海上某平台应急发电机控制系统升级改造①
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作者:顾建伟 李瑞 蒋林
摘 要：海上某平台应急发电机随平台建立而配套使用，已经使用10多年，因设备故障等原因对其控制盘进行过多次线路改动，存在控制盘实际接线与电气图纸不符的问题，导致出现故障后现场无法有效排查故障。同时盘内控制方式为老式控制模式，元件繁杂，使用年限较长，陆续出现老化现象，导致故障率高，并且很多元件已经更新换代，采购困难。因此，该平台应急发电机控制系统进行了改造升级，在解决当前使用问题的基础上，增加了相关的通讯接口预留给海上设备智能化管理。
关键词：机组控制 励磁调节 可编程逻辑
中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）05（b）-0039-02
1 应急发电机参数
应急发电机组本体安装在无人平台上层甲板的应急发电机电机间，机组配电系统则安装在应急开关间。机组采用了重庆康明斯生产的NTA855-G1柴油机与无锡斯坦福生产的HCM434C1 船用发电机配套组成。机组整体参数如下：
型号：CCFJYZ150-1500HL
额定功率：170kW
额定电压：AC400V
额定转数：1500 rpm
额定电流：308A
相数和接法：三相三线制
额定功率因数：0.8（滞后）
现场控制盘与机组分开安装，它为机组的监测和控制的中心，安装于应急发电机房旁边的低压开关间。
2 主控制器升级
为尽量缩短现场改造时间，根据原机组控制盘尺寸和功能，重新设计新控制盘，陆地功能调试完成后发往现场进行整体更换。原机组主控制器为Woodward easygen1000控制器，升级改造为Basler DGC2020ES控制器。
新控制器具有以下功能特点：
（1）发电机控制;
（2）发动机及发电机保护;
（3）自动检测发电机配置 ;
（4）极其牢靠完全塑封设计;
（5）7个可编程输入接点;
（6）可编程模拟发动机传送器 ;
（7）事件记录（非易失性存储器可存30组事件）;
（8）启动、运行、预启动继电器和4个可编程输出。
3 励磁调节器升级
原发电机组使用Stamford MX321模拟量励磁调节器安装于机组电球接线箱内，只能实现简单的调节，响应速度较慢，在复杂的电力系统中会显得力不从心。
升级后使用的是Basler DECS-150数字式励磁调节器，并将其集成于机组控制盘内，避免振动过高造成元器件损坏。
新的励磁调节器具有以下优势：
（1）智能化：数字式励磁调节器拥有各類通讯接口，非常方便与PMS等电源管理系统实现智能化电网;
（2）扩展性能强：软件配置可以灵活配置调节器参数，使得励磁系统能方便扩展功能和产品系列化实现，而模拟量励磁调节器要扩展功能需要增加硬线;
（3）响应性能：数字式励磁采用的是微机处理方式，其响应性能远优于模拟式调节器，并且灵活的PID设置，可根据实际应用优化;
（4）可靠性：带自检测功能，直接开关量进行外部调节，无需电动电位器，不会造成励磁输出越变故障，进一步提高了整个电力系统的稳定性;
（5）维护性：其通用的标准网络协议可方便实现远程监控，同时事件记录和故障录波功能也极大便利对系统的监控和维护;
（6）保护功能：数字式励磁调节系统具有完整的保护功能，包含发电机端电压、发电机频率、励磁机电流限制、励磁机二极管监测、PT断线检测等。
4 进排风百叶窗控制改造
原百叶窗控制全部用继电器线路进行，线路较多。升级后，部分百叶窗控制逻辑由主控制器可编程逻辑块实现，减少继电器数量以及布线。
此外，新系统中增加百叶窗故障检测和关机延时关窗功能。
5 其他功能改造
电压微调：因原励磁调节器为模拟量式，外部电压微调只能为电阻调节;升级改造后DECS-150励磁调节器电压微调信号为开关量调节。原位于低压盘上的电压微调旋钮需要更改为三位旋钮开关。
电池充电器：电池充电器更换为国产的Smartgen BACM2420浮充电板，小巧轻便同时三段式浮充充电方式对蓄电池的使用寿命有进一步提升。
报警及参数显示：新控制系统几乎所有的报警及机组参数都接入到控制器里面，方便实现远程监控，大部分报警和参数可通过控制器LED屏显示。
远程通信：DGC-2020ES控制器预留有Modbus 485接口，DECS-150励磁调节器具有Modbus TCP和Modbus 485接口，第三方设备可方便监控机组和励磁参数。
操作：机组操作与原系统保持一致，方便操作人员快速上手。
6 结语
某平台应急发电机组控制系统升级改造后，采用更先进和智能化的产品，解决了原控制系统故障排查时间长，元件老化和部分停产无法采购的问题，保障了海上电力供应的可靠性、稳定性。
此外，系统增加的通用第三方通讯接口为海上平台设备智能化提供了基础。
参考文献
[1] 李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] 刘冬冬，陈翠和，陈斌，等.基于PLC的海洋石油平台应急发电机组控制系统[J].中国船造，2012（S2）：8-9.
[3] 刘冬冬，李汪洋.海油石油平台应急发电机组控制系统优化设计[J].石化技术，2016（1）：3-4.
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