出了转气允许信号，随即消失。
2，各条件达成后，气体转换允许信号发出，船舶的自动控制及监控系统给出转气命令，发电机在接收到转气命令信号后，气体转换信号随即消失，无法判断转气允许信号消失是终止转气还是正在转气。
3，双燃料发电负荷要达到发电机额定功率的20％以上才能从燃油模式转为燃气模式。发电机与其他发电机并网进行功率分配的过程中会出现功率突升，超过20％额定负荷，然后降到20％额定功率之下的状况，有些工况在功率分配过程中可能反复出现在20％额定功率点附近来回波动的状况，发电机仅被动接收一个4-20mA的模拟量信号，无法判断功率分配平衡后是否能满足功率需求，造成发电机气体转换允许信号不断允许、消失，发电机无法自动转气，只能由船员至机旁手动转换为气体模式。
如果实现发电机在条件允许的任何工况下都能自动转气，以上三个问题必须解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在预约了气体模式后，当转气条件达成后，让发电机在任何工况下均能自动转换为气体模式运行，实现发电机的一键预约转气功能，降低船员的劳动强度。
技术方案：
本发明首先公开了一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，它包括船舶自动控制和监测系统、LNG控制系统、PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统；其中：
－船舶自动控制和监测系统：采集LNG控制系统、PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统的信号，并进行转气命令的输出；
－LNG控制系统：提供LNG系统准备好信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制；
－PMS电站管理系统：提供发电机主开关合闸信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制；
－双燃料发电机控制系统：提供发电机气体转换允许信号以及发电机的状态和报警信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制。
优选的，所述船舶自动控制和监测系统包括触摸屏人机界面、信号处理单元、信号采集模块和信号输出模块，触摸屏人机界面实现船员监控及气体模式预约；信号采集模块实现转气所必须信号的采集；信号处理单元实现逻辑判断及控制；信号输出模块实现转气命令的输出。
具体的，所述信号采集模块采集：LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号、发电机主开关合闸信号、发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号和发电机停止状态信号。
本发明还公开了一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，基于所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，它包括以下步骤：
S1、操作船舶自动控制和监测系统，发出一键预约转气命令；
S2、船舶自动控制和监测系统采集LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号；
S3、PMS电站管理系统向船舶自动控制和监测系统发出发电机主开关合闸信号；判断是否同时接收到发电机气体转换允许信号和发电机主开关已合闸并延时信号，是则输入RESET功能块的A输入端；
S4、判断船舶自动控制和监测系统是否接收到发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号、发电机停止状态信号中的任何一个信号，是则输入RESET功能块的B输入端；
S5、判断船舶自动控制和监测系统是否同时接收到RESET功能块、一键预约转气命令、LNG系统准备好信号的输出，是则发出船舶自动控制和监测系统预约转气命令到双燃料发电机控制系统；
其中：RESET功能块包括两路输入A和B，一路输出C，当输入A为1，输入B为0则输出C输出1，此后无论A如何变化C始终输出为1，直至B输入为1，C方能恢复为0。
具体的，S1中，由船舶自动控制和监测系统的触摸屏人机界面的一键预约转气软按钮触发一键预约转气命令。
具体的，S2中，由船舶自动控制和监测系统的信号采集模块采集LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号。
具体的，S3中，PMS电站管理系统向船舶自动控制和监测系统的信号采集模块发出发电机主开关合闸信号。
具体的，S4中，判断船舶自动控制和监测系统的信号采集模块是否接收到发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号、发电机停止状态信号中的任何一个信号，是则输入RESET功能块的B输入端。
具体的，S4中，由船舶自动控制和监测系统的信号输出模块发出船舶自动控制和监测系统预约转气命令到双燃料发电机控制系统。
本发明的有益效果
船舶自动控制和监测系统的人机界面发出一键预约自动转气命令后，船舶自动控制和监测系统的信号采集模块采集双燃料发电机控制系统，PMS电站管理系统，LNG控制系统信号，经过船舶自动控制和监测系统的信号处理模块处理，规避发电机本身控制系统的设计缺陷及并车过程中功率波动的不利因素，实现发电机从柴油转换到气体模式的自动转换功能。同时根据发电机的各种故障状况及运行状况，及时复位船舶自动控制和监测系统发出转气命令，当故障解除后发电机可实现再次自动转换气体模式。实现发电机的一键预约转气功能，降低环境污染船员劳动强度。
附图说明
图1为本发明的双燃料发电机一键预约自动转气控制系统单线图。
图2为本发明的双燃料发电机一键预约自动转气控制系统的控制方法逻辑图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
结合图1，一种双燃料(柴油/天然气)发电机一键预约自动转气控制系统，它包括船舶自动控制和监测系统，LNG控制系统，PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统。
船舶自动控制和监测系统包括用于船员监控及气体模式预约的触摸屏人机界面①，用于逻辑判断及控制的信号处理单元②，用于转气所必须信号采集的信号采集模块③以及用于转气命令输出地信号输出模块④。此系统采集各相关系统数据，进行逻辑控制，输出转气命令。
LNG控制系统⑤提供LNG系统准备好信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制。
PMS电站管理系统⑥提供发电机主开关合闸信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制。
双燃料发电机控制系统⑦提供发电机气体转换允许信号以及发电机的状态和报警信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制。
结合图2一种用于本发明的双燃料(柴油/天然气)发电机一键预约自动转气控制系统逻辑功能。基于本发明所述的一种双燃料(柴油/天然气)发电机一键预约自动转气控制系统，具体包括以下逻辑功能：
在船舶自动控制和监测系统触摸屏人机界面①按下预约转气命令键，发出(1)一键预约转气命令；
船舶自动控制和监测系统信号采集模块③采集(1)一键预约转气命令；
船舶自动控制和监测系统信号采集模块③采集(2)LNG系统准备好信号；
船舶自动控制和监测系统信号采集模块采③集(3)发电机气体转换允许信号；
船舶自动控制和监测系统信号采集模块③采集(4)发电机主开关合闸信号。
发电机主开关合闸信号(4)经过船舶自动控制和监测系统信号处理单元②进行200秒延时，避开双燃料发电机控制系统⑦在发电机起动过程中发出的无意义转气允许信号以及发电机在并网合闸过程中功率突增突减的状况。当(3)发电机气体转换允许信号及(4)发电机主开关合闸信号经过200秒延时信号同时满足时，通过船舶自动控制和监测系统信号处理单元②触发RESET模块输出。(RESET功能块为两路输入A和B，一路输出C。当输入A为1，输入B为0则输出C输出1，此后无论A如何变化C始终输出为1，直至B输入为1，C方能恢复为0。此功能解决发电机进入转气流程中及转气成功后(3)发电机气体转换允许信号消失的缺陷。)
当以上条件均满足时，通过船舶自动控制和监测系统信号处理单元②处理后，经过信号输出模块④输出(9)船舶自动控制和监测系统预约转气命令到双燃料发电机控制系统⑦。
当(1)一键预约转气命令，(2)LNG系统准备好信号，任意一个变为0时，或者当船舶自动控制和监测系统信号采集模块③同时采集(5)发电机快速切换到燃油模式信号，(6)发电机自动切换到燃油模式信号，(7)发电机SHD(故障停车)信号以及(8)发电机停止状态信号，当这四个故障、状态信号任意一个触发时，将会直接复位掉RESET的输出，避免故障状态下RESET功能块一直输出。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，其特征在于它包括船舶自动控制和监测系统、LNG控制系统、PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统；其中：
－船舶自动控制和监测系统：采集LNG控制系统、PMS电站管理系统以及双燃料发电机控制系统的信号，并进行转气命令的输出；
－LNG控制系统：提供LNG系统准备好信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制；
－PMS电站管理系统：提供发电机主开关合闸信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制；
－双燃料发电机控制系统：提供发电机气体转换允许信号以及发电机的状态和报警信号至船舶自动控制和监测系统，参与自动转气功能逻辑控制。
2.根据权利要求1所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，其特征在于所述船舶自动控制和监测系统包括触摸屏人机界面、信号处理单元、信号采集模块和信号输出模块，触摸屏人机界面实现船员监控及气体模式预约；信号采集模块实现转气所必须信号的采集；信号处理单元实现逻辑判断及控制；信号输出模块实现转气命令的输出。
3.根据权利要求2所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，其特征在于所述信号采集模块采集：LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号、发电机主开关合闸信号、发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号和发电机停止状态信号。
4.一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，基于权利要求1－3任一项所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制系统，其特征在于它包括以下步骤：
S1、操作船舶自动控制和监测系统，发出一键预约转气命令；
S2、船舶自动控制和监测系统采集LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号；
S3、PMS电站管理系统向船舶自动控制和监测系统发出发电机主开关合闸信号；判断是否同时接收到发电机气体转换允许信号和发电机主开关已合闸并延时的信号，是则输入RESET功能块的A输入端；
S4、判断船舶自动控制和监测系统是否接收到发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号、发电机停止状态信号中的任何一个信号，是则输入RESET功能块的B输入端；
S5、判断船舶自动控制和监测系统是否同时接收到RESET功能块、一键预约转气命令、LNG系统准备好信号的输出，是则发出船舶自动控制和监测系统预约转气命令到双燃料发电机控制系统；
其中：RESET功能块包括两路输入A和B，一路输出C，当输入A为1，输入B为0则输出C输出1，此后无论A如何变化C始终输出为1，直至B输入为1，C方能恢复为0。
5.根据权利要求4所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，其特征在于S1中，由船舶自动控制和监测系统的触摸屏人机界面的一键预约转气软按钮触发一键预约转气命令。
6.根据权利要求4所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，其特征在于S2中，由船舶自动控制和监测系统的信号采集模块采集LNG系统准备好信号、发电机气体转换允许信号。
7.根据权利要求4所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，其特征在于S3中，PMS电站管理系统向船舶自动控制和监测系统的信号采集模块发出发电机主开关合闸信号。
8.根据权利要求4所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，其特征在于S4中，判断船舶自动控制和监测系统的信号采集模块是否接收到发电机快速切换到燃油模式信号、发电机自动切换到燃油模式信号、发电机SHD信号、发电机停止状态信号中的任何一个信号，是则输入RESET功能块的B输入端。
9.根据权利要求4所述的一种双燃料发电机一键预约自动转气控制方法，其特征在于S4中，由船舶自动控制和监测系统的信号输出模块发出船舶自动控制和监测系统预约转气命令到双燃料发电机控制系统。
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