柴油發(fā)電機組控制器在老舊船舶上的應(yīng)用

王德豐 曾林林

摘 要：文章分析了老舊船舶柴油發(fā)電機組在大負荷下存在油溫、水溫、轉(zhuǎn)速高等問題，以及所存問題帶來的危害性，通過引進柴油發(fā)電機組控制器，對柴油機油溫、水溫、轉(zhuǎn)速進行監(jiān)控，在油溫、水溫、轉(zhuǎn)速突變的情況下，自動切斷柴油機油門，對柴油發(fā)電機實行保護。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機組 控制器 油溫 水溫 轉(zhuǎn)速過高

1.引言

如何讓柴油機安全可靠的運轉(zhuǎn)，動力輸出持續(xù)均衡應(yīng)用于生產(chǎn)中，需要管理人員對柴油機運行規(guī)律科學合理的掌控， 對柴油機運行參數(shù)的有效控制，尤其是關(guān)鍵性運行參數(shù)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫的控制。

2.轉(zhuǎn)速、油溫、水溫過高的危害

（1）柴油機轉(zhuǎn)速過高。柴油機轉(zhuǎn)速過高俗稱柴油機“飛車”，當發(fā)生“飛車”后，隨著柴油機轉(zhuǎn)速的增高，氣缸內(nèi)溫度不斷升高，活塞的膨脹量增加，活塞連桿組各零件運動加劇，負荷增大，超過其強度極限后，發(fā)生打壞缸體、連桿折斷、曲軸斷裂等嚴重事故。“飛車”不僅造成柴油機零部件損壞，而且可能由于發(fā)電頻率的飛增，對電網(wǎng)上機電設(shè)備造成嚴重的損害，更可能危及管理人員的人身安全，所以柴油發(fā)電機組一般嚴禁“飛車”。

（2）油溫、水溫過高的危害。油、水，作為柴油機的冷卻介質(zhì)，有些柴油機只有滑油冷卻機器，有些柴油機通過水冷卻滑油，滑油冷卻機器的方式進行冷卻。正常工作時，冷卻水的溫度一般應(yīng)保持在75～90℃，機油溫度一般控制在45～65℃。如果冷卻介質(zhì)的溫度過高，就會使冷卻系統(tǒng)的功能降低或喪失。柴油機在工作時，氣缸內(nèi)氣體溫度高達1800～2000℃，而燃燒產(chǎn)生的熱能中只有30%～40%轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，約有20%～25%被冷卻系統(tǒng)帶走。冷卻介質(zhì)溫度過高對柴油機的影響：①加速零件磨損。②零件配合間隙被破壞，強度下降。③充氣量減少，功率降低。

3.海口航標處船舶柴油發(fā)電機組現(xiàn)狀

目前，海口航標處海巡1750船、海巡17057船、海巡17056船3艘作業(yè)船舶，老舊柴油發(fā)電機組共7臺，如下：

迄今，海巡17057船2004年6月建造，船齡11年，海巡17056船1999年1月，船齡16年， 海巡1750船11月建造，船齡18年。各船舶柴油發(fā)電機組設(shè)備老化嚴重，單臺發(fā)電機組最大輸出功率遠低于額定功率，故障期處于浴盆曲線的耗損期，配件失效率隨時間的的延長而急速增加，設(shè)備維護保養(yǎng)間隔時間大大縮短。具體情況如下：

（1）無保護裝置，警報系統(tǒng)簡陋。按照船舶規(guī)定：凡標定功率大于220kW的船用主機和船用柴油發(fā)電機組應(yīng)裝設(shè)超速保護裝置，以防止船舶主機轉(zhuǎn)速超過120%標定轉(zhuǎn)速和柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速超過115%標定轉(zhuǎn)速。我處最大的中標船海巡1750船的柴油發(fā)電機組的單臺功率為90kW，按此規(guī)定，無需安裝自動保護裝置；另我處柴油發(fā)電機組船舶自動化程度較低，警報設(shè)施簡陋，對運行參數(shù)的監(jiān)控，僅僅只有油溫、水溫、轉(zhuǎn)速，其他運行參數(shù)無法通過傳感器獲得，且報警設(shè)施僅僅傳送到集控室這一級，無整船警報系統(tǒng)，人員一旦離開機艙，就無法聽到警報聲。

（2）海水泵皮帶易斷，張緊輪易松。柴油發(fā)電機組通過凸輪軸帶動皮帶驅(qū)動海水泵轉(zhuǎn)動供給海水，皮帶通過張緊輪讓海水泵轉(zhuǎn)輪與柴油發(fā)電機凸輪軸緊密配合，發(fā)電機運行時，皮帶因高速旋轉(zhuǎn)摩擦，經(jīng)常斷帶，張緊輪松動打滑等現(xiàn)象，導(dǎo)致海水泵供水量不足，冷卻系統(tǒng)熱量傳遞平衡破壞，淡水、滑油無法得到冷卻，機器軸瓦、缸套無法得到冷卻而燒壞原動機。

（3）突變大負荷，易引起轉(zhuǎn)速、油溫、水溫升高。我處柴油發(fā)電機組設(shè)備老化比較嚴重，單臺功率輸出低于標定功率。以海巡1750船為例，單臺發(fā)電機功率為90kW。一般情況下，負荷超過90kW*85%，發(fā)電機組才需要并電運行，現(xiàn)機器設(shè)備老化嚴重，一般超過50kW，就需增機并電運行。吊標作業(yè)、靠離碼頭情況，一般兩臺發(fā)電機并電運行。高負荷運行對發(fā)電柴油機的影響是巨大的，聲音沉重，轉(zhuǎn)速，排溫，油溫，水溫急劇升高，機器磨損加劇。而當大負荷突增/突減時，老化的機械調(diào)速器將出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象，即大負荷來臨，轉(zhuǎn)速增高，突然大負荷卸除，轉(zhuǎn)速更高，甚至飛車。

4.柴油發(fā)電機組控制器的介紹

海口航標處針對上述柴油發(fā)電機組設(shè)備老化嚴重，無保護裝置的，發(fā)電機設(shè)備全憑人力值守，負荷突變，來不及關(guān)油門停機保護機器這種現(xiàn)象，深感油溫高、水溫高、轉(zhuǎn)數(shù)高帶來危害的嚴重性，綜合分析了各運行參數(shù)在大負荷時的變化情況，認識到抓住關(guān)鍵性運行參數(shù)的重要性，即柴油發(fā)電機的水溫、油溫、轉(zhuǎn)速運行參數(shù)，將關(guān)鍵性運行參數(shù)實施適時的監(jiān)控，就能達到停機保全，杜絕重大機械事故的發(fā)生。對此，海口航標處引進了陸地上柴油發(fā)電機組常用的控制器河南眾智電子科技有限公司開發(fā)的HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器，它把水溫、油溫、轉(zhuǎn)速等被測量，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳輸給CPU控制器，CPU控制器對監(jiān)控量分析，當發(fā)現(xiàn)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速超過預(yù)設(shè)值時，通過執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉油門。

HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器是集成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，用于單臺發(fā)電機組自動化及監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電機組的自動開機/停機、數(shù)據(jù)測量、報警保護及“三遙”功能。控制器所有參數(shù)可從控制器前面板液晶（LCD）調(diào)整，或使用PC 機通過編程接口調(diào)整，也可使用 PC 機通過 RS485接口調(diào)整及監(jiān)測，操作簡單，運行可靠。其原理圖如下：

HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器具有的功能：①控制保護功能：實現(xiàn)柴油發(fā)電機組自動開機/停機、合分閘（ATS 切換） 及完善的故障；②參數(shù)設(shè)置功能：允許用戶對其參數(shù)進行更改設(shè)定，同時記憶在內(nèi)部 FLASH 存儲器內(nèi)，在系統(tǒng)掉電時不會丟失，控制器所有參數(shù)可從控制器前面板調(diào)整，或使用 PC 機通過編程接口調(diào)整（使用SG72 適配器），也可使用 PC 機通過RS485 接口調(diào)整；③多種溫度、壓力、轉(zhuǎn)速傳感器等并可自定義參數(shù)；④所有參數(shù)均采用數(shù)字化調(diào)整，摒棄了常規(guī)電位器的模擬調(diào)整方法，提高了整機的可靠性和穩(wěn)定性。

HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器具有保護功能的警報分兩個層次，警告，停機警告。警告為柴油機運行轉(zhuǎn)數(shù)、水溫、油溫超過設(shè)定值，但是沒有達到危險值，發(fā)出的警報聲。停機警告為參數(shù)的運行值以及達到危險值，控制器自動發(fā)出停機指令，并發(fā)出警報聲。

5.發(fā)電機組控制器保護裝置在中小老舊船舶上安裝的意義

（1）減少了人員值守，解放了勞動力。發(fā)電機組控制器安裝之前，航行期間，每班至少兩人值守機艙，其中1人需要在機艙中來回巡查發(fā)電機油溫，水，查看皮帶磨損、松動情況、張緊輪情況；吊標作業(yè)時，巡查次數(shù)更加頻繁。安裝之后，每班兩人只需在集控室處理日常警報，突發(fā)情況，才需到機艙實地查看，巡查時間、巡查次數(shù)大大減少。

（2）杜絕了發(fā)電機重大機械事故的發(fā)生。安裝了保護裝置，在出現(xiàn)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值時，自動切斷油門，杜絕了重大機械事故的發(fā)生。

6. 結(jié)語

柴油發(fā)電機組運行不正常，一般都是由于設(shè)備老化等外部原因引起的運行參數(shù)的變化。設(shè)備管理人員抓住了運行參數(shù)變化，尤其是關(guān)鍵性運行參數(shù)變化這個源頭，就等于找到了解決問題的鑰匙，就能扭轉(zhuǎn)局勢，變被動為主動，切底解決運行問題。

參考文獻：

[1]《HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器 》說明書.