Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооборудования - учебно-методическое пособие к лабораторным работам. Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооб. Практикум по дисциплине Настройка и испытания автоматических систем и судового электрооборудования учебных планов подготовки бакалавров по направлениям 27. 03. 04
 Скачать 1.17 Mb.
|
|
Лабораторная работа №2. Разработка методики и проведение испытаний СЭС на штатную нагрузку Цель работы: изучение программы испытаний СЭС; разработка методики испытаний на штатную нагрузку; проведение испытаний. Общие положения Подготовку к испытаниям, наладку и сдачу судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) и СЭО проводят в те же технологические сроки, что и остального оборудования судна, и в основном совместно с ним. Проверку СЭЭС и СЭО, входящих в состав главных и вспомогательных механизмов, общесудовых систем и устройств, осуществляют по прямому назначению в составе проверяемых комплексов или изделий. Автономные СЭЭС и СЭО, работа которых не связана с обеспечением режимных проверок в ходовых условиях, испытывают и принимают окончательно в период швартовных испытаний. Во время швартовных испытаний СЭЭС и СЭО проверяют: - работу всех пусковых устройств и всех видов защиты кроме автоматов, установленных на главном распределительном щите (ГРЩ) и электроприводах, при этом реле времени проверяют на выдержку времени, максимальные – на перегрузку по току срабатывания, тепловые – по времени срабатывания при 135 % перегрузки (проверки проводят до режимных испытаний); - правильность включения и показания измерительных приборов; - коммутацию на всех режимах работы; - дистанционное включение и отключение механизмов, предусмотренное схемами; 18 - нагрев оборудования и кабеля, а также сопротивление их изоляции во время и по окончании испытаний. Валогенераторы и дизель-генераторы СЭС испытывают совместно с ГРЩ, приводными двигателями, механизмами, обслуживающими агрегатами и системами контроля и сигнализации. При наличии на судне нескольких генераторов контролируют их параллельную работу на нагрузках с cos φ, близких к номинальному. Во время испытаний ГРЩ проверяют работу всех видов сигнализации, защиты и блокировок, управление автоматами главного тока и фидеров. Для проведения швартовных испытаний, согласно требованиям Правил Морского Регистра РФ и других регламентирующих документов, разрабатывают программы и методики испытаний, как электростанции, так и потребителей электроэнергии. В табл. 2.1 представлена типовая программа швартовных испытаний источников электроэнергии. Таблица 2.1 Пр овер яем ый о бъек т Режим испыт аний Характер нагрузки Предмет проверки Примечание Элект ростар терны й пуск - Возможность последовательных пусков (6 и 3). Напряжение каждого элемента батареи, плотность и уровень электролита аккумуляторной батареи Пуски производятся без подзаряда аккумуляторно й батареи Генер ато ры всех н аз нач ен ий Оди но чн ая р або та Холостой ход Действие дистанционного контроля, световой сигнализации, системы начального возбуждения, ручного и дистанционного управления АВ. Точность поддержания напряжения и частоты вращения в течение 15 мин. Пределы регулирования напряжения и частоты вращения. Работа устройства гашения поля (≥3 раз) 1. Генераторы проверяются совместно с первичнвми двигателями, обслуживающи ми механизмами, аппаратами, приборами, трубопроводам и, генераторными секциями ГРЩ и пультом 50 % номинальной Точность поддержания напряжения и частоты 19 нагрузки вращения в течение 15 мин. Пределы регулирования напряжения и частоты вращения управления. 2. Режимы частичных нагрузок и перегрузки генераторов устанавливаютс я в соответствии с требованием программы испытаний первичных двигателей для привода генераторов. 3. Генераторы переменного тока проверяются при номинальном коэффициенте мощности. Допустимое отклонение коэффициента мощности 5 %. 4. При номинальной нагрузке проверку следует проводить до практически установившейс я температуры Номинальная нагрузка Точность поддержания напряжения и частоты вращения. Пределы регулирования напряжения и частоты вращения (в конце режима). Степень искрения на коллекторах генератора постоянного тока. Температура в системе охлаждения (СО) генераторов, давление дистиллята на выходе из обмоток статора и ротора, а также на выходе из других СО Допустимая нагрузка Действие реле нагрузки и автоматического устройства токовой защиты (разгрузки) Наброс и сброс 100 % нагрузки Работа САР напряжения и частоты вращения: на головном судне по осциллограммам определяют максимальные отклонения напряжения и частоты вращения, время переходного процесса и точность поддержания напряжения и частоты вращения после переходного процесса. На серийном судне по приборам определяют точность поддержания напряжения и частоты вращения после переходного процесса Запуск штатного потребителя с наибольшей пусковой мощностью или группы одновременно включаемых потребителей Отсутствие срабатывания защиты от снижения напряжения у электроприводов, участвующих в проверке, и защиты генератора (только для головного судна, по осциллограммам переходного процесса определяют максимальное отклонение напряжения и частоты вращения, время переходного процесса) При запуске потребителя наибольшей мощности или группы потребителей генератор должен быть предельно нагружен на 25…30 % от номинальной мощности Специальные ре- жимы: зарядка аккумуляторов, импульсная нагрузка и т.д. Работа электрооборудования генератора Необходимость проверки и ее параметры устанавливают при разработке 20 программы для конкретного с- на. Генер ато ры всех н аз нач ен ий Пар ал ле льн ая р або та Нагрузка в зависимости от предмета проверки Возможность включения генератора на параллельную работу, распределение нагрузки, возможность перевода нагрузки с одного генератора на другой и перевода нагрузки с берегового источника электроэнергии на генераторы СЭС и обратно. Возможность синхронизации и включения генератора, работающего на холостом ходу, на параллельную работу с генератором, работающим с нагрузкой, равной номинальной мощности меньшего генератора. Возможность перевода нагрузки на каждый генератор СЭС при дистанционном управлении со всех постов, предусмотренных проектом судна На головном судне при применении автоматической синхронизации во время включения генераторов на параллельную работу производят осциллографир ование переходного процесса Подключение резервного генератора Автоматический запуск резервного генераторного агрегата: определяют уставки срабатывания по току и времени устройства автоматического включения резервного агрегата и фиксируют время приема нагрузки подключаемым агрегатом - Нагрузка, составляющая 25, 50, 75, и 100 % суммарной номинальной мощности работающих агрегатов СЭС Статическая устойчивость допустимой длительной работы агрегатов. Работа устройств распределения активной и реактивной нагрузок между параллельно работающими агрегатами 1. Для генераторов переменного тока про-верки проводят при номинальном cos φ 2. Продолжительн ость определяется длительностью переходного процесса Наброс и сброс 100 % суммарной номинальной мощности СЭС Динамическая устойчивость и работа устройств распределения активной и реактивной нагрузок между Для генераторов переменного тока проверку проводят при 21 генераторными агрегатами номинальном cos φ Основу швартовных испытаний СЭЭС составляет проверка элементов, образующих судовую электростанцию Программа испытаний СЭС (табл. 2.1) включает проверку оборудования в статических и динамических режимах при одиночной и параллельной работе на соответствие требуемым показателям качества электроэнергии, проверку всех видов защиты (за исключением защиты от короткого замыкания), а также потребителей электроэнергии в режимах номинальной нагрузки, перегрузки и при срабатывании различных видов защиты. Структурная схема процесса швартовных испытаний СЭС приведена на рис. 2.1. 22 Порядок выполнения работы: 1. Разработать методику проведения швартовных испытаний СЭС лабораторного стенда. 2. Провести испытания СЭС лабораторного стенда на штатную нагрузку. В отчете по лабораторной работе необходимо представить: 1. Разработанную методику испытаний. 2. Результаты испытаний. 3. Выводы Швартовные испытания СЭС Проверка одиночной работы агрегатов Отклонения f и U в статическом режиме Тепловой увод f и U Отклонения f и U в динамическом режиме Точность распределения активной и реактивно нагрузок Статическая устойчивость Динамическая устойчивость Проверка параллельной работы агрегатов Перегрузка Нулевая защита Обратная мощность Гашение поля Обрыв фазы Проверка защиты Рис. 2.1 23 Лабораторная работа №3. Исследование параллельной работы источника с береговой сетью Цель работы: изучить и освоить последовательность действий: при подключении СЭС к береговой сети; при переключении питания СЭС с береговой сети на ГА. Особенности работы СЭС от береговой сети Работа СЭС от береговой сети осуществляется только при ручном управлении станции. Длительная параллельная работа между береговой сетью и ГА не предусмотрена - допускается только кратковременная на период перевода нагрузки. Нагрузка на станцию в этом режиме определяется пропускной способностью кабеля, соединяющего ГРЩ с береговым источником. Для переключения питания СЭС с береговой сети на ГА необходимо синхронизировать источники. Среди условий синхронизации есть требование к равенству напряжений. В реальных условиях выполнение этого условия осуществляется воздействием на регулятор напряжения генератора. Так как на стенде эта возможность отсутствует, для уменьшения влияния на сеть института все переключения при выполнении этой работы выполняются на холостом ходу. Порядок выполнения работы: 1. Подать питание на РЩ (преподаватель). 2. Проверить наличие питания обмотки возбуждения ДПТ: U=50 В, при U=45 В программно блокируется питание статорной обмотки. 3. Подать питание на ШУ3. После погасания красной лампы «Неисправность ПЛК» подать питание на ШУ1, ШУ2 и СУ ГРЩ (начинать с ШУ 3). 4. Проверить исправность сигнализации на всех ШУ и секциях ГРЩ. 24 5. Поставить переключатель на СУ в положение «Руч». 6. Включить АВ на СУ. 7. Нажать кнопку пуск (готово). 8. Нажать кнопку синхронизация – результат подключения сети к шинам ГРЩ показывает операторский экран. 9. Измерить показания приборов на СУ. 10. Включить любой ГА. 11. С помощью регулятора частоты вращения подключаемого ГА добиться медленного вращения светового индикатора S по часовой стрелке (при вращении против часовой стрелки – частоту ГА надо увеличивать, при высокой частоте вращения по часовой стрелке – уменьшать). 12. Нажать кнопку синхронизация и сразу отключить сеть от шин ГРЩ. 13. Отключить АВ на СУ. 14. Снять показания приборов на СУ и ГС. 15. Отключить ГА от шин ГРЩ. 16. Остановить ГА. 25 Секция управления Питание з Неиспр. ПЛК Откл. Вкл PA PV PV PV PV PW PW PW PQ PQ PQ PV/PV PF/PF S G1 G2 G3 SH Синхронизация Автоматические выключатели Пуск/останов генер. агрегатов Рег. частоты генер. агрегатов Готовность генерат. агрегатов Руч. Авт. з з з з з з з k Проверка сигнализации Сброс Неиспр. синхроноскопа k Операторский экран Г1 Г2 Вид секции управления В отчете по лабораторной работе необходимо представить: Последовательность действий, полученные экспериментальные данные, анализ полученных результатов и выводы. 26 Лабораторная работа №4. Разработка методики и проведение испытаний СЭС на береговую сеть Цель работы: разработка методики испытаний на береговую сеть; проведение испытаний. Общие положения Швартовные испытания СЭС могут проводиться различными методами. Длительность швартовных испытаний зависит от типа и назначения судна и может быть от нескольких недель до нескольких месяцев. Методы проведения швартовных испытаний СЭС должны позволять: - объективно оценивать заданные показатели качества генерируемой электроэнергии в статических и динамических режимах; - производить настройку устройств защиты; - сводить к минимуму вмешательство в другие судовые системы, функционирующие в эксплуатационных режимах (судовые подстанции, фидеры, электроприводы, распределительные щиты и системы охлаждения); - производить настройку систем автоматического регулирования при выявлении отклонений отдельных параметров от нормы, а также указывать пути устранения неисправностей. В настоящее время при проведении швартовных испытаний СЭС нашли применение следующие методы: - на штатные потребители; - на нагрузочные устройства, имитирующие с определенной степенью точности судовую нагрузку; - на береговую электрическую сеть с отдачей электроэнергии в энергосистему. Традиционные методы настройки и испытания СЭС посредством дорогостоящих нагрузочных устройств или 27 собственных потребителей энергоемки, что особенно сказывается при проведении швартовных испытаний СЭС больших мощностей. Применение в качестве НУ промышленной (береговой) сети позволяет использовать для питания заводских потребителей электроэнергию, вырабатываемую в процессе настройки и испытаний СЭС. Это приводит не только к экономии электроэнергии и затрат на приобретение и обслуживание НУ, но и обеспечивает сокращение сроков проведения испытаний за счет: - исключения разборки и последующей сборки генераторных секций ГРЩ от распределительных; - одновременной настройки и испытаний СЭС и СЭО; - технологичности процессов настройки, как самих генераторных агрегатов, так и их систем автоматики. Для того чтобы параллельно работающий с береговой сетью генераторный агрегат нагрузить, необходимо изменять напряжение генератора, воздействуя на систему возбуждения, и частоту вращения первичного двигателя с помощью серводвигателя подачи топлива. В генераторах с системой амплитудно - фазового компаундирования с корректором напряжения его нагружают при параллельной работе с сетью изменением значения сопротивления уставки напряжения. Особенности испытаний на береговую сеть При испытаниях генераторных агрегатов на собственные потребители или НУ замеряют напряжение генератора на холостом ходу хх U ипри номинальной нагрузке н U . Разница этих напряжений в процентах определяет точность работы системы автоматического регулирования напряжения. При использовании в качестве нагрузки на генераторный агрегат береговой сети определение точности поддержания напряжения осуществляют в обратной последовательности. Точность поддержания напряжения: % 100 н н хх U U U U Точность поддержания частоты вращения первичного двигателя определяют, отключая предварительно нагруженный генератор от береговой сети без изменения уставки его регулятора. 28 Частоту промышленной сети c f в период испытаний можно считать неизменной. Тогда точность поддержания частоты вращения первичного двигателя будет: % 100 н н хх f f f f , где xx f - частота напряжения (тока) на холостом ходу; c н f f - частота при нагрузке. В динамическом режиме одиночно работающего генератора проверке подлежат значения отклонения напряжения и частоты, а также время их восстановления при включении - отключении нагрузки. Для первичного двигателя значение частоты вращения n, момент, определяемый включаемой нагрузкой г М , и момент, развиваемый первичным двигателем д М , который зависит от работы регулятора частоты вращения первичного двигателя, однозначно связаны с уравнением движения: dt dn GD 375 2 г д М М , где 2 GD - маховой момент всех вращающихся частей генераторного агрегата. Из уравнения видно, что при неизменном маховом моменте агрегата отклонение частоты вращения будет тем больше, чем медленнее первичный двигатель создает д М , (чем менее быстродействующий его регулятор). Частота вращения генераторного агрегата будет уменьшаться до тех пор, пока д М не станет равным г М . После того как д М , превысит г М ,частота вращения агрегата начнет восстанавливаться. Таким образом, если регулятор частоты вращения настроен правильно, то переходный процесс будет иметь минимальное время и проходить без значительного перерегулирования или автоколебаний. Поэтому при испытании на береговую сеть время набора агрегатом нагрузки не должно быть больше времени восстановления частоты вращения, указанного в ТУ на агрегат. Максимальное отклонение напряжения при сбросе нагрузки (отключении береговой сети) определяют непосредственно, так же 29 как и при испытаниях на НУ. Значение отклонения напряжения при набросе нагрузки определяется переходным сопротивлением генератора ' d x В системах возбуждения прямого действия амплитудно-фазного компаундирования (АФК), применяемых в многих отечественных судовых генераторах, первоначальный провал напряжения U максимален. Зная ' d x по заданному начальному значению тока при набросе нагрузки 0 I можно определить максимальное отклонение напряжения. Для этого при рассогласовании напряжений береговой сети c U и генератора г U производят синхронизацию и замеряют начальный ток 0 I . Тогда переходное сопротивление генератора будет: ' d x 0 0 c г I U I U U . (4.1) По реальному, определенному по (4.1) значению ' d x , для конкретного значения тока нагрузки и коэффициента мощности cos φ определяют провал напряжения при набросе нагрузки: 0 ' I x U d Время переходного процесса установления тока не должно превышать 1,5 с. При |