190系列柴油机保护装置研制与应用

李克宁，武传贞，于柏秋，曲 建

(胜利石油管理局黄河钻井公司，山东 东营 257096)

根据190柴油机的特点和实际情况，借鉴国外卡特皮勒和三菱柴油机保护装置的优点，开发研制了HXDG-8100A型190柴油机保护装置，电路原理图见图1。

图1 8100A型柴油机保护装置电路原理图

一、装置的组成

该装置运用PLC监控柴油机的性能参数，对柴油机运行过程中的冷却水温度、机油压力、转速信号进行收集，然后通过PLC计算后进行控制输出和系统保护，是机电一体化的全自动安全控制系统。系统的组成如下。

1.显示屏。系统的显示操作单元，实时显示每台柴油机的水温、油压、报警信息等。面板键盘输入，可方便设定及修改各报警参数，操作方便、直观。

2.PLC。装置的智能核心单元，采用韩国LG-PLV及数据采集模块进行数据测量、采集、运算及保护控制，具有很高的可靠性和稳定性。

3.电气箱。保护装置整机安装于防爆控制箱内，方便传感器信号、控制输出的连接，并且可保护装置电气元件的稳定性。

4.电源。采用AC/DC转换，输出24V直流，安全系数高。

二、主要功能及技术特点

1.该装置具有参数测量、显示、报警控制输出等功能。

2.每台柴油机有各自独立的水温检测、机油压力检测和速度检测传感器，数值在面板显示。

3.报警与停机保护参数可以在一定范围内设定和修改。

4.具有温度和压力传感器故障检测功能。

5.具有漏电保护、接地保护、停机自锁以及屏蔽保护等功能。

6.停机保护是通过断油电磁阀来实现，安全可靠。如果柴油机配备关断进气道的装置，可以把一路输出信号和一个电磁阀连接到此处。

7.各个传感器都为常用的型号，速度传感器采用磁性检波器与卡特皮勒柴油发电机组上使用的可以互换；水温传感器采用PT100型。

8.各个元器件安装简单，不破坏柴油机的结构，不影响柴油机正常使用。电缆全部使用快装插接件，拆装方便。

三、系统结构

系统主要分六大块。因公司一个钻井队最多配备三台柴油机，因此输入模块的输入只设定四路（其中一个备用）。其中输出部分也留有两路24V备用输出，这可以用来控制柴油机自带的低油压停车装置和防爆装置 (见图2)。

四、参数设置与动作过程

每个参数的设置分多个画面，共同完成该参数的功能，油压、水温、速度分别设定。画面的第一个参数是报警参数，当系统PLC监测到油压和水温模拟输入值超过该数值时，PLC一路输出到安装在柴油机水箱顶部的声光报警器，发出报警信号；第二个参数是自动解除报警的回差。当采取适当措施测量值回落到报警参数加回差值后，报警自动解除；第三个参数是保护停机、报警参数。当系统监测到输入值超过该数值时，系统会一路报警提示，另外一路PLC输出接通断油电磁阀回路，断开柴油机油路强迫停机。特殊情况下也可同时接通关闭进气道电磁阀；第四个参数是自动解除停机的回差，当测量值回落到报警参数加回差值后，停机保护自动解除，但是还需解除问题后再由人工手动复位才可以重新启动柴油机 (见表1)。总之PLC可随时监测每个柴油机的三路输入，只要达到各设定的值，就会有相应的输出动作，通过PLC可以很方便地实现柴油机各项保护。

图2

五、应用情况

表1

该装置于2008年初设计制造完成，在公司部分钻井队进行了现场试验，在1年多的时间内避免了两起事故或故障：（1）某钻井队2#柴油机在正常运转时由于散热水箱风扇耦合器损坏造成水温升至86℃。当班司机发现报警后迅速开起备用柴油机，然后停下报警柴油机检查原因，查找故障所在。（2）某井队3#柴油机喷油泵柱塞弹簧断裂，齿圈脱落卡住齿杆，造成柴油机飞车，保护装置立刻动作，输出电磁阀截断油路迫使柴油机停车，避免了一起严重事故。实践证明该保护装置各项指标满足柴油机使用要求，完全达到了预期的设计目标，可以有效防止机械设备重大事故，为柴油机安全运行提供了一个有力的工具。