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一、 發(fā)電機組簡介

發(fā)電機組是指能將機械能或其它可再生能源轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電設(shè)備。一般我們常見的發(fā)電機組通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機（汽油機、柴油機等發(fā)動機）驅(qū)動，而近年來所說的可再生新能源包括核能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能等。由于柴油發(fā)電機組的容量較大，可并機運行且持續(xù)供電時間長，還可獨立運行，不與地區(qū)電網(wǎng)并列運行，不受電網(wǎng)故障的影響，可靠性較高。尤其對某些地區(qū)常用市電不是很可靠的情況下，把柴油發(fā)電機組作為備用電源，既能起到應(yīng)急電源的作用，又能通過低壓系統(tǒng)的合理優(yōu)化，將一些平時比較重要的負荷在停電時使用，因此在工程中得到廣泛的使用。

柴油發(fā)電機組

柴油機驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)其用途的不同，可分為陸用柴油發(fā)電機組及船用柴油發(fā)電機組；如果按品牌的不同，可分為國產(chǎn)柴油發(fā)電機組和進口柴油發(fā)電機組；按轉(zhuǎn)速不同，可分為低速發(fā)電機組和高速發(fā)電機組。

柴油發(fā)電機組基本原理

柴油機驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。在柴油機汽缸內(nèi)，經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行，稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動曲軸轉(zhuǎn)動的力量，從而帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機就會輸出感應(yīng)電動勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。這里只描述發(fā)電機組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出，還需要一系列的柴油機和發(fā)電機控制、保護器件和回路。

柴油發(fā)電機組結(jié)構(gòu)分析

一臺普通型柴油發(fā)電機組主要由柴油機、發(fā)電機以及控制系統(tǒng)三部分組成，柴油機和發(fā)電機有兩種連接方式，一為柔性連接，即用連軸器把兩部分對接起來，二為剛性連接，用高強度螺栓將發(fā)電機鋼性連接片和柴油機飛輪盤連接而成，目前市場上的柴油發(fā)電機組使用剛性連接的比較多一些，柴油機和發(fā)電機連接好之后安裝在公共底架上，然后配上各種起保護作用的傳感器，如水溫傳感器，通過這些傳感器，直觀地把柴油機的運行狀態(tài)顯示給操作員，而且有了這些傳感器，就可以設(shè)定一個上限，當(dāng)達到或超過這個限定值的時候控制系統(tǒng)會預(yù)先報警，這個時候如果操作員沒有采取措施，控制系統(tǒng)會自動將機組停掉，柴油發(fā)電機組就是采取這種方式起自我保護作用的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行保護功能的是柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，控制屏一般安裝在發(fā)電機上，稱為背包式控制屏，也有部分是獨立一個屏放置在操作室內(nèi)，稱為分體式控制屏，控制屏通過電纜和發(fā)電機以及傳感器連接，分別顯示電參數(shù)和柴油機運行參數(shù)。此外，發(fā)電機組還有底盤、聯(lián)軸器、散熱器、燃油箱，有的還裝設(shè)有消聲器和外罩。

二、 發(fā)電機組故障分析及遠程診斷

發(fā)電機組在長期運行后，會出現(xiàn)各種故障。為了保證各個設(shè)備正常運行，應(yīng)該對發(fā)電機組故障進行及時處理，才能有效保證發(fā)電機組的正常運行。如何排除發(fā)電機組故障呢？

熔絲燒斷

⑴發(fā)電機組故障原因：

① 定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；

② 繞組引出線始末端接錯或繞組內(nèi)部接反；

③ 電源回路接點松動，接觸電阻大；

④ 發(fā)電機組負載過大或轉(zhuǎn)子卡?。?/span>

⑤ 電源電壓過低；

⑥ 小型發(fā)電機組裝配太緊或軸承內(nèi)油脂過硬；

⑦ 軸承卡住。

⑵發(fā)電機組故障分析：

① 查明斷點予以修復(fù)；

② 檢查繞組極性；判斷繞組末端是否正確；

③ 緊固松動的接線螺絲，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復(fù)；是否由于電源導(dǎo)線過細使壓降過大，予以糾正；

④ 重新裝配使之靈活；更換合格油脂；

軸承過熱

⑴發(fā)電機組故障原因：

① 滑脂過多或過少；

② 軸承與軸頸或端蓋配合不當(dāng)（過松或過緊）；

③ 發(fā)電機組端蓋或軸承蓋未裝平；

④ 發(fā)電機組與負載間聯(lián)軸器未校正，或皮帶過緊；

⑵發(fā)電機組故障分析：

① 按規(guī)定加潤滑脂（容積的1/3~2/3)；

② 更換清潔的潤滑滑脂；

③ 過松可用粘結(jié)劑修復(fù)，過緊應(yīng)車，磨軸頸或端蓋內(nèi)孔，使之適合；

④ 重新校正，調(diào)整皮帶張力；

⑤ 校正電機軸或更換轉(zhuǎn)子。

運行時響聲不正常

⑴發(fā)電機組故障原因：

① 轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；

② 軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物；

③ 定轉(zhuǎn)子鐵芯松動；

④ 定子繞組錯接或短路。

⑵發(fā)電機組故障分析：

① 修剪絕緣，削低槽楔；

② 更換軸承或清洗軸承；

③ 檢修定、轉(zhuǎn)子鐵芯；

④ 消除擦痕，必要時車內(nèi)小轉(zhuǎn)子；

⑤ 消除定子繞組故障。

上述專業(yè)的故障診斷分析，源于發(fā)電機組廠家的經(jīng)驗，但用戶大部分由于非專業(yè)維護，對于故障發(fā)生之后，通常很難排除所有故障，依賴于廠家的售后服務(wù)隊伍，而對于廠家來說，售后服務(wù)的就近布局也是一個很大的問題。

如何依賴于信息化的通路，將售后服務(wù)長期以來的方式，派人去現(xiàn)場進行改變呢？將維護的成本的節(jié)省呢？

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，ERP和MES也逐步在各行各業(yè)推廣應(yīng)用。為了工廠的協(xié)調(diào)運營需要DCS系統(tǒng)、ERP、MES相互間進行通訊及信息交換。對于全集成自動化解決方案，西門子，施耐德，羅克韋爾等工控廠商都提出了各自的解決方案，目的在于將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。作為一個完整的全集成自動化解決方案，包括如下的內(nèi)容：TCP/IP Ethernet提供廠級信息無縫交換的結(jié)構(gòu)；面向?qū)ο蟮能浖M織信息并使其更易于共享；嵌入式服務(wù)器創(chuàng)造基于WEB的工廠自動化。實際上，這就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一種行業(yè)應(yīng)用。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，具有三層的不同分工：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是以工業(yè)系統(tǒng)為對象的網(wǎng)絡(luò)。具有要求的實時性高，穩(wěn)定性強。對于發(fā)電機組，通常是在分散化使用，這對于機組維護企業(yè)來說，如何就近布局，及時維護就成了比較大的問題。如何將每個發(fā)電機組的生產(chǎn)信息集中化，成為了機組生產(chǎn)和維護企業(yè)ERP和現(xiàn)場的機組控制器生產(chǎn)過程如何對接的關(guān)鍵問題，這個就是MES軟件的功能。需要解決的是工業(yè)現(xiàn)場總線和標準局域網(wǎng)的連接，以及通過廣域網(wǎng)如何實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的問題。

面對專業(yè)工控協(xié)議，要求解析準確。

國際上部分發(fā)電機組生產(chǎn)企業(yè)也跟緊信息化的腳步，在信息化建設(shè)方面于國內(nèi)企業(yè)。部分企業(yè)采集系統(tǒng)實時采集發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)、告警等信息并同步傳輸?shù)綄?yīng)的現(xiàn)場監(jiān)控終端，實現(xiàn)本地監(jiān)控同時所有數(shù)據(jù)和信息通過GPRS、3G網(wǎng)絡(luò)傳回到遠程服務(wù)管理中心，實現(xiàn)多級一體化監(jiān)控及設(shè)備管理。

通過對發(fā)電機組生產(chǎn)和服務(wù)企業(yè)的信息化需求和對信息化發(fā)展模式的分析，我們能夠看到發(fā)電機組企業(yè)與其他流程制造業(yè)一樣，自動化的生產(chǎn)線是企業(yè)的核心管理對象和取得效益的重要物質(zhì)資源。對于自動化生產(chǎn)線的控制過程又是核心中的核心。對于大量的發(fā)電機組生產(chǎn)和使用單位來說，大量的生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)只是局限于局域網(wǎng)絡(luò)中，對于企業(yè)的管理層、應(yīng)用層均無法打破時間與空間的限制，各種信息仍舊處在一種相對孤立的狀態(tài)下而不能有效集成。

通過建立管理和診斷維護一體化集成平臺，能夠?qū)⑵髽I(yè)的各種軟件系統(tǒng)集成，尤其是將現(xiàn)場控制器系統(tǒng)與管理系統(tǒng)集成，將現(xiàn)場設(shè)備的運行畫面還原到遠程管理維護中心，并通過中心專業(yè)工程師的經(jīng)驗，為使用企業(yè)的專業(yè)的設(shè)備工程師、工藝管理人員提供設(shè)備故障分析與生產(chǎn)優(yōu)化分析工具，從而提高發(fā)電機組產(chǎn)品的“安全、穩(wěn)定、便捷"的使用維護管理目標。

完成上述的功能，必須結(jié)合融合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、上位計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。

賽遠所提供的工業(yè)遠程通訊產(chǎn)品，在上述發(fā)電機組的遠程數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控中，用來實現(xiàn)每個發(fā)電機組的數(shù)據(jù)集中化管理，將現(xiàn)場的控制器的數(shù)據(jù)通過3G或者ADSL寬帶傳輸至遠端集中監(jiān)控和運行保障室，也可以將現(xiàn)場的視頻信號遠傳至遠端集中監(jiān)控和運行保障室，實現(xiàn)分散的發(fā)電機組數(shù)據(jù)的集中遠程監(jiān)控和管理。

發(fā)電機組設(shè)備管理是生產(chǎn)管理重點：發(fā)電機組一旦工作，必須是在連續(xù)下進行的，對設(shè)備運行維護要求較高，意外停產(chǎn)損失大，因此除必要的設(shè)備定時檢修外，還要進行設(shè)備運行監(jiān)控與運行檢查，企業(yè)生產(chǎn)管理重點是保證設(shè)備正常運行、穩(wěn)步提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

三、 遠程預(yù)警和診斷系統(tǒng)

發(fā)電機組系統(tǒng)采用專用控制器，具有MODBUS協(xié)議接口，通過賽遠的SY-NC2協(xié)議轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，接入工業(yè)通訊模塊SY-RSCM302，再連接到3G(電信的CDMA-1X制式)的上網(wǎng)模塊SY-3G，上到Internet網(wǎng)絡(luò)。

在遠程診斷和維護中心，本地的工控機裝有上位機的組態(tài)軟件，通過SY-RSCM302連接到Internet網(wǎng)絡(luò)。通過維護中心的SY-RSCM302和遠端現(xiàn)場的SY-RSCM302的硬件設(shè)備的握手和通訊，通過公共的網(wǎng)絡(luò)建立了1536位私鑰加密的安全傳輸通道，完成遠程的控制系統(tǒng)程序級的在線診斷、現(xiàn)場視頻查看、數(shù)據(jù)采集和控制等多種功能，為設(shè)備提供分鐘級別的維護和診斷響應(yīng)，并能夠依據(jù)客戶的要求提供運行的預(yù)警保障。

在具備有線寬帶條件的現(xiàn)場，采用專用網(wǎng)絡(luò)進行連接。如果布置網(wǎng)絡(luò)線不太方便，可以通過3G網(wǎng)絡(luò)，快速搭建通訊通道。用戶可以根據(jù)現(xiàn)場不同的3G網(wǎng)絡(luò)信號強度，選擇不同的運營商，現(xiàn)有的有三種可選：中國電信的CDMA-2000，中國聯(lián)通的WCDMA，中國移動的TD-SCDMA。

整個運行維護中心結(jié)構(gòu)圖如下：

該中心，可以連接到多個現(xiàn)場，并具有同時采集多站點的數(shù)據(jù)和視頻信息，并能實現(xiàn)遠程的程序級的維護和診斷的功能，進行路由診斷和參數(shù)、程序修改。

舉例，系統(tǒng)工程實時采集現(xiàn)場每臺發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)信息，自動進行數(shù)據(jù)分析和存儲，操作員通過本地人機交互界面監(jiān)視各個發(fā)電機組的狀態(tài)。

IO數(shù)據(jù)采集：通過專用控制器實時采集現(xiàn)場各個機組的實時運行狀態(tài)、機組的電壓電流等數(shù)據(jù)。

控制功能：通過觸摸屏，對發(fā)電機組進行控制。

數(shù)據(jù)存儲：系統(tǒng)需要對采集到的發(fā)電機組的使用數(shù)據(jù)進行分析，并保存至本地數(shù)據(jù)庫中，并可根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)的備份。

查詢統(tǒng)計：根據(jù)操作員設(shè)定的條件（時間、編號），從本地數(shù)據(jù)庫中檢索出符合查詢條件的結(jié)果集，通過數(shù)據(jù)庫訪問瀏覽器呈現(xiàn)給用戶。

報警功能：對發(fā)電機組等關(guān)鍵信息進行報警。

安全管理功能：通過對系統(tǒng)管理員、操作人員、維護人員的不同權(quán)限的設(shè)計，有效保證系統(tǒng)的安全。