Электронная система управления когенерационной установкой

Полезная модель относится к области машиностроения и может использоваться в качестве устройства, управляющего когенерационной установкой, состоящей из двигателя внутреннего сгорания и сочлененного с ним электрогенератора, которую можно использовать для снабжения энергией гидроприводов штанговых скважинных насосов.

Техническими результатами полезной модели являются:

- повышение надежности электронной системы управления когенерационной установкой;

- расширение функциональных возможности электронной системы управления.

Электронная система управления когенерационной установкой включает силовой блок, содержащий газовый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор, и включает основную систему управления в виде программируемого логического контроллера Mitcubishi Electric серии Q, содержащего два центральных процессора, два модуля аналоговых и дискретных входов-выходов, два коммуникационных модуля, а также включает: подсистему управления станцией подготовки газа, подсистему управления силовым блоком, подсистему управления тепловым модулем, подсистему управления выработкой электроэнергии и подачей ее потребителю, подсистему отображения и передачи информации, при этом подсистема управления силовым блоком наделена функцией анализа и контроля состава выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, а подсистема отображения и передачи информации наделена функцией распределенного управления по протоколу CC-Link.

Полезная модель относится к области машиностроения и может использоваться в качестве устройства, управляющего когенерационной установкой, состоящей из двигателя внутреннего сгорания и сочлененного с ним электрогенератора, которую можно использовать для снабжения энергией гидроприводов штанговых скважинных насосов.

Известна электронная система управления гидроприводом штангового скважинного насоса по патенту RU 126061. Известная система управления содержит управляемый гидравлический привод, центральный процессор, центральный контроллер, локальный контроллер обработки информации и локальный контроллер управления приводом, элементы регулирования параметров гидропривода, а также несколько идентичных локальных систем управления электроприводами.

Недостатком известной электронной системы управления является то, что ее центральный процессор не снабжен резервной линией управления, что не может обеспечить безаварийную работу центрального процессора и соответственно гидропривода. Кроме того, известная электронная система управления не предусматривает включения в ее состав элементов, регулирующих работу приводного электродвигателя в паре с двигателем внутреннего сгорания, иначе - она не применима для управления когенерационной установкой, снабжающей энергией гидропривод штангового скважинного насоса.

Известна электронная система управления газодизельной генераторной (иначе когенерационной) установкой по патенту RU 2465472, принятая в качестве прототипа.

Известная электронная система управления содержит газовый двигатель внутренний сгорания и сочлененный с ним электрогенератор, персональный компьютер, микропроцессорный регулирующий контроллер, в котором запрограммированы блоки дифференцирования и регулирования, а также содержит датчики параметров составляющих газодизельной генераторной установки, элементы регулирования параметров.

Основным недостатком известной электронной системы управления является ее недостаточная надежность, так как микропроцессорный регулирующий контроллер не снабжен резервной линией управления, что не обеспечивает безаварийную работу регулирующего контроллера, а значит и газодизельной генераторной установки. Другим недостатком прототипа является то, что он не предусматривает выполнения анализа и контроля состава выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, в прототипе не решен вопрос выбора типа системы сбора информации от контрольных датчиков и передачи управляющих сигналов на исполнительные элементы установки.

Задачей и техническими результатами полезной модели являются:

- повышение надежности электронной системы управления когенерационной установкой;

- расширение функциональных возможности электронной системы управления.

Поставленная задача решается тем, что электронная система управления когенерационной установкой включает силовой блок, содержащий газовый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор, и включает, согласно полезной модели, основную систему управления в виде программируемого логического контроллера Mitcubishi Electric серии Q, содержащего два центральных процессора, два модуля аналоговых и дискретных входов-выходов, два коммуникационных модуля, а также включает: подсистему управления станцией подготовки газа, подсистему управления силовым блоком, подсистему управления тепловым модулем, подсистему управления выработкой электроэнергии и подачей ее потребителю, подсистему отображения и передачи информации, при этом подсистема управления силовым блоком наделена функцией анализа и контроля состава выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, а подсистема отображения и передачи информации наделена функцией распределенного управления по протоколу CC-Link.

Применение в системе электронного управления программируемого логического контроллера типа Mitcubishi Electric серии Q, содержащего два центральный процессора, два модуля аналоговых и дискретных входов-выходов, два коммутационных модуля, обеспечивает непрерывность управления когенерационной установкой в случае возникновения неисправности в каком-либо из перечисленных элементов, один из неисправных элементов в «горячем» режиме заменяется другим элементом. Это повышает, по сравнению с прототипом, надежность электронной системы управления когенерационной установкой.

Наделение подсистемы управления работой силового блока функциями анализа и контроля состава выхлопных газов расширяет ее функциональные возможности в части обеспечения защиты окружающей среды от токсических составляющих выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Наделение подсистемы отображения и передачи информации функцией распределенного управления по протоколу CC-Link расширяет ее функциональные возможности в части передачи информации эксплуатирующей установку организации по глобальным сетям, в части дистанционного управления когенерационной установкой и передачи аварийной и предупредительной сигнализации путем SMS-сообщений.

Сущность полезной модели поясняется блок-схемой электронной системы управления когенерационной установкой.

Электронная система управления когенерационной установкой 1 содержит силовой блок, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора (на схеме не выделены), программируемый логический контроллер 2 основной системы управления типа Mitcubishi Electric серии Q, содержащий два центральных процессора, два модуля аналоговых и дискретных входов-выходов, два коммутационных модуля. Система управления также содержит:

- подсистему 3 управления станцией подготовки газа - программная часть содержится в основной системе 2, элементы: клапаны, фильтры и др.;

- подсистему 4 управления силовым блоком - программная часть содержится в основной системе 2, элементы: аккумуляторная батарея, стартер и др.;

- подсистему 5 управления тепловым модулем - программная часть содержится в основной системе 2, элементы: теплообменники, насосы и др.;

- подсистему 6 управления выработкой электроэнергии и подачей ее потребителям - программная часть содержится в основной системе 2, элементы: контакторы, выключатели и др.;

- подсистему 7 отображения и передачи информации - программная часть содержится в основной системе 2, элементы: модем.

Работа электронной системы управления когенерационной установкой начинается с подачи оператором напряжения электрического тока на контроллер 2. Контроллер 2 тестирует показания датчиков параметров системы, поступающих от подсистем, и, при их соответствии регламенту, выдает сигнал подсистемам на начало работы когенерационной установки. Далее происходят операции по подготовке газа, контролируемые программным блоком подсистемы 3. Запуск двигателя внутреннего сгорания и перевод его в рабочий режим осуществляется и регулируется программным блоком подсистемы 4 управления силовым блоком. Тепловые параметры работы двигателя внутреннего сгорания контролируются и регулируются программным блоком подсистемы 5. Аналогичным образом электрические параметры когенерационной установки контролируются и регулируются программным блоком подсистемы 6. Подсистема 7 обеспечивает отображение и передачу информации пользователю когенерационной установкой, в том числе и расположенному вне зоны нахождения установки.

Электронная система управления когенерационной установкой, включающая силовой блок, содержащий газовый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор, и включающая основную систему управления в виде программируемого логического контроллера Mitcubishi Electric серии Q, содержащего два центральных процессора, два модуля аналоговых и дискретных входов-выходов, два коммуникационных модуля, а также включающая: подсистему управления станцией подготовки газа, подсистему управления силовым блоком, подсистему управления тепловым модулем, подсистему управления выработкой электроэнергии и подачей ее потребителю, подсистему отображения и передачи информации, при этом подсистема управления силовым блоком наделена функцией анализа и контроля состава выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, а подсистема отображения и передачи информации наделена функцией распределенного управления по протоколу CC-Link.