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《電氣傳動(dòng)自動(dòng)化雜志》2014年第三期

1系統(tǒng)組成

由上所述可知，為了負(fù)荷智能分配，需要預(yù)先知道每臺(tái)機(jī)組的帶載能力、實(shí)際并網(wǎng)數(shù)量、鉆井工藝要求的負(fù)荷、待機(jī)/運(yùn)行機(jī)組的油壓、水溫、氣路壓力、運(yùn)行時(shí)間、已帶負(fù)荷大小等數(shù)據(jù)，同時(shí)還要根據(jù)要求對負(fù)荷和機(jī)組的啟停等進(jìn)行預(yù)定控制、對各種保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行方便的更改。因此，系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。

1.1硬件硬件主要由油壓、水溫、電流、電壓等傳感器及PLC控制系統(tǒng)、HMI人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)組件、接口模塊等組成，主要完成負(fù)荷的測量及智能化做支持。一個(gè)4臺(tái)機(jī)組負(fù)荷智能分配硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2軟件軟件在PLC系統(tǒng)及HMI等人機(jī)接口模塊內(nèi)，主要完成啟停機(jī)組和功率限制的智能化功能，具體要求如下。（1）檢測機(jī)組狀態(tài)：是否在檢修狀態(tài)、是否處于自動(dòng)模式、水溫、油壓、氣源壓力等參數(shù)是否在正常范圍內(nèi)；（2）確定優(yōu)先級(jí)：根據(jù)每臺(tái)機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間及歷史燃油消耗率，確定其啟停優(yōu)先級(jí)，在相同負(fù)荷時(shí)，燃油消耗率低且累計(jì)運(yùn)行時(shí)間短的為高優(yōu)先級(jí)；（3）確定是否需要增加或減少并網(wǎng)機(jī)組：根據(jù)鉆井工藝參數(shù)計(jì)算所需負(fù)荷，與傳感器實(shí)際檢測的負(fù)荷進(jìn)行比較，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的保護(hù)參數(shù)后，由人機(jī)接口發(fā)出聲光提示或直接啟停信號(hào)（4）如果檢測到只有一臺(tái)機(jī)組在網(wǎng)，負(fù)荷需求在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)超過了設(shè)定的上限（比如90%），且檢測到具有一臺(tái)以上的可用機(jī)組，則發(fā)出增加機(jī)組的聲光提示或者直接自動(dòng)啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高的一臺(tái)；（5）如果檢測到有2臺(tái)以上機(jī)組在網(wǎng)，負(fù)荷需求在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)低于設(shè)定的下限（比如80%），則發(fā)出減少機(jī)組的聲光提示或者自動(dòng)卸載、解列優(yōu)先級(jí)最低的一臺(tái)；如果只有一臺(tái)機(jī)組在網(wǎng)，則發(fā)出輕載的聲光提示；（6）如果負(fù)荷需求超過了在網(wǎng)機(jī)組能力的設(shè)定上限（比如90%）且在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)增加，但沒有可并網(wǎng)機(jī)組，則發(fā)出功率限制信號(hào)給負(fù)荷需求系統(tǒng)，負(fù)荷需求系統(tǒng)按照預(yù)先規(guī)定的順序降低最低等級(jí)的負(fù)荷以保證最高等級(jí)的需求。一種計(jì)算啟停機(jī)組、限制負(fù)荷的軟件流程如圖2所示。

2使用條件

根據(jù)上面的描述，負(fù)荷智能分配系統(tǒng)需要柴油發(fā)電機(jī)組、鉆井工藝操作、實(shí)際負(fù)荷檢測及限制等部分系統(tǒng)的支持、協(xié)調(diào)控制才能實(shí)現(xiàn)其功能。對于新配套的電控系統(tǒng)為數(shù)字控制技術(shù)的鉆機(jī)，配置傳感器、執(zhí)行器、PLC控制器、人機(jī)接口模塊等比較容易；對已在用的使用自備電站的早期鉆機(jī)，如果電控系統(tǒng)為數(shù)字控制技術(shù)，增加負(fù)荷智能分配系統(tǒng)時(shí)，只需改造柴油機(jī)的數(shù)據(jù)采集控制接口和負(fù)荷需求的限制軟件，配置起來相對容易；如果電控系統(tǒng)為模擬控制，除需要改造柴油機(jī)外，還要對負(fù)荷（絞車、轉(zhuǎn)盤/頂驅(qū)、泥漿泵）的控制及速度設(shè)定接口進(jìn)行改造，工作量很大，不容易實(shí)現(xiàn)。

3結(jié)束語

通過對負(fù)荷智能分配系統(tǒng)的研究，給出了需要的硬件配置、軟件要求以及使用條件，對配套工程具有一定的參考意義。

作者：石建龍李永國楊懷建張耀單位：天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司渤海鉆探塔里木鉆井分公司設(shè)備科渤海鉆探第五鉆井分公司裝備管理科