190系列柴油機保護裝置研制與應(yīng)用

李克寧，武傳貞，于柏秋，曲 建

(勝利石油管理局黃河鉆井公司，山東 東營 257096)

根據(jù)190柴油機的特點和實際情況，借鑒國外卡特皮勒和三菱柴油機保護裝置的優(yōu)點，開發(fā)研制了HXDG-8100A型190柴油機保護裝置，電路原理圖見圖1。

圖1 8100A型柴油機保護裝置電路原理圖

一、裝置的組成

該裝置運用PLC監(jiān)控柴油機的性能參數(shù)，對柴油機運行過程中的冷卻水溫度、機油壓力、轉(zhuǎn)速信號進行收集，然后通過PLC計算后進行控制輸出和系統(tǒng)保護，是機電一體化的全自動安全控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成如下。

1.顯示屏。系統(tǒng)的顯示操作單元，實時顯示每臺柴油機的水溫、油壓、報警信息等。面板鍵盤輸入，可方便設(shè)定及修改各報警參數(shù)，操作方便、直觀。

2.PLC。裝置的智能核心單元，采用韓國LG-PLV及數(shù)據(jù)采集模塊進行數(shù)據(jù)測量、采集、運算及保護控制，具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。

3.電氣箱。保護裝置整機安裝于防爆控制箱內(nèi)，方便傳感器信號、控制輸出的連接，并且可保護裝置電氣元件的穩(wěn)定性。

4.電源。采用AC/DC轉(zhuǎn)換，輸出24V直流，安全系數(shù)高。

二、主要功能及技術(shù)特點

1.該裝置具有參數(shù)測量、顯示、報警控制輸出等功能。

2.每臺柴油機有各自獨立的水溫檢測、機油壓力檢測和速度檢測傳感器，數(shù)值在面板顯示。

3.報警與停機保護參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)設(shè)定和修改。

4.具有溫度和壓力傳感器故障檢測功能。

5.具有漏電保護、接地保護、停機自鎖以及屏蔽保護等功能。

6.停機保護是通過斷油電磁閥來實現(xiàn)，安全可靠。如果柴油機配備關(guān)斷進氣道的裝置，可以把一路輸出信號和一個電磁閥連接到此處。

7.各個傳感器都為常用的型號，速度傳感器采用磁性檢波器與卡特皮勒柴油發(fā)電機組上使用的可以互換；水溫傳感器采用PT100型。

8.各個元器件安裝簡單，不破壞柴油機的結(jié)構(gòu)，不影響柴油機正常使用。電纜全部使用快裝插接件，拆裝方便。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要分六大塊。因公司一個鉆井隊最多配備三臺柴油機，因此輸入模塊的輸入只設(shè)定四路（其中一個備用）。其中輸出部分也留有兩路24V備用輸出，這可以用來控制柴油機自帶的低油壓停車裝置和防爆裝置 (見圖2)。

四、參數(shù)設(shè)置與動作過程

每個參數(shù)的設(shè)置分多個畫面，共同完成該參數(shù)的功能，油壓、水溫、速度分別設(shè)定。畫面的第一個參數(shù)是報警參數(shù)，當系統(tǒng)PLC監(jiān)測到油壓和水溫模擬輸入值超過該數(shù)值時，PLC一路輸出到安裝在柴油機水箱頂部的聲光報警器，發(fā)出報警信號；第二個參數(shù)是自動解除報警的回差。當采取適當措施測量值回落到報警參數(shù)加回差值后，報警自動解除；第三個參數(shù)是保護停機、報警參數(shù)。當系統(tǒng)監(jiān)測到輸入值超過該數(shù)值時，系統(tǒng)會一路報警提示，另外一路PLC輸出接通斷油電磁閥回路，斷開柴油機油路強迫停機。特殊情況下也可同時接通關(guān)閉進氣道電磁閥；第四個參數(shù)是自動解除停機的回差，當測量值回落到報警參數(shù)加回差值后，停機保護自動解除，但是還需解除問題后再由人工手動復位才可以重新啟動柴油機 (見表1)?？傊甈LC可隨時監(jiān)測每個柴油機的三路輸入，只要達到各設(shè)定的值，就會有相應(yīng)的輸出動作，通過PLC可以很方便地實現(xiàn)柴油機各項保護。

圖2

五、應(yīng)用情況

表1

該裝置于2008年初設(shè)計制造完成，在公司部分鉆井隊進行了現(xiàn)場試驗，在1年多的時間內(nèi)避免了兩起事故或故障：（1）某鉆井隊2#柴油機在正常運轉(zhuǎn)時由于散熱水箱風扇耦合器損壞造成水溫升至86℃。當班司機發(fā)現(xiàn)報警后迅速開起備用柴油機，然后停下報警柴油機檢查原因，查找故障所在。（2）某井隊3#柴油機噴油泵柱塞彈簧斷裂，齒圈脫落卡住齒桿，造成柴油機飛車，保護裝置立刻動作，輸出電磁閥截斷油路迫使柴油機停車，避免了一起嚴重事故。實踐證明該保護裝置各項指標滿足柴油機使用要求，完全達到了預(yù)期的設(shè)計目標，可以有效防止機械設(shè)備重大事故，為柴油機安全運行提供了一個有力的工具。