發電機功率限制的設計與實現

【摘要】陸地電動鉆機的動力源來自于發電機。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臺發電機，70電動鉆機配置4臺發電機。目前使用的發電機有CAT 3152A、CAT 3512B、還有濟柴的190這三種型號。在現場實際打鉆時，根據實際的負荷量決定發電機的并網個數。但由于有時現場的突發事件或操作人員的疏忽，當負荷量超過發電機的額定功率時，發電機會跳網，這樣會對發電機造成損壞，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型發電柜、CAT 3512B發電機為例，利用ModBus轉ProfiBus協議總線橋讀取發電機的有功功率，并進行PLC編程，當達到發電機額定功率時進行功率限制，以免出現發電機跳閘和影響打鉆的現象。

【關鍵詞】功率限制；ProfiBus協議；ModBus協議

0.引言

陸地電動鉆機的動力源來自己于發電機，每臺發電機都有規定的額定功率，不可能無限提供能量。當發電機所帶負荷量超過其額定功率的時候，發電機會自動跳網，以免長時間超負荷工作對發電機造成損壞。發電機跳網和損壞都是我們不愿意看到的現象，跳網會影響鉆井的正常進行，嚴重的話甚至會發生事故，發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，針對這種現象進行保護，對發電機的功率進行限制。

本文以C型發電柜、CAT 3512B發電機為例，具體分析如何實現發電機的功率限制。C型發電柜上的科邁控制器本身可以讀取發電機的實時參數，當然也包括發電機的有功功率。利用ModBus轉ProfiBus協議總線橋將發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。

由于現場負荷量最大的是泥漿泵，所以當發電機的功率大于等于預設值時，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，直至發電機功率小于預設值。經現場試驗，此種方法可行，且效果明顯。

1.功率限制系統的硬件組成

發電機功率限制控制系統硬件組成如圖1.1所示。科邁控制器顯示發電機功率，并通過ModBus轉ProfiBus協議總線橋將發電機功率讀取，并顯示在觸摸屏上。

2.系統軟件的實現

2.1發電機功率的讀取

利用系統功能函數SFC14讀取發電機實時功率，通訊地址為W#16#108，如圖2.1所示。

當一號發電機并網時，則讀取其功率。MW0為SFC14執行的返回值，當MW0值為0時，說明該系統功能塊正確執行，若返回值為非零值，則需查看相應的錯誤代碼。MW2存儲的是讀取發電機的實時功率值。

總線橋組態如圖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，即發電機有功功率地址，此地址根據產品手冊可以查到。若要讀取發電機電流值，則需輸入相應的ModBus地址252。

2.2 功率限制的實現

功率限制的實現大致分2個步驟：

（1）將讀取到的發電機實時功率與設定功率進行比較，若大于等于設定功率，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，直至低于設定功率，并報警。

功率比較梯形圖如圖2.3所示。

如圖所示，當發電機實時功率大于等于設定功率時，置位功率超限報警。

當功率超限時，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，當功率超限時，泵沖以2秒鐘的時間間隔遞減，遞減數為5沖。當然時間間隔和泵沖遞減數可以根據現場的實際情況設定。當泵沖遞減到發電機的實時功率小于設定功率時，消除報警。

3.總結

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

【參考文獻】

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