性能特點和作用說明

康明斯電子調速器工作原理和接線圖

 

摘要：康明斯柴油發電機PT型燃油系統中，使用EFC電子調速器。調速器可以調成同步運行或調成有轉速降的運行。本文介紹的是發電機組或驅動柴油機上的康明斯電子調速器EFC的原理、調整方法，對用戶準確、快速地排除該類機型的故障具有重要作用。電子調速器式速度控制因生產廠家不同，類型也不同，但基本原理相同。電子式調速器可以有效地克服機械式調速器的不足，是目前市場主流產品的主要技術。主要應用于國外進口的機器上，也是康明斯柴油發電機的標配。下面主要以康明斯公司的EFC電子調速器產品為例做原理介紹。

 
 

一、電子調速器工作原理

 

      調速器控制柴油機的轉速，而同步發電機頻率正比于柴油機的轉速。電子燃油控制調速器（EFC）由磁電式轉速傳感器、電子控制器和執行器組成。磁電傳感器在飛輪處感應發電機轉速，并將感應到的柴油機轉速信息傳送到電子調速控制器，電子調速控制器將感應到的轉速信息與給定值相比較。如果兩個信號之間有差值，控制器則改變輸往執行器的電流。執行器線圈中電流的改變引起執行器動作，并帶動燃油泵油門軸的轉動。油門軸轉動后，根據柴油機的工作特性，燃油量和轉速及發電機組輸出功率都相應變化，從而保持轉速穩定（即發電機組頻率穩定），并適應負載的不斷變化。電路和調整原理如圖1所示。其特點如下：

1、用轉速調整電位器預設轉速，傳感器通過飛輪上的齒圈測出柴油機實際轉速并送至控制器，控制器進行實際值與設定值比力，差值經控制電路的整理、放大并驅動執行器輸出軸，通過調節桿拉動噴油泵的調速齒桿，進行供油量調節，以保持預設轉速。

2、電子調速器可按照柴油發電機使用場合的需要選擇不均勻度的大小。當進行無差調速時，電子控制系統會將負荷變化而引起的設定轉速與實際轉速之間的差值消除，使柴油機保持原設定的轉速，以使調速系統獲得滿意的靜態調速率。

3、電子調速器的特點是可別離獨立決定調速特性，在裝有全部附件的情況下能夠確定最佳的轉矩特性、怠速特性和過渡特性等。電子調速器能適應各種不同用半途的要求。

 

圖1  康明斯電子調速器原理及接線圖

 

二、調速過程

 

       電子調速器(EFC)一般由轉速調整電位器、轉速傳感器、控制器、執行器和保險電路等組成，外形如圖2所示。康明斯電子調速器自動化程度高，控制比較復雜，調整旋鈕位置如圖3所示。

（1）電磁轉速傳感器裝在飛輪殼上，通過飛輪齒圈感應柴油發電機的轉速。

（2）執行器裝在PT泵內，改變執行器電流將使執行器的軸轉動，從而改變柴油發電機的轉速和功率。

（3）當CPU板J5第7腳的運行開關RUN閉合時，J1的1腳輸出24V電壓，PT泵電磁閥開關SWITCHED得電開啟，EFC調速控制器4得電工作，使控制器的軸轉到最大供油位置。同時，CPU板J1的第3腳輸出起動信號到啟動馬達，使柴油發電機啟動。

（4）柴油機啟動后，交流發電機的中點（N）電壓（約12V）作為柴油發電機已啟動的信號，通過J2的第3腳輸入CPU控制板，從而切斷J1第3腳輸出的信號，使啟動機停止工作。若一次啟動不成功，停10s后將自動再次啟動，若連續三次啟動不成功，則停止啟動，故障燈點亮。

（5）柴油發電機正常工作后，柴油發電機的各種參數通過J3插座輸入CPU板，由J4輸出各種報警燈信號。按J5的復位／燈檢查按鈕，可使CPU復位，同時進行各種報警燈測試，若所有報警燈都亮，說明整個報警控制系統工作正常。

（6）柴油發電機啟動以后，EFC調速器把來自電磁傳感器的電訊號與現有的參考點（W2）相比較，輸出差壓電流信號，使執行器的軸轉動，控制進入噴嘴的燃油流量，從而改變柴油發電機的轉速和功率。

（7）當柴油發電機在W2調定的某一轉速下穩定工作時，調速過程如下：

 

負載↑↓→轉速傳感器↓↑→EFC調速器輸出電流↑↓→執行器供油量↑↓→柴油發電機轉速↓↑→使轉速穩定在某一定值工作

 

圖2  電子調速器外形示意圖

圖3  康明斯電子調速器速度調整圖

  

三、速度調節方法

 

1、可調旋鈕

      電子調速控制器上有4個電位器用于轉速系統調整，在調整過程中，用頻率表或轉速表檢測發電機實際轉速。其電子之間的接線和功能說明如圖4、圖5所示。

（1）增益（Gain）：

      它主要是調整調速器的靈敏度。是一個從0～100％順時針旋轉的電位器。順時針旋轉將縮短負載變化時調速器的響應時間。順旋反應快，逆旋穩定性好。一般在5-7格處。

（2）下垂（Droop）：

      此功能調整發電機下垂特性，也是一個從0～100％順時針旋轉的電位器，一般設定在5％以內。

（3）轉速（Speed）：

      它是調整發電機額定轉速的20轉電位器，順時針旋轉升高發電機轉速。運行空載一般為1515轉／分（50.5Hz），額定負載1500轉／分（50.0Hz）。

（4）怠速（IDIE Speed）：

      它是調整發電機怠速所需轉速的20轉電位器，順時針旋轉升高發電機怠速轉速。怠速600-800轉／分，順旋為升速，反旋為降速。

（5）積分（I）和微分（D）：

      此功能調整調速器的動態響應特性，它們都是一個從0％～100％順時針旋轉的電位器。反旋為小（硬），順旋為大（軟）。小機可硬些，大機宜軟些。一般在0-1.5格處。 

 

圖4  康明斯電子調速器串聯接線位置

圖5 康明斯電子調速器接線功能說明

 

2、初調（不啟動柴油發電機)

（1）怠速電位器W1反時針轉動20圈，再順時針轉動10圈，將其置于中間位置。

（2）運行轉速電位器反時針轉動20圈，再順時針轉動10圈，將其置于中間位置。

（3）增益電位器W3用來調正調速器的靈敏度，即調速器對負荷的反應時間。將其調到刻度50處。

（4）轉速降電位器W4的調整。由于負載增加，柴油發電機的穩態轉速將下降，有負載時比無負載時的轉速要低，用全負載時轉速百分比來表示，稱為轉速降。即轉速降＝（無載運行速度－全負荷轉速）×100%／全負荷轉速。該電位器有三種設置：

① 反時針轉到底為同步運行。

② 轉到刻度50處，得到3%的轉速降。

③ 轉到刻度80處，得到5%的轉速降。

3、運行中調整

（1）怠速調整：

      將運行／怠速開關置怠速位置，啟動柴油發電機，調W1直到轉速為600~650r／min。

（2）運行轉速調整：

      將運行／怠速開關置運行位置，起動柴油發電機空載運行。

① 當W4置同步運行時，調W2使轉速為1500r／min（即對應550Hz）為止。

② 當W4置3%的轉速降時，調W2使轉速為1545r/min（對應51.5Hz）為止。

③ 當W4置5%的轉速降時，調W2使轉速為1575r/min（對應52.5Hz）為止。

（3）增益調整：

      啟動柴油發電機，接上大約1／4的額定負載，如果柴油發電機轉速是穩定的，則順時針方向慢慢轉動W3，直到柴油發電機轉不穩時為止，然后再反時針方向慢慢轉動W3，直到達到轉速穩定時為止。

（4）轉速降的調整：

      啟動柴油發電機，加上額定負載，調W4，使頻率為50Hz，即為1500r/min為止。

（5）系統調正：

      進行完（4）步調整后，卸掉負載，再進行（2）步調整，然后再加上額定負載，進行（4）步的調整，直到調整到正確值為止。為了得到正確的轉速（即頻率），通常要重復上述方法二到三次的連續調整即可使系統調正。

 

總結：

       電子調速器在結構和控制原理上與機械調速器有很大不同，它是將轉速和負荷的變化以電子信號的形式傳到控制單元，與設定的電壓（電流）信號進行比較后再輸出一個電子信號給執行機構，執行機構動作拉動供油齒條加油或減油，以達到快速調整發動機轉速的目的。電子調速器以電信號控制代替了機械調速器中的旋轉飛重等結構，沒有使用機械機構，動作靈敏、響應速度快、動態與靜態參數精度高。電子調速器無調速器驅動機構，體積小，安裝方便，便于實現自動控制，壽命長，效率高，輸出功率大。

 

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