柴油發電機組控制系統及其技術發展趨勢研究

陳濤濤

摘 要：考慮到當前柴油機在移動發電設備領域里的使用，將控制系統引入其中。本文針對柴油發電機組控制系統具體的構成以及具體的技術特點進行分析，著重針對日后發展趨勢給予了展望研究。控制系統在當前柴油發電機組設備系統使用過程中起到了無法替代的主要作用，同時還會逐漸的朝著個性化以及復雜化，模塊化以及集成化的方向持續快速發展。

關鍵詞：柴油機;內燃機;發電機;控制系統;熱力發動機;動力裝置

1 柴油發電機組控制系統組成及其技術特點

1.1 指針儀表顯示屏

1）主要完成對發電機組的有效控制，并且完成對發電機組的測量和對其實現簡單保護的一種配電使用。2）主要配置是當前的面板配置了指示燈和電壓表，電流表以及功率表，功率因數、表頻率表和計時表等多種控制的元件。控制屏中還配置了電壓繼電器和電流繼電器等多種繼電的保護元件。測量功能主要是為了能夠完成通過面板設置的儀表的方式去完成對發電機和柴油機有關參數進行展現的過程。

操作功能：通過按鈕開關去完成對柴油機的開啟和停機以及斷路器所需要的合閘和分閘控制。保護功能：主要是通過自動開關完成過載以及短路的保護;電壓繼電器主要目的是為了完成過電壓、欠電壓的有效保護;柴油機采取的保護主要是通過油壓的開關和水溫開關等動作去達成。

1.2 簡單模塊控制屏

1）主要將其使用發電機組的控制和測量以及去完成對一些簡單的配電使用。2）主要配置：完成簡單的起動和停止模塊的配置，面板上配置了指示燈和電壓表等能夠進行顯示以及控制的元件。控制屏中需要配置具備電壓繼電器和電流繼電器等展開繼電的保護元件。

測量功能實現：主要是通過面板布置控制模塊去完成來執行發電機和柴油機等相關參數的顯示。

操作功能：通過控制模塊或鑰匙開關去完成對柴油機的開啟和停機，通過按鈕去完成斷路器當前進行合閘和分閘操作進行控制。保護功能：通過自動開關去完成過載以及短路的有效保護;電壓繼電器能夠完成對過電壓和欠電壓給予保護;柴油機采取的保護主要是使用油壓傳感器、水溫傳感器及轉速傳感器能夠去完成信號的有效輸入，通過控制模塊設置門限值，當超過門限值時，能夠在面板去展現出報警的指示，這一模塊也能夠使用其去完成對超速保護功能的達成。3）主要特點：使用控制模塊，完成了開關量和模擬量報警的集成，具備充電失敗和實現超速保護的基礎功能，鑰匙/開關等起動和暫停功能，并且需要把控制系統功能進行適當的簡化，使其朝著模塊化的方向進行發展。

1.3 具有通信功能的控制屏

1）主要將其當成發電機組進行控制和測量，柴油機保護以及發電機起到保護的應用。 2）主要配置集成能夠完成對邏輯控制器（PLC）功能其控制模塊的編程，可以完成起動和停止以及對于柴油機相關參數以及發電機關鍵參數進行檢測。控制面板只需要配置一個單獨的緊急停機的按鈕，操作記錄和報警歷史記錄都能夠使用控制模塊上配置的按鍵去完成所需要的操作翻看，交流電壓表和交流電流表，功率表和功率因數表，頻率表和直流電壓表，直流電流表和計時表，油壓表以及水溫表等多種儀表功能能夠在當前的模塊上通過液晶顯示器（LCD）去完成顯示。控制屏中的核心配置其中包含了中間的繼電器以及熔斷器以及轉接端子等多種元件。測量功能的達成：面板布置其中配置的儀表全部都是通過控制模塊上配置的LCD屏幕去加以展現，通過翻頁鍵即能夠完成對相關參數的展示。操作功能：通過模塊上設置的“起動”和“停止”以及“自動”還有“手動”的按鍵去完成對機組所進行的操作以及控制，控制模塊通常其需要配置斷路器的“合閘”和“分閘”等按鍵功能，使用模塊以上的組合按鍵能夠達成完成對實時參數的檢查和完成報警以及歷史情況的記錄，也能夠使用模塊上設置的按鍵按照現場實際的情況去完成對參數去完成設置。 3）控制屏具備的基礎特點是完成對模塊自身功能的控制，并且對其進行的控制也比較的全面，伴隨著當前柴油機技術的持續快速發展，電控技術開始被使用在對柴油機進行控制上，機組控制模塊也要求可以和發動機去完成有效的通信最終實現完成對數據進行交換的目標。機組控制系統這個時候也需要可以完成支持柴油機進行通信的功能，例如具備控制器局域網當前總線技術的一種（CANBUS）通信功能，可以直接收集柴油機所需要的相關參數，其不需要在添加裝柴油機的一種傳感器，控制系統就能夠獲得柴油機相關的水溫和油壓，油耗還有故障代碼等一些核心的參數。此外，控制系統還要求具有能夠通過遠程的方式完成監督與控制的功能，目的是使其能夠對機房當前的集中監控功能給予實現。通常需要能夠為其完成 Modbus監控接口的配置，遠程上位機能夠針對監控機房中的單臺或者多臺機組實際的工作情況去完成監督與控制。

1.4 智能型控制系統

1.4.1 智能型控制系統概述

柴油發電機組當前所采取的智能型控制系統 其中主要包含油管理系統或者是調速控制以及發電機數字在電壓上的調節器（DVR）或者是自動電壓調節器（AVR）以及機組當前進行的測量以及保護，并機所進行的測量和控制以及遙控遙測還有相關的通信等，把機組所必須的控制全部通過同樣的界面去進行。

1.4.2 康明斯電力PCC3100控制系統

PCC3100是康明斯電力系統發電機組上配備的將微處理器作為發展基礎的一種控制器，其主要是被使用在對燃油控制以及柴油機所需要的調速功能進行調整并且完成機組的控制與監測。并且，它還可以提供對于母排以及市電（主用電源）并聯電力系統其自動以及半自動同步還有自動負載分配控制功能的有效隔離。

2 柴油發電機組控制系統的發展趨勢

柴油發電機組控制系統不但需要對發電機組當前的控制和測量以及柴油機保護還有發電機保護等功能提出的要求，而且還要求對不斷提升的安全性以及可靠性提出的需求給予滿足。那么，針對控制系統的功能還要求保持個性化以及復雜化的發展，假如把每個項目單獨的進行設計，同時還能夠針對設計工程師給出的一些較為嚴格的要求。這樣就要求投入比較多的人力以及精力去從事這一個層面的工作，假如可以將不同的控制系統劃分為存在差異的模塊，要求哪一部分就需要完成哪一部分的安裝，不但能夠減少成本，還可以打出多種功能的完成。

3 結論及展望

雖然整機輸出功率一般要比汽輪機還有燃氣輪機等動力裝置低出一些，無法擔負起發電所需要承載的負荷，可是出于對柴油機本身具備的技術特點進行分析，在移動發電設備里仍然有非常普遍的應用。并且在這一基礎上，對于柴油機發電機組采取的控制技術逐漸展開的有關研究具備了不可忽視的意義。就針對當前來說，控制系統在當前柴油發電機組領域仍然扮演著不可忽視的角色，同時開始朝著個性化和復雜化，模塊化與集成化的方向持續快速的演變。

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