發(fā)電機功率限制的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】陸地電動鉆機的動力源來自于發(fā)電機。目前陸地電動鉆機主要以40、50電動鉆機為主，其中50鉆機配置3臺發(fā)電機，70電動鉆機配置4臺發(fā)電機。目前使用的發(fā)電機有CAT 3152A、CAT 3512B、還有濟柴的190這三種型號。在現(xiàn)場實際打鉆時，根據(jù)實際的負荷量決定發(fā)電機的并網(wǎng)個數(shù)。但由于有時現(xiàn)場的突發(fā)事件或操作人員的疏忽，當(dāng)負荷量超過發(fā)電機的額定功率時，發(fā)電機會跳網(wǎng)，這樣會對發(fā)電機造成損壞，甚至影響工作的正常進行，所以功率限制是非常必要的。本文以C型發(fā)電柜、CAT 3512B發(fā)電機為例，利用ModBus轉(zhuǎn)ProfiBus協(xié)議總線橋讀取發(fā)電機的有功功率，并進行PLC編程，當(dāng)達到發(fā)電機額定功率時進行功率限制，以免出現(xiàn)發(fā)電機跳閘和影響打鉆的現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】功率限制；ProfiBus協(xié)議；ModBus協(xié)議

0.引言

陸地電動鉆機的動力源來自己于發(fā)電機，每臺發(fā)電機都有規(guī)定的額定功率，不可能無限提供能量。當(dāng)發(fā)電機所帶負荷量超過其額定功率的時候，發(fā)電機會自動跳網(wǎng)，以免長時間超負荷工作對發(fā)電機造成損壞。發(fā)電機跳網(wǎng)和損壞都是我們不愿意看到的現(xiàn)象，跳網(wǎng)會影響鉆井的正常進行，嚴重的話甚至?xí)l(fā)生事故，發(fā)電機損壞會影響其使用壽命。為避免操作人員的疏忽或其它原因，針對這種現(xiàn)象進行保護，對發(fā)電機的功率進行限制。

本文以C型發(fā)電柜、CAT 3512B發(fā)電機為例，具體分析如何實現(xiàn)發(fā)電機的功率限制。C型發(fā)電柜上的科邁控制器本身可以讀取發(fā)電機的實時參數(shù)，當(dāng)然也包括發(fā)電機的有功功率。利用ModBus轉(zhuǎn)ProfiBus協(xié)議總線橋?qū)l(fā)電機的有功功率讀取到觸摸屏上，并對其進行編程，從而對其進行功率限制。

由于現(xiàn)場負荷量最大的是泥漿泵，所以當(dāng)發(fā)電機的功率大于等于預(yù)設(shè)值時，首先進行聲光報警，提醒操作人員，再將泥漿泵泵沖逐漸的減小，直至發(fā)電機功率小于預(yù)設(shè)值。經(jīng)現(xiàn)場試驗，此種方法可行，且效果明顯。

1.功率限制系統(tǒng)的硬件組成

發(fā)電機功率限制控制系統(tǒng)硬件組成如圖1.1所示。科邁控制器顯示發(fā)電機功率，并通過ModBus轉(zhuǎn)ProfiBus協(xié)議總線橋?qū)l(fā)電機功率讀取，并顯示在觸摸屏上。

2.系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)

2.1發(fā)電機功率的讀取

利用系統(tǒng)功能函數(shù)SFC14讀取發(fā)電機實時功率，通訊地址為W#16#108，如圖2.1所示。

當(dāng)一號發(fā)電機并網(wǎng)時，則讀取其功率。MW0為SFC14執(zhí)行的返回值，當(dāng)MW0值為0時，說明該系統(tǒng)功能塊正確執(zhí)行，若返回值為非零值，則需查看相應(yīng)的錯誤代碼。MW2存儲的是讀取發(fā)電機的實時功率值。

總線橋組態(tài)如圖2.2所示。

如圖所示，地址2是以總線橋為主站，科邁控制器為從站的從站地址，地址263為ModBus地址，即發(fā)電機有功功率地址，此地址根據(jù)產(chǎn)品手冊可以查到。若要讀取發(fā)電機電流值，則需輸入相應(yīng)的ModBus地址252。

2.2 功率限制的實現(xiàn)

功率限制的實現(xiàn)大致分2個步驟：

（1）將讀取到的發(fā)電機實時功率與設(shè)定功率進行比較，若大于等于設(shè)定功率，則需對其進行限制；

（2）若滿足第一個條件，將泥漿泵的泵沖遞減，直至低于設(shè)定功率，并報警。

功率比較梯形圖如圖2.3所示。

如圖所示，當(dāng)發(fā)電機實時功率大于等于設(shè)定功率時，置位功率超限報警。

當(dāng)功率超限時，第一要聲光報警，以引起操作人員的注意；第二要將泥漿泵的泵沖遞減。如圖2.4、2.5所示。

如圖所示，當(dāng)功率超限時，泵沖以2秒鐘的時間間隔遞減，遞減數(shù)為5沖。當(dāng)然時間間隔和泵沖遞減數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設(shè)定。當(dāng)泵沖遞減到發(fā)電機的實時功率小于設(shè)定功率時，消除報警。

3.總結(jié)

本文主要介紹了陸地電動鉆機功率限制的實現(xiàn)方法。經(jīng)試驗，當(dāng)實際負荷量超過發(fā)電機的額定功率時，在PLC程序中有效的對其進行保護，避免了對發(fā)電機的損傷，也使現(xiàn)場工作正常進行提供了保障。

【參考文獻】

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