石油钻机发电系统

二、发电机组控制柜主要技术指标及特色 • 调速器输出信号为:0-200mA、正向;
• • • • • • • • • • • 转速范围:1500r/m-6000r/m 频率稳定度（稳态）:≤0.5% 频率降（稳态）：≤3% 瞬态频率差：≤10% 频率恢复时间：≤2S 调压器励磁电压输出为:DC 0-130V 调压器励磁电流输出为:DC 0-30A 电压稳定度（稳态）:≤1% 瞬态电压差：≤15% 电压恢复时间：≤2.5S 无功均衡为机组额定的≤±3%
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常见问题解析
常见问题解析
• • • • • • • • • 1.1 发电机组的并网操作 欲将处在空载运行状态的机组并入交流母线上运行，按如下操作。 (1)“发电机主开关”Q1的显示已储能状态，且开关处于分闸位臵，参考下图。 (2) 操作“运行开关”S1至“并网”位臵。 (3) 等待“电源管理器”发出合闸指令，Q1自动闭合，柜门上并网指示灯H4亮。 警告：禁止在“发电机主开关”Q1上直接操作合闸按钮，直接合闸将导致系统运行不稳定，或者可能造成 机组设备的损坏。 1.1 发电机组的解列停机操作 需停掉一台机组时。操作“运行开关”S1由并网旋至满速，主开关将自动分闸，待电压降至40V左右然后使 运行开关旋至怠速，等待机组冷却后运行开关旋至停机位臵。打开柜门关掉UPS电源开关。 注意:当发电机组停机时，务必将发电机组控制柜上的“运行开关”旋至“停机”位臵，关掉UPS电源以保证 蓄电池不放电。特别是存储运输过程中必须保证“运行开关”处在“停机”位臵，否则蓄电池的电能将被耗 尽。
依据发电机额定电流整定 2.5倍发电机额定电流 ≥95%发电机额定功率
• 电流限制:
≥95%发电机额定电流
• 三、项目的部件构成及关键技术 调速器
正向动作型 ( 分正向和反向动作型两种 , 正向型 : 执行器的输出大小和控制器的输出 电流成正比反向型则成反比)电子调速器 2301A，与CAT35系列柴油机、执行器以及测 速磁头共同组成速度调节系统。以达到柴油 机转速稳定即发电机频率稳定的目的。
提供稳定的直流电源，有效克服进线电源的电
压波动及谐波干扰。
• 电源监视器
多功能电力监视仪表，实时在线监视电源三
相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功 率因数等等；通信配有RS—485标准接口，远程 异地显示电源参数；各种故障报警：相序亦转、 过/低电压、过/低电流、过/低频率、有功/无功 功率过输出、三相电压/电流不平衡率、电压/电 流谐波等。其结构简单、安装方便，是一个功能
•
四、主要技术经济考核指标
目前国内发电控制系统大体分为模拟控制型和全数字型。模拟控制型是基于 传统的发电控制理论，采用三极管、电阻电容等元器件组成模拟系统，优点 是控制理论非常成熟，从第一代电驱动钻机开发使用至今已有几十年了。缺
点是电子元器件种类和数量较为繁多，结构非常复杂，装配和安装调试都很
烦琐，也不便于用户的保养维修。全数字型发电系统是近几年来在国内逐步 发展起来的新一代控制系统，将国外先进的技术和电子元器件同国内发电控 制系统相结合，具有性能稳定、结构紧凑、控制简单、维护方便等诸多优点， 正逐步取代传统的发电控制系统。 • 发电柜单套造价约为15万元左右，销售价格为30万元左右；每台钻机需3～4 套发电柜，利润可达45 ～60万元；以年产量20套钻机计算年利润可达900万 元。
• 有功均衡为机组额定的≤±3%
保护(超出保护值断路器跳闸)：
• • • • • • • • 过电压: 欠电压: 欠频率: 逆功率: 过电流: 短路： 功率限制: +20% -15% -10% -7% 延时1s 延时1s 延时1s 延时1s 延时1s
• 过频率:
+10% 延时1s
励磁过流 150%
全面的监视仪表。
• 变压器
发电控制系统变压器根据其各自功能 不同分为：励磁变压器、测量变压器、反
馈变压器、同期变压器、电源变压器；它
们在系统中各自实现自己的作用。
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1 发电机组 1.1 启动前的准备 启动前，首先按柴油机起动规程检查油、汽、水及柴油机各个有关部件。 然后按以下规程检查: (1) 打开柜门，合上UPS电源开关，操作“运行开关”S1至“怠速”位臵， 投控制电源，“电源管理器”屏幕闪烁，调压器、PLC、电力仪表均有电源 指示。 (2)柜中X2端子排上11＃、16＃直流电压应大于DC20V。。 (3)“发电机主开关”Q1应处在“断开”位臵。 1.2 起机 在准备工作完全就绪后，按如下规程进行操作。 (1)打开压缩空气阀门，操作气动按钮，柴油机自动升速至怠速值。 (2) 经柴油机怠速运转一段时间后，操作“运行开关”S1至“满速”位臵， 柴油机转速应升至额定值。 (3) 操作“运行开关”S1至“发电”位臵。 (4) 观察“电力仪表”P，三相电压为600V。 (5) 观察“电力仪表”P，频率为50Hz。 (6) 发电机“运行”灯H1亮，此时发电机处在空载运行状态。
50HZ，从而满足系统的要求，使系统能够稳定
的运行。
• 电源管理器
数字式电源管理器SPM-D11是一款微处 理控制技术的同步装臵，它可以和Woodward 或其他品牌的调速器和调压器相兼容，适于 单相或三相交流发电机。具有断路器Q1控制、
负荷自动分配和功率因数的控制功能，以及
发电机组保护功能。 它是一个综合的发电机组管理模块。用 于管理发电机组如同步检定、有功和无功均 衡、保护发电机过/欠电压、超/低频率、逆 功、减功率以及过载等。
• PLC可编程逻辑控制器
西门子S7-200系列PLC具有体积小、扩展性强、价格低廉等优点， 可完美的满足小规模的控制要求。 它是发电控制系统的逻辑控制中心，实现柴油发电机的由停机到怠 速、满速、发电、并网的控制切换。可实现系统的紧急停车、故障报警、 运行指示等功能。
• ABB空气断路器
发电系统输出供电断路器，ABB SACE公司 制造的低压空气断路器是当今市场上能找到的
2301A可以和伍德沃德的SPM-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ11同步器负荷
传感器及其他发电控制设备相匹配，可实现 几台并网机组之间有功负荷均衡。
• 调压器
数字调压器采用西门子6RA70系列直流调速 装臵，用以控制发电机励磁电流的大小，与电 子调速器2301A共同构成一个转速电流的双闭环 系统，从而在系统负荷发生波动时，能够使发 电机的电压稳定在600V，电网的频率稳定在
最顶级的产品。具有结构坚固、安全可靠、完
善的智能保护功能等诸多优点，根据系统需要， 断路器配有电动机储能装臵，由PLC控制合闸/ 分闸，无须人工操作。在正常状态下，只需操 作门板上一个旋钮开关，就可以控制发电机的 启动发电、并网合闸。
• 稳压电源
包括AC220V稳压电源UPS及DC24V开关电源。 UPS电源进线安装了交流滤波器，为6RA70直流 调速装臵提供稳定纯净的交流电源，确保发电 机励磁电流可稳定控制；开关电源为控制系统
发电机组常见问题解析
答辩人:于洋 孙德磊 王跃 杨东
装备制造总公司电气公司工程调试部 二○○八年八月
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发电控制系统是石油钻机的动力来源,是钻机 一、概述 发电机组控制系统，其主要功能是对柴油发电机
电控系统的重要组成部分; •
组进行控制，具体的控制对象是柴油机转速和发 电机电压，同时对发电机组的运行进行测量监视 和安全保护。