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内燃发电机组自启动控制与故障检测装置设计

内燃发电机组是工厂、邮电、医疗、学校、旅游设施及购物商场等部门或场所的一种常用后备供电设备，当主电源发生故障时，能够及时提供电源，保证供电的正常，最大限度地减少因主电源故障而造成的损失。本文将讨论内燃发电机组自启动控制与故障检测装置，该装置能在无人值守条件下全自动启动运行、合闸、分闸、供电切换、停机、启动以及运行过程中各种故障检测与报警，适用于95、6135、12V135、D234，CUMMINN、YANMAR，180、190等机型。1主要功能

完成的装置具有以下一些主要功能：

中国鑫达布局多元产品之路(1)可单机使用也可作为络军刀节点使用；完成本地监测与控制，也能用于远程监测与遥控；

在本条中就从略了 (2)在机旁可设置机组的运行操作方式；自动、机旁和试车3种；远程时外加摇控方式；

(3)能在无人值守条件下实现全自动启动运行、合闸、分闸、供电切换以及停机等操作；

(4)具有启动保护功能：在有点火转速、滑油建压或发电机建压等一种或几种情况下，禁止接通启动电机；故障未排除，禁止接通启动电机；

(5)具有故障检测功能：能对启动用蓄电池低压，自启动失败，发电机过压、欠压、超速，滑油失压等故障信号进行检测与报警；

(6)具有参数设置与修改功能，使装置能适合多种机型的自启动控制。

2工作原理

2.1自启动控制［1］

单机运行的装置有3种工况：自动、试车与机旁；远程运行的再加摇控工况。

(1)自动工况：主电源故障时，经过主电源失电延时后接通启动马达，若在设定的启动马达接通时间内，转速达不到点火转速，在启动马达间隙时间，重新接通启动马达，出现上述情况达到所规定次数后，报启动失败；若在规定的托盘启动时间内达到点火转速，但发电机电压达不到要求或滑油没有建压，同样报启动失败。发电机自启动后，转速达正常工作转速，电压建压，滑油建压即启动成功，启动成功后按a1～c1情况处理：

a1．主电源失电，做罗纹钢试样拉伸实验时自动合闸，由发电机供电；

b1．主电源恢复正常后，经主电源恢复延时，主开关分闸，由主电源供电，柴油发电机经停机延时后正常停机；

c1．柴油发电机正常停机前，再次失主电源，主开关直接合闸，由发电机供电；

(2)试车工况：此工况主要用于试机，按启动按钮，启动条件满足时，内燃发电机启动，启动失败与成功的条件与自动工况相同，启动成功后，按a2～b2情况处理：

a2．主电源正常，负载仍由主电源供电，发电机经停机延时后正常停机；

b2．主电源故障，自动合闸，负载由发电机供电。

(3)机旁工况：此工况下，可进行故障信号的处理，不参与启动过程控制，只进行检测。

(4)遥控：在遥控情况下，不管在自动、机旁或试车工况，均能遥控启动，其中启动保护、失败与成功的定义不变。

2.2故障检测与定位［２］

为提高机器运行的可靠性与安全性以及设备的检修，故障的自动检测与定位相当重要，最简单的方法是监测一些重要变量，并对这些变量的信号进行采集、处理，而后做出决策。若传感器信号用y表示，阈值用tx表示，当y〈tx时状态正常，否则状态异常；对危害性较大的故障检测采用多传感器信息融合，此装置的故障检测就是依据这两种方法，具有启动失败，冷却水高温，滑油压力不足，超速，发电机过压或欠压，发电机过载以及启动用蓄电池电压低等故障信号的检测与报警。在机旁工况下，按复位按钮，能清除故障信息。

3系统设计

31硬件设计

装置的硬件结构如图3—1所示。

3.1.1CPU及其外围

装置的核心是CPU，CPU采用Motorola公司生产的M6二手轿车8HC11E9单片机，它的资源与使用参见文献［3］，在此系统中选用它的单片工作方式。在装置的面板上设有启动、停机、复位与消音4个按键用于操作；转速等一些信息由LED显示电路完成，显示电路由C可以利用热塑、热接工艺PU的SPI接口扩展两片MC14489芯片组成。

3.1.2模拟量检测

模拟量检测是自启动控制与故障检测的基础，它包括模拟输入信号、信号调理电路以及A／D转换器所需要的同轴电缆电压信号，三相电压与电流信号直接进入装置，取样电路在装置内完成，简化外围接线；A／D转换器选用11路12位串行芯片MAX186与CPU和SPI接口相连。3.1.3开关量检测

装置中除模拟量信号外，还有一部分是开关量信号，它同样是自启动控制与故障检测的基础，为提高抗干