柴油发电机组控制系统及其技术发展趋势研究

陈涛涛

摘 要：考虑到当前柴油机在移动发电设备领域里的使用，将控制系统引入其中。本文针对柴油发电机组控制系统具体的构成以及具体的技术特点进行分析，着重针对日后发展趋势给予了展望研究。控制系统在当前柴油发电机组设备系统使用过程中起到了无法替代的主要作用，同时还会逐渐的朝着个性化以及复杂化，模块化以及集成化的方向持续快速发展。

关键词：柴油机;内燃机;发电机;控制系统;热力发动机;动力装置

1 柴油发电机组控制系统组成及其技术特点

1.1 指针仪表显示屏

1）主要完成对发电机组的有效控制，并且完成对发电机组的测量和对其实现简单保护的一种配电使用。2）主要配置是当前的面板配置了指示灯和电压表，电流表以及功率表，功率因数、表频率表和计时表等多种控制的元件。控制屏中还配置了电压继电器和电流继电器等多种继电的保护元件。测量功能主要是为了能够完成通过面板设置的仪表的方式去完成对发电机和柴油机有关参数进行展现的过程。

操作功能：通过按钮开关去完成对柴油机的开启和停机以及断路器所需要的合闸和分闸控制。保护功能：主要是通过自动开关完成过载以及短路的保护;电压继电器主要目的是为了完成过电压、欠电压的有效保护;柴油机采取的保护主要是通过油压的开关和水温开关等动作去达成。

1.2 简单模块控制屏

1）主要将其使用发电机组的控制和测量以及去完成对一些简单的配电使用。2）主要配置：完成简单的起动和停止模块的配置，面板上配置了指示灯和电压表等能够进行显示以及控制的元件。控制屏中需要配置具备电压继电器和电流继电器等展开继电的保护元件。

测量功能实现：主要是通过面板布置控制模块去完成来执行发电机和柴油机等相关参数的显示。

操作功能：通过控制模块或钥匙开关去完成对柴油机的开启和停机，通过按钮去完成断路器当前进行合闸和分闸操作进行控制。保护功能：通过自动开关去完成过载以及短路的有效保护;电压继电器能够完成对过电压和欠电压给予保护;柴油机采取的保护主要是使用油压传感器、水温传感器及转速传感器能够去完成信号的有效输入，通过控制模块设置门限值，当超过门限值时，能够在面板去展现出报警的指示，这一模块也能够使用其去完成对超速保护功能的达成。3）主要特点：使用控制模块，完成了开关量和模拟量报警的集成，具备充电失败和实现超速保護的基础功能，钥匙/开关等起动和暂停功能，并且需要把控制系统功能进行适当的简化，使其朝着模块化的方向进行发展。

1.3 具有通信功能的控制屏

1）主要将其当成发电机组进行控制和测量，柴油机保护以及发电机起到保护的应用。 2）主要配置集成能够完成对逻辑控制器（PLC）功能其控制模块的编程，可以完成起动和停止以及对于柴油机相关参数以及发电机关键参数进行检测。控制面板只需要配置一个单独的紧急停机的按钮，操作记录和报警历史记录都能够使用控制模块上配置的按键去完成所需要的操作翻看，交流电压表和交流电流表，功率表和功率因数表，频率表和直流电压表，直流电流表和计时表，油压表以及水温表等多种仪表功能能够在当前的模块上通过液晶显示器（LCD）去完成显示。控制屏中的核心配置其中包含了中间的继电器以及熔断器以及转接端子等多种元件。测量功能的达成：面板布置其中配置的仪表全部都是通过控制模块上配置的LCD屏幕去加以展现，通过翻页键即能够完成对相关参数的展示。操作功能：通过模块上设置的“起动”和“停止”以及“自动”还有“手动”的按键去完成对机组所进行的操作以及控制，控制模块通常其需要配置断路器的“合闸”和“分闸”等按键功能，使用模块以上的组合按键能够达成完成对实时参数的检查和完成报警以及历史情况的记录，也能够使用模块上设置的按键按照现场实际的情况去完成对参数去完成设置。 3）控制屏具备的基础特点是完成对模块自身功能的控制，并且对其进行的控制也比较的全面，伴随着当前柴油机技术的持续快速发展，电控技术开始被使用在对柴油机进行控制上，机组控制模块也要求可以和发动机去完成有效的通信最终实现完成对数据进行交换的目标。机组控制系统这个时候也需要可以完成支持柴油机进行通信的功能，例如具备控制器局域网当前总线技术的一种（CANBUS）通信功能，可以直接收集柴油机所需要的相关参数，其不需要在添加装柴油机的一种传感器，控制系统就能够获得柴油机相关的水温和油压，油耗还有故障代码等一些核心的参数。此外，控制系统还要求具有能够通过远程的方式完成监督与控制的功能，目的是使其能够对机房当前的集中监控功能给予实现。通常需要能够为其完成 Modbus监控接口的配置，远程上位机能够针对监控机房中的单台或者多台机组实际的工作情况去完成监督与控制。

1.4 智能型控制系统

1.4.1 智能型控制系统概述

柴油发电机组当前所采取的智能型控制系统 其中主要包含油管理系统或者是调速控制以及发电机数字在电压上的调节器（DVR）或者是自动电压调节器（AVR）以及机组当前进行的测量以及保护，并机所进行的测量和控制以及遥控遥测还有相关的通信等，把机组所必须的控制全部通过同样的界面去进行。

1.4.2 康明斯电力PCC3100控制系统

PCC3100是康明斯电力系统发电机组上配备的将微处理器作为发展基础的一种控制器，其主要是被使用在对燃油控制以及柴油机所需要的调速功能进行调整并且完成机组的控制与监测。并且，它还可以提供对于母排以及市电（主用电源）并联电力系统其自动以及半自动同步还有自动负载分配控制功能的有效隔离。

2 柴油发电机组控制系统的发展趋势

柴油发电机组控制系统不但需要对发电机组当前的控制和测量以及柴油机保护还有发电机保护等功能提出的要求，而且还要求对不断提升的安全性以及可靠性提出的需求给予满足。那么，针对控制系统的功能还要求保持个性化以及复杂化的发展，假如把每个项目单独的进行设计，同时还能够针对设计工程师给出的一些较为严格的要求。这样就要求投入比较多的人力以及精力去从事这一个层面的工作，假如可以将不同的控制系统划分为存在差异的模块，要求哪一部分就需要完成哪一部分的安装，不但能够减少成本，还可以打出多种功能的完成。

3 结论及展望

虽然整机输出功率一般要比汽轮机还有燃气轮机等动力装置低出一些，无法担负起发电所需要承载的负荷，可是出于对柴油机本身具备的技术特点进行分析，在移动发电设备里仍然有非常普遍的应用。并且在这一基础上，对于柴油机发电机组采取的控制技术逐渐展开的有关研究具备了不可忽视的意义。就针对当前来说，控制系统在当前柴油发电机组领域仍然扮演着不可忽视的角色，同时开始朝着个性化和复杂化，模块化与集成化的方向持续快速的演变。

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