柴油發(fā)電機組控制器在老舊船舶上的應用

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、轉速進行監(jiān)控，在油溫、水溫、轉速突變的情況下，自動切斷柴油機油門，對柴油發(fā)電機實行保護。

關鍵詞：柴油發(fā)電機組 控制器 油溫 水溫 轉速過高

1.引言

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

2.轉速、油溫、水溫過高的危害

（1）柴油機轉速過高。柴油機轉速過高俗稱柴油機“飛車”，當發(fā)生“飛車”后，隨著柴油機轉速的增高，氣缸內溫度不斷升高，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?！帮w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，對電網上機電設備造成嚴重的損害，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，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保持在75～90℃，機油溫度一般控制在45～65℃。如果冷卻介質的溫度過高，就會使冷卻系統(tǒng)的功能降低或喪失。柴油機在工作時，氣缸內氣體溫度高達1800～2000℃，而燃燒產生的熱能中只有30%～40%轉變?yōu)闄C械能，約有20%～25%被冷卻系統(tǒng)帶走。冷卻介質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.?？诤綐颂幋安裼桶l(fā)電機組現狀

目前，?？诤綐颂幒Ｑ?750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)電機組應裝設超速保護裝置，以防止船舶主機轉速超過120%標定轉速和柴油發(fā)電機組轉速超過115%標定轉速。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，警報設施簡陋，對運行參數的監(jiān)控，僅僅只有油溫、水溫、轉速，其他運行參數無法通過傳感器獲得，且報警設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動海水泵轉動供給海水，皮帶通過張緊輪讓海水泵轉輪與柴油發(fā)電機凸輪軸緊密配合，發(fā)電機運行時，皮帶因高速旋轉摩擦，經常斷帶，張緊輪松動打滑等現象，導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，易引起轉速、油溫、水溫升高。我處柴油發(fā)電機組設備老化比較嚴重，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，現機器設備老化嚴重，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，老化的機械調速器將出現明顯的滯后現象，即大負荷來臨，轉速增高，突然大負荷卸除，轉速更高，甚至飛車。

4.柴油發(fā)電機組控制器的介紹

?？诤綐颂庒槍ι鲜霾裼桶l(fā)電機組設備老化嚴重，無保護裝置的，發(fā)電機設備全憑人力值守，負荷突變，來不及關油門停機保護機器這種現象，深感油溫高、水溫高、轉數高帶來危害的嚴重性，綜合分析了各運行參數在大負荷時的變化情況，認識到抓住關鍵性運行參數的重要性，即柴油發(fā)電機的水溫、油溫、轉速運行參數，將關鍵性運行參數實施適時的監(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、轉速等被測量，通過模數轉換，傳輸給CPU控制器，CPU控制器對監(jiān)控量分析，當發(fā)現油溫、水溫、轉速超過預設值時，通過執(zhí)行機構關閉油門。

HGM6100U 系列發(fā)電機組控制器是集成了數字化、智能化、網絡化技術，用于單臺發(fā)電機組自動化及監(jiān)控系統(tǒng)，實現發(fā)電機組的自動開機/停機、數據測量、報警保護及“三遙”功能。控制器所有參數可從控制器前面板液晶（LCD）調整，或使用PC 機通過編程接口調整，也可使用 PC 機通過 RS485接口調整及監(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；②參數設置功能：允許用戶對其參數進行更改設定，同時記憶在內部 FLASH 存儲器內，在系統(tǒng)掉電時不會丟失，控制器所有參數可從控制器前面板調整，或使用 PC 機通過編程接口調整（使用SG72 適配器），也可使用 PC 機通過RS485 接口調整；③多種溫度、壓力、轉速傳感器等并可自定義參數；④所有參數均采用數字化調整，摒棄了常規(guī)電位器的模擬調整方法，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數、水溫、油溫超過設定值，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，在出現油溫、水溫、轉速超過設定值時，自動切斷油門，杜絕了重大機械事故的發(fā)生。

6. 結語

柴油發(fā)電機組運行不正常，一般都是由于設備老化等外部原因引起的運行參數的變化。設備管理人員抓住了運行參數變化，尤其是關鍵性運行參數變化這個源頭，就等于找到了解決問題的鑰匙，就能扭轉局勢，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.