книги / Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации

цепи: + 6 и —12 в. В двух других стабилизированных блоках цепи —25 в являются вспомогательными и не стабилизированы.

Стабилизация напряжения в блоках предусмотрена для того, чтобы исключить влияние колебания напря­ жения питающей сети и повысить надежность работы элементов системы автоматизации. Все блоки питания снабжены защитой, исключающей их выход из строя при аварийных режимах в цепях нагрузки. Электриче­ ское соединение блоков питания с внешними цепями осуществлено при помощи штепсельных разъемов по два контакта на каждую цепь — в целях дублирования и повышения надежности соединений. Основные техни­ ческие данные блоков питания приведены в табл. 9.

§6. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

ИУПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Исполнительные устройства предназначены для вы­ полнения функций управления пуском, остановкой, за­ щиты, блокировки и обслуживания по команде, получа­ емой от системы автоматизации. Они воздействуют непосредственно на объект автоматизации электроагре­ гатов через регулирующий или какой-либо промежуточ­ ный орган. В системах автоматизации дизель-электри- ческих агрегатов применяют электромеханические, ме­ ханические и электропневматические исполнительные устройства и механизмы.

В качестве исполнительных устройств используют электродвигатели, электромагниты, клапаны и устрой­ ства пусковых и вспомогательных систем электроагре­ гата, коммутационные аппараты силовых цепей и цепей автоматического управления. В электроагрегатах АДА-100, АСДА-100, АДА-200 и АСДА-200 на дизелях 1Д-6 и 1Д-12 использованы электродвигатели постоян­ ного тока МУ-320 напряжением 27 в и мощностью 250 вт. В электроагрегатах АДА-30 и АСДА-30 на ди­ зелях СМД-11Б применены электродвигатели постоян­ ного тока МН-145А, работающие при напряжении 24 в и потребляющие ток б а. Эти электродвигатели исполь­ зованы для автоматического и дистанционного регули­ рования скорости вращения дизелей. На некоторых электроагрегатах установлены электродвигатели пере­

101

менного тока, например ЗАСМ-400, рассчитанные на напряжение 110 или 220 в и скорость вращения 1150 об/мин.

За последнее время в автоматизированных электро­ агрегатах, особенно небольшой мощности, начинают отказываться от дистанционного регулирования скорости вращения первичного двигателя. Это вызвано тем, что на современных дизелях устанавливают совершенные регуляторы оборотов, которые обеспечивают поддержа­ ние скорости вращения с высокой точностью при изме­ нении нагрузки от нуля до номинальной.

Электромагниты применяют в стоп-устройствах, ко­ торые, в свою очередь, используют в системах автома­ тической остановки электроагрегатов. Практически в электроагрегатах предусматривают два вида автомати­ ческой и дистанционной остановки: нормальную и ава­ рийную. Нормальную остановку осуществляют рабочим стоп-устройством, воздействующим на рейку топливного насоса или стоп-золотник по импульсу от системы авто­ матизации или при оперативном управлении электро­ агрегатом. В этом случае прекращается подача топлива в цилиндры двигателя, и электроагрегат останавли­ вается.

Аварийную остановку электроагрегата осуществляют при помощи аварийного стоп-устройства, воздействую­ щего на воздушную заслонку, установленную во всасы­ вающем патрубке двигателя. При срабатывании стопустройства по импульсу от системы аварийной защиты (например, при «разносе» дизеля) воздушная заслонка перекрывает всасывающий патрубок и прекращает до­ ступ воздуха в цилиндры дизеля. Электр оагрегат оста­ навливается. Аварийное стоп-устройство является также дублирующим при нормальной остановке электроагре­ гата. В случае отказа в срабатывании стоп-устройства нормальной остановки через определенное время (обыч­ но 15—20 сек) система автоматизации подает импульс на аварийное устройство, которое и останавливает электроагрегат.

Основным элементом стоп-устройства является электромагнит, который приводит в движение рычаж­ ный механизм, воздействующий на регулирующий орган. На электроагрегатах старых выпусков широко приме­ нялись электромагниты РС-41, рассчитанные на напря­

102

в систему охлаждения дизеля; слива воды; термоогра­ ничительные для масляных холодильников; клапаны си­ стем пуска сжатым воздухом; дозаторов масла и т. д. В качестве привода в этих клапанах также использова­ ны электромагниты переменного, и постоянного тока.

Например, известны электромагнитные разрешающие пусковые клапаны ЭМРК с диаметрами условного про­

и 50 мм и рабочее давление жидкости до 3 кГ/см2. Пол­ ный перечень исполнительных устройств дизельной автоматики и их техническая характеристика приведены в,ГОСТе 11102—64.

К исполнительным механизмам электроагрегатов относят также коммутационные аппараты силовых це­ пей и цепей управления, а также насосы и вентиляторы, обслуживающие агрегат и его вспомогательные устрой­ ства. В качестве коммутационных аппаратов силовых цепей электроагрегатов применяют автоматические выключатели, контакторы и магнитные пускатели. Наи­ более широкое применение находят в электроагрегатах автоматические выключатели АК, АП, А3100, АВ, кон­ такторы КМ, ТКД, КН и КП, магнитные пускатели П, ПП, ПМТ и ПА. В цепях управления и сигнализации применяют различного типа выключатели, ключи управ­ ления, командоконтроллеры, кнопки управления, уни­ версальные переключатели, путевые и конечные выклю­ чатели, автоматы защиты сетей и т. п. [5, 7].

Управление исполнительными устройствами, как правило, осуществляют при помощи электрических ре­ ле, которые своими контактами замыкают или размы­ кают электрические цепи питания рабочих катушек устройств и тем самым включают их в работу или пре­ кращают их действие.

Электропитание исполнительных механизмов осу­ ществляют от аккумуляторной батареи, служащей ис­ точником оперативного напряжения (12 и 24 в) для всей системы автоматизации. В электроагрегатах, где дизели имеют стартерный пуск, обычно предусматри­ вают две аккумуляторные батареи: стартерную и для питания цепей автоматизации.

104

Это вызвано тем, что при пуске электроагрегата в период работы стартера происходит большое снижение напряжения на питающей аккумуляторной батареи (до 50% и более). В результате не обеспечивается нормаль­ ное питание цепей автоматизации при таком снижении напряжения, и электроагрегат практически не работает. Попытки повысить надежность питания системы автома­ тизации на период работы электростартера введением специальных стабилизирующих устройств не дали поло­ жительных результатов.

В электроагрегатах со стартерным пуском исполь­ зование общей аккумуляторной батареи для питания электростартера и цепей автоматизации возможно лишь в том случае, когда элементы системы автоматизации не функционируют в момент пуска дизеля (например,

вэлектроагрегатах первой степени автоматизации). Электроагрегаты, имеющие дизели с воздушным

пуском, для питания цепей автоматизации снабжают аккумуляторной батареей напряжением 24 в. Система автоматизации стационарных электроагрегатов может получать питание от сети постоянного тока электростан­ ции. В последнем случае аккумуляторные батареи не входят в комплект электроагрегатов, а надежность пи­ тания системы автоматизации зависит от надежности работы 'сети постоянного тока электростанции. Для за­ ряда аккумуляторных батарей применяют зарядные ге­ нераторы постоянного тока, устанавливаемые на дизе­

Предварительные замечания. Условия эксплуатации автономных электроагрегатов и передвижных электро­ станций весьма разнообразны; они работают нередко на открытом воздухе в различных климатических и метеорологических условиях. Обслуживающий персонал, как правило, менее квалифицирован по сравнению с персоналом стационарных электростанций большой мощности. Перечисленные обстоятельства заставляют обращать особое внимание на обеспечение безопасного обслуживания этих источников электропитания.

105

Основной технической причиной электротравматизма является повреждение электрической изоляции электро­ агрегата, кабельной сети или цепей потребителей отно­ сительно земли или корпуса и, как следствие, возник­ новение опасного напряжения на нетоковедущих ме­ таллических частях. Наиболее часты повреждения элек­ трической изоляции в цепях потребителей электроэнер­

зывают случайное электрическое соединение одной фа­

Двойным замыканием на землю (корпус) называют случайное электрическое соединение двух фаз с частями установки или с землей.

При однополюсных и двойных замыканиях между корпусом электроустановки и землей появляется напря­ жение. Если человек коснется при этом корпуса уста­ новки, то ту часть напряжения в цепи замыкания, воз­ действию которой подвергается его тело, называют напряжением прикосновения.

Опасным для персонала аварийным режимом счи­ тают такой режим работы электротехнической установ­ ки, при котором напряжение между корпусом и землей превышает 24 в в установках переменного тока частотой 50—400 гц и 50 в в установках постоянного тока.

Появление опасного напряжения прикосновения зависит от ряда обстоятельств и прежде всего от вы­ бранного режима нейтрали. У электроагрегатов и пере­ движных электростанций нейтраль может быть изоли­ рованной или глухо заземленной.

Изолированной нейтралью называют нейтраль гене­ ратора, не присоединенную к заземляющему устройству

1 Электротехническая установка состоит из источника электро­ питания, подключенных к нему потребителей и связывающей их кабельной сети.

106

или присоединенную к нему через аппараты, имеющие большое сопротивление.

Глухо заземленной нейтралью называют нейтраль генератора, присоединенную к заземляющему устройст­ ву непосредственно или через малое сопротивление. Нейтраль может оказаться глухо заземленной и в том случае, когда у источника нейтраль не соединена с землей, а у потребителя нулевой провод присоединен к корпусу.

Анализ возможных аварийных режимов показывает, что изолированная нейтраль более предпочтительна. В установках с изолированной нейтралью однофазные прикосновения и однополюсные замыкания при сохра­ нении высокого сопротивления изоляции двух других фаз не представляют опасности для обслуживающего персонала. Только двойные замыкания на корпус в этих установках опасны для персонала. Даже высокое сопро­ тивление изоляции третьей фазы в этом случае не ме­ няет положения. Двойное замыкание должно быть ликвидировано быстродействующим защитным отклю­ чающим устройством.

Таким образом, система с изолированной нейтралью при наличии устройств постоянного контроля состояния изоляции относительно земли и защитного отключения обеспечивает безопасность эксплуатации автономных электроагрегатов, передвижных электростанций, потре­ бителей и кабельных сетей.

уже 'опасно для обслуживающего персонала.

Если при изолированной нейтрали защитное отклю­ чение 'должно срабатывать только в случае двойного замыкания, то при заземленной нейтрали каждое одно­ полюсное замыкание требует отключения. Таким обра­ зом, система с изолированной нейтралью является пред­ почтительнее и с .точки зрения .надежности электро­ снабжения.

Защитное заземление. До недавнего времени в ка­ честве 'основной меры защиты обслуживающего пер­ сонала электроагрегатов, передвижных электростанций и их потребителей применяли защитное заземление, со­ здающее между корпусом элемента установки и землей

107

электрическое соединение столь малого сопротивления, при котором параллельное присоединение человека к той же цепи при замыкании токоведущих частей на заземленный корпус не может вызвать протекание че­ рез тело человека опасного по величине тока.

Однако в практике нередко возникали случаи, когда защитное заземление .из заземлителей, имеющихся в комплекте электроагрегата i (особенно передвижной электростанции), -не выполняло своих функций. Вели­ чина сопротивления растеканию одиночного заземлителя передвижной электростанции колеблется в очень широких пределах :(от десятков до тысяч ом) в зави­ симости от удельного сопротивления грунта. Установка и извлечение большого количества заземлителей при возможных перемещениях электростанций является за­ труднительным.

Кроме того, защитное действие заземления сказы­ вается только при однополюсном замыкании, когда токи замыкания невелики. Наконец, защитное зазем­ ление не может сигнализировать о появлении однопо­ люсного замыкания, которое остается незамеченным, что может привести к появлению двойного замыкания и возникновению опасного для персонала аварийного режима.

Сопротивление заземляющего устройства замеряют измерителями МС-07 и М-1103. Величина сопротивления заземляющего устройства для передвижной электро­ станции не должна быть более '25 ом.

Нередко при эксплуатации 'электроагрегатов, кото­ рые вместе с 'потребителями образуют систему с глухо заземленной нейтралью, применяют систему защитного заземления (зануление), при которой металлические корпусы элементов установки соединены с заземленной нейтралью. Зануление превращает однополюсное замы­ кание на корпус в однофазное короткое замыкание, ко­ торое приводит к срабатыванию защиты. В тех случаях, когда вследствие аварийного режима установка стано­ вится заведомо электроопасной, а перерыва в работе для устранения неисправности сделать нельзя, даль­

нейшую эксплуатацию допускают только с использова­ нием индивидуальных защитных средств.

Постоянный контроль изоляции и защитное отключение. Постоянный контроль изоляции позволяет преду­

108

предить обслуживающий персонал о снижении сопро­ тивления изоляции относительно земли и тем самым предотвратить развитие аварийного режима лз одно­ полюсного замыкания, безопасного при изолированной нейтрали, в двойное замыкание, опасное для персонала.

Экспериментальными исследованиями установлено, что для обеспечения безопасной работы персонала со­ противление изоляции относительно земли всей рабо­ тающей установки в целом (при отсутствии устройств для компенсации емкостных токов утечки) должно быть ие менее величин, приведенных в табл. 10.

В последние годы нашей промышленностью разра­ ботаны и серийно производятся два прибора постоян­ ного контроля состояния электрической изоляции уста­ новки относительно земли в процессе ее работы: ПКИ

иМ-143. Приборы постоянного контроля изоляции ПКИ

иМ-143 предназначены для установки в электроагрега­

тах и передвижных электростанциях напряжением 230 и 400 в: ПКИ при частоте 50 гц, а М-143 при частоте 50—400 гц.

Приборы контролируют сопротивление изоляции от­ носительно земли всей установки в целом (источника электрической энергии, его потребителей и переносных кабельных сетей). Их следует устанавливать на элек­ троагрегате и подключать непосредственно на выходе генератора до главного коммутирующего аппарата.

Действие приборов основано на принципе наложе­ ния оперативного постоянного тока на переменный. На рис. 36 приведена принципиальная схема измерения сопротивления изоляции методом наложения постоян­

на

ного тока на переменный. Величина постоянного тока /, протекающего через измерительный прибор уШ , зави­ сит от напряжения источника постоянного тока и обще­ го сопротивления изоляции всех фаз установки относи­ тельно земли Rym (сопротивление утечки).

Если напряжение источника постоянного тока ста­ бильно, то ток зависит только от величины общего сопротивления изоляции. Поэтому измерительный при­

Прибор ПКИ позволяет наблюдать за состоянием: электрической изоляции установки относительно земли по килоомметру в течение всего времени эксплуатации,, а снижение сопротивления изоляции ниже допустимогопредела вызывает сигнал. Приборы ПКИ выпускают в двух модификациях: ПКИ-1 и ПКИ-2.

Прибор ПКИ-1 состоит из четырех элементов: рилоомметра, устройства контроля изоляции, кнопки провер­ ки и сигнальной лампы. Прибор этой модификации предназначен для установки в распределительные

и кнопкой проверки и сигнальной лампы. Прибор этой модификации является переносным; .его используют в качестве приставки к электроагрегатам,, не имеющим

110