专利名称：石油钻机用柴油机发电机组数字式并车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机组并车控制装置，特别涉及一种石油钻机用 柴油发电机组的数字式并车控制装置。
背景技术：
近年来，随着柴油发电机组自动化技术的提高，自动化并车及控制系
统在国内开始推广和普及。与手动并车相比，自动化并车有着三大好处 一是操作方便，动作准确，避免了手动操作时可能产生的冲击电流，提高 了系统运行的安全性；二是可根据负载的大小和变化，自动进行多台机组 的逐台投入和退出，大大降低了油耗和运行成本，提高了系统运行的经济 性；三是当多台机组并车时，有的机组在正常运行(发电)时，其他机组 可处于休息待命状态，当已运行机组发出满功率信号或者故障信号时，待 命状态的机组再投入运行，大大提高了系统运行的可靠性。但是，当柴油 机发电机组作为石油钻机系统的动力源时，由于存在大功率的调速装置， 不论在直流系统或变频系统运行时，都存在大量的谐波和尖波干扰，负荷 的变化频繁而且幅度大， 一般的并车柜很难实现在这种恶劣的工况和谐波 环境可靠运行，在实际应用过程中频繁出现无法并车或者并车后调整受到 谐波和负载突加突减影响，极易产生环流和逆功，最终导致发电机跳闸或 电网解列。随着国际巿场竟争的日趋激烈，各石油开发公司对石油勘探开 发投入力度的加大，对设备的自动化程度及可靠性提出了更高的要求，一 直以来所石油钻机柴油发电机组的所采用的模拟式并车控制装置已经不 适应巿场的需求。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的一般石油钻机用柴油发电机 组的发电机并车控制装置在谐波、干扰和负载突变的工况下工作可靠性 差，操作复杂的问题，提供了一种抗谐波、抗干扰、负载突加突减的恶 劣工况下，能够平滑稳定运行的数字式并车控制装置。
为了达到上述目的，本发明釆用了如下技术方案 一种石油钻机用 柴油机发电机组数字式并车控制装置，包括信号采集系统2、并车控制 集成系统16、断路器控制系统4、功率限制单元5、外部输入输出回路3、 液晶显示屏，其中信号釆集系统2和外部输入输出回路3各自 一端与发 电机1连接，各自另一端与并车控制集成系统16和断路器控制系统4 连接；功率限制单元5 —端与并车控制集成系统16、发电机1连接，另 一端与负载17连接；断路器控制系统4 一端与负载17相连，另一端与 外部输入输出回路3相连；其特征在于所述并车控制集成系统16包括信 号检测单元7、信号数据处理单元13、系统保护单元IO、系统报警单元 14、调压调速单元15、功率分配单元ll、输出输入单元6、 PID调整单 元12、逻辑控制设置单元9，与并车控制集成系统16相连的信号输入导 线为屏蔽线。
作为本发明的进一步改进，所述并车控制集成系统16选用Woodwad easygen3200并车模块。
作为本发明的更进一步改进，所述并车控制集成系统16与发电机1 之间设有电压隔离器，所述的功率限制单元5釆用功率变送器。
釆用上述技术方案，使得本发明具有如下优点
1、操作简便。整个装置釆用数字化设计，全部的设定均通过数字或 逻辑关系设定，精确度高；集成度高，将调速、调压、保护、同步、负 载分配、机组控制全部集成为一体，使得整个并车装置简化、明了；并
车操作傻瓜化，对操作人员要求低；带有液晶屏，可直接显示；多种PiD 调整能使发电机组负载特性更加适应钻机工况；多种输出信号，适合各
类发电机组。另外通常的功率限制单元都是采用一个功能复杂的装置， 然后利用其中一小块功能来完成功率限制单元的信号输出，往往接线复 杂、实现复杂、成本较高，采用功率变送器，可以按照需要的信号重新 设计，只需要通过三根线接完成功率限制的PLC,就可以做到当任意一 台发电机出现有功或者无功过载，均可对其负载进行限制，整个实现方 式简单又可靠，而且制作成本较低。
2、控制稳定可靠。将与并车控制集成系统16相连的信号输入导线 都采用屏蔽线方式，在石油钻机这种强干扰工况下可以很好地抗干扰， 可以很有效地防止并车控制集成系统16误动作，影响设备安全。通过在 并车控制集成系统16与发电机1之间设置电压隔离器，可以将发电机侧 传过来的高压进行隔离，可以有效防止发生发电机侧串过来的高电压将 并车控制集成系统16模拟输出端口软击穿、造成发电机组强行关断熄 火、全井场停电的严重事故。
图1是本发明的电路连接框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，功率限制单元5、断路器控制系统4、并车集成控制系 统工程16、信号釆集系统性2、外部输入输出回路3为一个整体装入并 车柜内。并车控制集成系统16采用WOODWARD EASYGEN3200并车模块， 进行了高抗干扰的整体设计，符合美国石油协会API标准和欧盟EN/CE 干扰测试。并车柜与柴油发电机l连接，断路器控制系统4 一端接负载 17,柴油发电机1与负载17 —侧的电压、电流经信号采集系统2变为相 匹配的电压、电流，输送给并车控制集成系统16的检测单元7，并车时 由信号检测单元7负责检测其相位、频率、电压，同时信号数据处理单
元13进行比较处理，计算出高速和调压的输出值，经调速调压单元15
分别加在柴油发电机组1的调速执行机构和调压板上，此期间的调整是 双闭环控制的，最终控制发电机满足并车条件，即相位、频率、电压相
同条件下，由信号数据处理单元13发出合闸命令，经输入输出单元6 加到外部输入输出控制回路3，该回路会控制断路器4进行合闸反之亦 然，此过程是用户选到自动模式状态下，由并车控制集成系统自动完成， 不需要人为调整；功率限制单元5是用来限制负载的，从而保护发电机 不应变负载过大而引起跳闸；功率分配单元ll是通过CANBUS接口 8, 将每台并车柜的并车控制系统CANBUS接口8相互连接，经信号数据处理 单元7比较后，经调速调压单元15完成对并车在线的发电机组1进行有 功和无功分配；调速调压输出单元15可以输出三种不同类型的信号弹 即士10V电压信号、0-20MA电流信号、土10VP画信号，而且范围任意可 调，可适用于对调速、调压有不同要求的发电机组。PID调整单元12主 要针对不同品牌的发电机组1和钻机负载17特性，进行稳定性、响应时 间调整，逻辑控制单元9可根据现场情况设置不同的动作动作输出和延 时，加出输出输入单元6，得到需要完成的动作如报警、延时报警、延 时动作等等；系统保护单元10主要是根据工况要求，设定保护阀值和动 作时间，当检测到大于或小于设定阀值令其输出电路输出动作；故障报 警单元14雷同；采用5. 7寸320 x 240像素液晶屏，十种文字可选，可
以完整的显示测量和检测发电机组各项参数和内部整定参数，可以在屏 上进行各种逻辑、保护以及基本参数的设置，可以检测内部状态；通过 RS232接口与PC互连，通过TOOLKIT也可进行设置和保存程序，显示了 友好的人机界面。与并车控制集成系统16相连的信号输入导线为屏蔽 线。并车控制集成系统16与发电机1之间设有响应时间、精度等级、耐 压等级与并车控制集成系统16相匹配的电压隔离器。功率限制单元5 采用功率变送器。
权利要求
1、一种石油钻机用柴油机发电机组数字式并车控制装置，包括信号采集系统(2)、并车控制集成系统(16)、断路器控制系统(4)、功率限制单元(5)、外部输入输出回路(3)、液晶显示屏，其中信号采集系统(2)和外部输入输出回路(3)各自一端与发电机(1)连接，各自另一端与并车控制集成系统(16)和断路器控制系统连接；功率限制单元(5)一端与并车控制集成系统(16)、发电机(1)连接，另一端与负载(17)连接；断路器控制系统(4)一端与负载(17)相连，另一端与外部输入输出回路(3)相连；其特征在于所述并车控制集成系统(16)包括信号检测单元(7)、信号数据处理单元(13)、系统保护单元(10)、系统报警单元(14)、调压调速单元(15)、功率分配单元(11)、输出输入单元(6)、PID调整单元(12)、逻辑控制设置单元(9)，与并车控制集成系统(16)相连的信号输入导线为屏蔽线。
2、 根据权利要求1所述的石油钻机用柴油发电机组数字式并车控制 装置，其特征在于所述并车控制集成系统(16)选用Woodwadeasygen3200 并车模块。
3、 据权利要求2所述的石油钻机用柴油发电机组数字式并车控制装 置，其特征在于所述并车控制集成系统U6)与发电机(1)之间设有电 压隔离器(18)。
4、 根据权利要求3所述的石油钻机用柴油发电机数字式并车控制装 置，其特征在于所述功率限制单元(5)采用功率变送器。
全文摘要
本发明公开了一种石油钻机用柴油机发电机组数字式并车控制装置，包括并车控制集成系统16、断路器控制系统4、功率限制单元5、外部输入输出回路3，所述并车控制集成系统16包括信号检测单元、信号数据处理单元、系统保护单元、系统报警单元、并机控制单元、调压调速输出单元、功率分配单元、输出输入单元、PID调整单元、逻辑控制单元、液晶显示屏，与并车控制集成系统16相连的信号输入导线为屏蔽线。作为进一步改进，并车控制集成系统16选用Woodwad easygen 3200并车模块，其与发电机1之间设有电压隔离器，所述功率限制单元5采用功率变送器。本发明的优点是在抗谐波、抗干扰、负载突加突减的恶劣工况下，仍能够平滑稳定运行且操作简便。
文档编号H02J3/42GK101383515SQ200810168538
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者周雨华, 殷荣中, 王军平 申请人:泰州市宝锐石油设备制造有限公司