導(dǎo)語(yǔ)：柴油機(jī)水泵機(jī)組應(yīng)急冷卻供水系統(tǒng)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對(duì)原有柴油機(jī)應(yīng)急冷卻供水機(jī)組啟動(dòng)困難、運(yùn)行轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、參數(shù)管理等問(wèn)題，進(jìn)行自動(dòng)化改造，提出解決方案：采用斗山DP222型柴油機(jī)和國(guó)產(chǎn)水泵總成，運(yùn)用APC715柴油發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制器和柴油機(jī)數(shù)字化速度調(diào)節(jié)器DSC，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)在線設(shè)置、測(cè)量與報(bào)警、自動(dòng)機(jī)組啟停與轉(zhuǎn)速控制等功能，配置蓄電池自動(dòng)充電、柴油機(jī)冷卻水溫度控制裝置，保證柴油機(jī)可靠啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油機(jī)-水泵機(jī)組應(yīng)急冷卻供水系統(tǒng)可靠運(yùn)行。經(jīng)測(cè)試運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了方案的功能。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)水泵機(jī)組；改造；APC715；DSC；應(yīng)急供水

對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)加工等相關(guān)生產(chǎn)工藝，應(yīng)急冷卻供水的可靠性對(duì)于相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程十分重要。正常情況下，冷卻水采用電泵供應(yīng)，當(dāng)電力中斷或者電力驅(qū)動(dòng)水泵故障等造成出水壓力不足時(shí)，配置能自動(dòng)投入運(yùn)行、智能管理與控制工藝參數(shù)、人機(jī)交互方便的應(yīng)急冷卻供水系統(tǒng)，對(duì)于提升應(yīng)急供水可靠性和生產(chǎn)工藝品質(zhì)是必要的[1]。

1問(wèn)題提出與解決方案

某生產(chǎn)車間原有的應(yīng)急柴油機(jī)水泵機(jī)組由柴油機(jī)、水泵、蓄電池、儀表盤等組成，由于采用手動(dòng)操作，機(jī)組啟停、怠速與運(yùn)行切換、水泵負(fù)載投切、蓄電池充電等需要人工控制，在運(yùn)行中存在較多問(wèn)題：由于冷卻水溫度低、蓄電池電力不足等原因造成啟動(dòng)困難；怠速切換、負(fù)載投切等人工操作，降低了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和時(shí)效性；柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由高壓泵油門設(shè)定、控制，轉(zhuǎn)速精度、穩(wěn)定性不高；機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，包括轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、冷卻水溫、出水壓力等不便于監(jiān)控；蓄電池電能不能保持充足；現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息、運(yùn)行記錄等歷史信息不便查詢等。如果應(yīng)急供水啟動(dòng)失效，對(duì)于生產(chǎn)管理將產(chǎn)生諸多不利影響。針對(duì)上述問(wèn)題，提出如下解決方案：采用眾智APC715柴油發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制器來(lái)控制柴油機(jī)水泵機(jī)組，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)自動(dòng)開停機(jī)操作、怠速/運(yùn)行轉(zhuǎn)換、負(fù)載控制、柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)在線設(shè)置、參數(shù)測(cè)控、保護(hù)報(bào)警等參數(shù)管理功能；使用柴油機(jī)配套數(shù)字化速度控制調(diào)節(jié)器（DSC）的調(diào)速功能，調(diào)節(jié)穩(wěn)定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定水泵出水壓力，配置蓄電池充電管理機(jī)制，冷卻水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制[2]，保證柴油機(jī)組可靠啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油機(jī)水泵機(jī)組可靠運(yùn)行，有效提升生產(chǎn)工藝品質(zhì)和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平。

2系統(tǒng)組成與主要設(shè)備選擇

本系統(tǒng)主要由柴油機(jī)-水泵機(jī)組、水泵控制器（APC715）、柴油機(jī)速度調(diào)節(jié)器（DSC）、市電檢測(cè)、蓄電池及智能充電裝置，以及柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油溫度/壓力、冷卻水溫/水位等監(jiān)測(cè)傳感器組成。以市電斷電為例，由APC715發(fā)出柴油機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，水泵機(jī)組投入運(yùn)行；當(dāng)市電來(lái)電時(shí)，APC715發(fā)出停車信號(hào)，水泵機(jī)組退出運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，水泵控制器完成參數(shù)測(cè)量、報(bào)警保護(hù)功能，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)由DSC完成。另外，本系統(tǒng)還具有手動(dòng)控制、PC機(jī)通過(guò)RS485接口遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，便于不同應(yīng)用場(chǎng)合的功能擴(kuò)展。

2.1柴油機(jī)選擇

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用韓國(guó)斗山DP222型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，使用其原裝配套的數(shù)字式速度調(diào)節(jié)器（DSC）、機(jī)載發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)油壓力傳感器、冷卻水溫傳感器，并提供相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和維護(hù)工作極為方便。

2.2柴油機(jī)智能控制器

APC715柴油發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制器采用32位ARM微處理器，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量、過(guò)程參數(shù)整定、運(yùn)行記錄查詢等功能，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)開停機(jī)、怠速切換、負(fù)載控制、報(bào)警保護(hù)等優(yōu)化控制，具有手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控三種工作模式。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，過(guò)程參數(shù)可從控制面板LCD在線調(diào)整，所有參數(shù)可使用USB接口或者通過(guò)RS485接口在線設(shè)置、調(diào)整及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。控制器除了具有常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速接口（GOV）外還帶有CANbus（SAEJ1939）接口[3]，可廣泛應(yīng)用于各類型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

2.3柴油機(jī)速度調(diào)節(jié)器

與DP222型柴油機(jī)配套，數(shù)字調(diào)速控制器（DSC-1000）應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與控制，控制精準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、設(shè)置范圍寬。以升級(jí)版微控制單元（MCU）設(shè)計(jì)而成的高性能嵌入式電控系統(tǒng)，具有完善的軟硬件保護(hù)機(jī)制，減少模擬電路在使用中受到溫度漂移、電磁噪聲、振動(dòng)等干擾。作為高端的數(shù)碼速度控制器，該數(shù)字調(diào)速控制器具有PID自動(dòng)設(shè)定功能，能檢查電池電壓、pick-up傳感器、執(zhí)行器的狀態(tài)，如發(fā)生異常，黑匣子將記錄管理發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，方便用戶的操作和使用。

3電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1水泵機(jī)組控制回路

柴油機(jī)水泵機(jī)組控制示意圖如圖1所示，市電檢測(cè)、冷卻水溫度控制和充電控制示意圖如圖2所示。自動(dòng)模式下，市電檢測(cè)由電壓繼電器KV完成，其觸點(diǎn)KA10接入APC715的遠(yuǎn)程控制接口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)和停機(jī)，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，由柴油機(jī)轉(zhuǎn)速PID控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器DSC完成。手動(dòng)操作模式在控制器面板完成，與自動(dòng)模式類似。自動(dòng)模式下的開停機(jī)操作如下：3.1.1機(jī)組開機(jī)操作1）當(dāng)市電掉電，電壓繼電器KV動(dòng)作，遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)輸入有效，進(jìn)入啟動(dòng)延時(shí)。2）采用單獨(dú)設(shè)計(jì)的冷卻水溫度控制，冬季接通預(yù)熱開關(guān)K2，冷卻水溫度控制按照用戶設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。3）啟動(dòng)延時(shí)結(jié)束，燃油繼電器KA4輸出有效，速度調(diào)節(jié)器DSC上電，接通油路，并由KA5接通蓄電池充電回路，使機(jī)載發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電，此時(shí)，市電充電回路自動(dòng)解除；同時(shí)啟動(dòng)繼電器KA6輸出有效，接通啟動(dòng)電機(jī)，柴油機(jī)啟動(dòng)。如果在設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)組工作參數(shù)沒(méi)有滿足啟動(dòng)成功條件要求，則系統(tǒng)判定啟動(dòng)失敗，燃油繼電器KA4和啟動(dòng)繼電器KA6自動(dòng)斷開，進(jìn)入設(shè)定的啟動(dòng)間隔，柴油機(jī)組延時(shí)再啟動(dòng)，啟動(dòng)成功條件可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置[3]。4）如果柴油機(jī)組啟動(dòng)成功，則進(jìn)入初始運(yùn)行周期，在此期間，控制器對(duì)于油壓、水溫、轉(zhuǎn)速等參數(shù)不報(bào)警，初始運(yùn)行時(shí)間到則進(jìn)入怠速運(yùn)行周期，由怠速繼電器KA2接通DSC怠速控制端子，進(jìn)入怠速運(yùn)行。在怠速時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速報(bào)警無(wú)效，當(dāng)?shù)∷龠\(yùn)行周期結(jié)束，KA2斷開，進(jìn)入高速暖機(jī)周期。5）高速暖機(jī)周期結(jié)束，柴油機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)用戶設(shè)定的帶負(fù)載條件（如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速），由帶負(fù)載繼電器KA3驅(qū)動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)加載水泵。3.1.2機(jī)組停機(jī)操作1）當(dāng)市電來(lái)電，電壓繼電器斷開，自動(dòng)停機(jī)信號(hào)輸入有效，開始停機(jī)延時(shí)周期。2）停機(jī)延時(shí)時(shí)間到，停機(jī)散熱延時(shí)周期開始。延時(shí)時(shí)間進(jìn)入停機(jī)怠速運(yùn)行周期，此時(shí)，按照用戶設(shè)定的卸載條件（如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）由帶載繼電器KA3卸載水泵，為停機(jī)做好準(zhǔn)備，用戶可根據(jù)需要設(shè)置怠速繼電器KA2輸出。3）停機(jī)怠速運(yùn)行結(jié)束，燃油繼電器KA4輸出無(wú)效，切斷油路，DSC掉電，同時(shí)控制器延時(shí)到指定時(shí)間后，通過(guò)對(duì)柴油機(jī)組參數(shù)測(cè)量，自動(dòng)判斷柴油機(jī)組是否停穩(wěn)。4）當(dāng)柴油機(jī)組停穩(wěn)后，柴油機(jī)組進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。5）上述各時(shí)間（怠速周期等）參數(shù)均可在控制器操作面板LCD在線設(shè)置。

3.2檢測(cè)傳感器設(shè)置

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)油壓力傳感器、冷卻水溫傳感器為柴油機(jī)自帶，為機(jī)載安裝，轉(zhuǎn)速傳感器為電磁型，機(jī)油壓力、冷卻水溫傳感器為電阻型，柴油液位傳感器為電流型，出水壓力傳感器為電阻型。各傳感器類型、曲線、報(bào)警等相關(guān)參數(shù)的設(shè)置可在APC715控制器在線設(shè)置，設(shè)置參數(shù)必須與實(shí)際安裝器件一致。

3.3冷卻水溫度控制

由于系統(tǒng)安裝于北方，本系統(tǒng)加入了冷卻水溫自動(dòng)控制部分，使用技術(shù)成熟的溫度控制模塊和熱電偶實(shí)現(xiàn)溫度控制，本系統(tǒng)選用兩段式穩(wěn)定控制器和E型熱電偶。在冬季運(yùn)行時(shí)，閉合K2，則冷卻水溫度將會(huì)自動(dòng)保持設(shè)定溫度，從而保證冬季水溫處于可使用范圍，冷卻水不凍結(jié)，以確保柴油機(jī)組正常工作。

3.4蓄電池自動(dòng)充電

由于運(yùn)行地點(diǎn)斷電情況較少，應(yīng)急供水系統(tǒng)啟動(dòng)間隔時(shí)間很長(zhǎng)，為保證市電斷電時(shí)蓄電池電能充足，保證柴油機(jī)可靠啟動(dòng)，本系統(tǒng)主要通過(guò)時(shí)控開關(guān)控制，采用市電對(duì)蓄電池周期性充電。柴油機(jī)啟動(dòng)之后，KA4接通，KM1斷開，智能充電器電源斷開，同時(shí)，KA5接通，切換到機(jī)載發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電；柴油機(jī)停車，KA4、KA5斷電，KM1受時(shí)控開關(guān)KT控制，根據(jù)時(shí)控開關(guān)設(shè)置的充電時(shí)間對(duì)蓄電池充電。

3.5系統(tǒng)設(shè)置

1）柴油機(jī)啟動(dòng)的相關(guān)參數(shù)有柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力參數(shù)等，實(shí)際啟動(dòng)參數(shù)需要達(dá)到設(shè)定值允許范圍，為系統(tǒng)重要參數(shù)，由控制器根據(jù)設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較后自行判斷，如果柴油機(jī)啟動(dòng)參數(shù)不滿足啟動(dòng)成功條件，則按照設(shè)定的啟動(dòng)次數(shù)和間隔時(shí)間重新啟動(dòng)，超過(guò)啟動(dòng)次數(shù)，則發(fā)生啟動(dòng)失敗報(bào)警。2）柴油機(jī)安全運(yùn)行時(shí)間、怠速時(shí)間、高速暖機(jī)時(shí)間等關(guān)系到系統(tǒng)啟動(dòng)的可靠性，與柴油機(jī)啟動(dòng)成功條件參數(shù)類似，需要在調(diào)試中依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。3）柴油機(jī)速度調(diào)節(jié)器DSC設(shè)置主要有柴油機(jī)類型、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、怠速轉(zhuǎn)速、報(bào)警參數(shù)、齒輪齒數(shù)等[4]，可在DSC上電之后在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置。

3.6注意事項(xiàng)

1）柴油機(jī)啟動(dòng)之前要檢查柴油液位、潤(rùn)滑油標(biāo)尺和冷卻水液位，一般需要每年檢查2~3次，確保達(dá)到使用要求。2）柴油加注之后，在柴油機(jī)啟動(dòng)之前，一定要排除柴油管路（柴油濾清器到噴油泵之間）當(dāng)中的氣泡，以免造成柴油機(jī)啟動(dòng)困難或者運(yùn)行轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況[5]。3）緊急情況下，可以使用APC715控制器操作面板的緊急停車按鈕或者柴油機(jī)自帶的燃油泵操縱裝置關(guān)閉柴油機(jī)組。

4結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟、穩(wěn)定可靠的柴油機(jī)組、控制調(diào)節(jié)方便的控制模塊以及數(shù)字式柴油機(jī)速度調(diào)節(jié)器，對(duì)原有水泵機(jī)組進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急冷卻供水自動(dòng)化控制，具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)、手動(dòng)等多種操作模式，具有參數(shù)監(jiān)測(cè)、保護(hù)報(bào)警、怠速轉(zhuǎn)換、負(fù)載控制、自動(dòng)投切等功能，有效了提升系統(tǒng)可靠性和運(yùn)行品質(zhì)。系統(tǒng)已經(jīng)在某鋼鐵企業(yè)正常運(yùn)行兩年，穩(wěn)定可靠，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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作者：杜文蛟 王輝 單位：遼寧營(yíng)口市農(nóng)業(yè)工程學(xué)校 朱慧明 遼寧德蒙特科技有限公司