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新聞主題 |
發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速器作用、控制原理和組成及維護(hù) |
摘要：電子調(diào)速器在結(jié)構(gòu)和控制原理上與機(jī)械式調(diào)速器有很大不同，它是將轉(zhuǎn)速和（或）負(fù)荷的變化以電子信號(hào)的形式傳到控制單元，與設(shè)定的電壓（電流）信號(hào)進(jìn)行比較后再輸出一個(gè)電子信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作拉動(dòng)供油齒條加油或減油，以達(dá)到快速調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。電子調(diào)速器以電信號(hào)控制代替了機(jī)械調(diào)速器中的旋轉(zhuǎn)飛錘等結(jié)構(gòu)，沒有使用機(jī)械機(jī)構(gòu)，動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)參數(shù)精度高；電子調(diào)速器無調(diào)速器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，體積小、安裝方便、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
一、調(diào)速系統(tǒng)基本組成
柴發(fā)機(jī)組電子調(diào)速器可分別應(yīng)用在150 -5000kW的內(nèi)燃機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本調(diào)速器屬全電式調(diào)速器，不需要機(jī)械液壓傳動(dòng)。它由轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器、轉(zhuǎn)速傳感器、控制器、執(zhí)行器和保險(xiǎn)電路等組成。
1、計(jì)算公式
它應(yīng)采集盡可能高的信號(hào)頻率。設(shè)計(jì)采用高的信號(hào)頻率為12000Hz發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系的計(jì)算公式如下：
f=nz/60
式中，f——頻率Hz
n——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min;
Z——傳感齒輪齒致(或飛輪外圈齒數(shù))。
傳感器是從飛輪處測(cè)轉(zhuǎn)速，安裝時(shí)傳感器與飛輪齒圈齒頂?shù)拈g隙為0.4-0.8mm。電子調(diào)速器工作電路示例如圖1所示，調(diào)速系統(tǒng)試驗(yàn)接線如圖2所示。
2、柴發(fā)控制器
它的作用是根據(jù)傳感器測(cè)出的轉(zhuǎn)速實(shí)際值與其中設(shè)定值，進(jìn)行比較、并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行。
3、轉(zhuǎn)速調(diào)招電位器
它用來根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的允許轉(zhuǎn)速來調(diào)定頻率，工廠根據(jù)要求調(diào)定好頻率，出廠時(shí)頻率調(diào)定為2000Hz，如果此調(diào)定的頻率在發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)和高轉(zhuǎn)之間，則可起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并調(diào)節(jié)"speedmax"(高轉(zhuǎn)速)電位器使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。
4、柴發(fā)機(jī)組執(zhí)行器
執(zhí)行器主要由直流電機(jī)，傳動(dòng)齒輪，輸出軸及反饋部件組成。執(zhí)行器由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其扭矩通過一個(gè)中間齒輪傳至輸出軸。反饋部件將執(zhí)行器的工作狀態(tài)傳入控制器以形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。執(zhí)行器的輸出軸搖臂通過調(diào)節(jié)連桿與噴油泵齒桿相連。
5、調(diào)速器保險(xiǎn)電路
在電子調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)有保險(xiǎn)電路，當(dāng)傳感信號(hào)中斷，如因電纜斷裂發(fā)動(dòng)機(jī)停止遠(yuǎn)行時(shí)，它可以使執(zhí)行器停止工作，并使輸出軸搖臂恢復(fù)至“0”位置。
6、轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器是由一個(gè)裝在線圈內(nèi)的磁棒構(gòu)成，安裝在與柴油機(jī)曲軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的飛輪齒圈緣處。當(dāng)磁棒頂端與飛輪齒圈輪齒間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使線圈感應(yīng)出交變脈沖頻率信號(hào)，此脈沖作為負(fù)反饋被送入控制器。
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圖1 電子調(diào)速器工作電路圖 |
圖2 柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制試驗(yàn)原理圖 |
二、調(diào)速器的工作原理和分類
常見的電子調(diào)速器有單脈沖電子調(diào)速器和雙脈沖電子調(diào)速器兩種。
1、調(diào)速器區(qū)別
（1）單脈沖電子調(diào)速器
單脈沖電子調(diào)速器是以轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)來調(diào)節(jié)供油量；單脈沖調(diào)速器只進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，而轉(zhuǎn)速變化滯后于負(fù)載變化，此調(diào)節(jié)使柴油機(jī)輸出波動(dòng)較大。
（2）雙脈沖電子調(diào)速器
雙脈沖電子調(diào)速器是將轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的兩個(gè)單脈沖信號(hào)疊加起來調(diào)節(jié)裝置。雙脈沖調(diào)速器可以在分析了由轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)載傳感器得來的兩種信號(hào)后，在轉(zhuǎn)速未發(fā)生明顯變化前改變供油量。
雙脈沖電子調(diào)速器能在負(fù)荷一有變化而轉(zhuǎn)速尚未變化之前就開始調(diào)整供油量，其調(diào)整精度比單脈沖電子調(diào)速器高，更能保證供電頻率的穩(wěn)定。
2、調(diào)速器原理
本文以雙脈沖電子調(diào)速器為例，其基本組成如圖3所示。其主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速傳感器、負(fù)載傳感器和速度控制單元等組成。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器用于監(jiān)測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并按比例產(chǎn)生交流電壓輸出；負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出；速度控制單元是電子調(diào)速器的核心，接收來自轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)荷傳感器的輸出電壓信號(hào)，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓后與轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓進(jìn)行比較，把比較后的差值作為控制信號(hào)送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)輸入的控制信號(hào)以電子方式拉動(dòng)柴油機(jī)的油量控制機(jī)構(gòu)加油或減油。
工作流程（如圖4所示）：
● 脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器⇒脈沖信號(hào)(負(fù)反饋)；
● 頻率—電壓轉(zhuǎn)換⇒模擬電壓量⇒數(shù)字信號(hào)；
● 比較偏差⇒PID運(yùn)算⇒控制量；
● 功率放大后的控制量⇒執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
若柴油機(jī)負(fù)荷突然增加，負(fù)荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化，此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均下降）。上述兩種降低的脈沖信號(hào)在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較（傳感器的負(fù)值信號(hào)數(shù)值小于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號(hào)數(shù)值），輸出正值的電壓信號(hào)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使輸出軸向加油方向轉(zhuǎn)動(dòng)，增加柴油機(jī)的循環(huán)供油量。
反之，若柴油機(jī)的負(fù)荷突然降低，也是負(fù)荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化，此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均升高）。上述兩種升高的脈沖信號(hào)在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較，此時(shí)，傳感器的負(fù)值信號(hào)數(shù)值大于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號(hào)數(shù)值，速度控制單元輸出負(fù)值的電壓信號(hào)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使輸出軸向減油方向轉(zhuǎn)動(dòng)，降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)供油量。
3、 PID控制
主要運(yùn)用于大慣性、大時(shí)延的控制對(duì)象。
（1）功能
P：(比例控制)快速控制減少動(dòng)態(tài)偏差，偏差越大，控制作用就越大。
I：(積分控制)逐漸消除靜態(tài)偏差，控制作用與被控量之間無硬性關(guān)系。
D：(微分控制)阻止偏差進(jìn)一步變大，是根據(jù)被控量變化趨勢(shì)來進(jìn)行提前控制。
（2）PID調(diào)節(jié)器特點(diǎn)
● 具有可調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，所以相同的調(diào)速器可以與一些具有不同動(dòng)態(tài)參數(shù)的裝置相匹配。
● 輸出信號(hào)同時(shí)傳達(dá)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和燃料板，并接收燃料板位置給出的內(nèi)反饋或外反饋，達(dá)到限制燃料的目的
隨著科技的發(fā)展，控制器除采用PID控制外，模糊控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等也逐漸被采用并不斷趨向成熟。
圖3 雙脈沖電子調(diào)速器的基本組成 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作流程圖 |
三、電子調(diào)速器的維護(hù)管理
電子調(diào)速器是極其重要的機(jī)件，各種調(diào)速器的具體結(jié)構(gòu)不相同，故調(diào)速器的維護(hù)管理應(yīng)按說明規(guī)定和要求執(zhí)行。
1、電子調(diào)速器的維護(hù)
（1）日常維護(hù)，檢查電纜是否有破損現(xiàn)象，并及時(shí)處理。電纜沿布置路線應(yīng)捆扎緊固，避免電纜晃動(dòng)與機(jī)體發(fā)生摩損；布置電纜時(shí)應(yīng)避免電纜靠近高溫部件（如增壓器、排氣管等）。
（2）檢查執(zhí)行器安裝緊固件是否松動(dòng)，有松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理。
（3）檢查執(zhí)行器接插件、傳感器接插件以及電纜緊固螺絲是否有油污或松動(dòng)，并作相應(yīng)處理。
（4）檢查電瓶電量是否充足，充電裝置工作是否正常。對(duì)非強(qiáng)制潤(rùn)滑油泵，應(yīng)檢查高壓油泵潤(rùn)滑油油位，并按時(shí)更換油泵潤(rùn)滑油。在低溫環(huán)境起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)先用手推動(dòng)執(zhí)行器搖臂數(shù)次，感覺運(yùn)行平滑，無卡滯現(xiàn)象，再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
（5）觀察執(zhí)行器是否有滲油現(xiàn)象，如有滲油現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換高壓油泵凸輪軸油封。
（6）運(yùn)行2000小時(shí)維護(hù)，轉(zhuǎn)速傳感器探頭部位可能形成積垢，應(yīng)拆下清理。打開中間體上的觀察孔蓋板，檢查執(zhí)行器聯(lián)接器與油泵齒條的連接緊固件、銷是否松動(dòng)或松脫，有松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理。
（7）運(yùn)行6000小時(shí)維護(hù)，從高壓油泵上拆下執(zhí)行器，檢查油泵齒條是否靈活。在油泵校驗(yàn)臺(tái)上檢查高壓油泵各缸供油均勻性以及噴油器噴油霧化情況是否正常。更換轉(zhuǎn)速傳感器。對(duì)強(qiáng)制潤(rùn)滑油泵，應(yīng)更換高壓油泵凸輪軸油封，以確保潤(rùn)滑油不向執(zhí)行器側(cè)泄漏。
2、報(bào)警系統(tǒng)的維護(hù)
（1）對(duì)于電子調(diào)速器的指示報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)LOW VOLTAGE燈亮?xí)r，說明了指示+5V、+15V、-15V、+24V等四組電源中任意一組電壓偏低，詳情信息可以由適配卡上LED予以指示。
（2）RPM DETECT FAIL表示轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速系統(tǒng)硬件故障，詳情信息可以由適配卡上的LED予以指示或查找。
（3）IN-DATA ERROR表示調(diào)節(jié)部分和執(zhí)行部分之間的通信有故障。
（4）FEED-BACK FAIL表示執(zhí)行器位置測(cè)量裝置故障導(dǎo)致的反饋故障。
（5）IN-DATA ERROR是通過輸入數(shù)據(jù)的定時(shí)自檢發(fā)現(xiàn)的故障。
還有其他如伺服放大器有故障，系統(tǒng)測(cè)試時(shí)的故障。并對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)系統(tǒng)是否故障，指示燈報(bào)警是否準(zhǔn)確。并對(duì)電子調(diào)速系統(tǒng)的控制面板的定期的保養(yǎng)維護(hù)。
3、電子調(diào)速器的滑油
保證滑油系統(tǒng)的清潔。由于滑油來自系統(tǒng)油，在此用于控制系統(tǒng)，對(duì)其清潔度有很高求。應(yīng)該特別注意各個(gè)濾器的狀態(tài)，并按要求清洗，確保油壓管路的密封性。
在運(yùn)行過程中一定要觀察它的密封是否良好，特別是進(jìn)入噴油器的那段管路，既要保證它的密封性，同時(shí)又要保證它膨脹不是很大，避免對(duì)噴射霧化產(chǎn)生不良影響。電子調(diào)速器的滑油應(yīng)區(qū)別于其它發(fā)動(dòng)機(jī)的滑。
電子調(diào)速器選擇的滑油要求較高，電子調(diào)速器需定期換滑油。電子調(diào)速器因外界原因，其滑油不知道是否干凈，因及時(shí)檢測(cè)其粘度指數(shù)，在測(cè)時(shí)，避免空氣進(jìn)入滑油液面內(nèi)。選擇電子調(diào)速器的滑油應(yīng)在其工作溫度下，滑油不影響。應(yīng)合理檢查和處理，滑油中的空氣漏入，盡快找出液面高低的原因盡可能避免此事件。
電子調(diào)速器平穩(wěn)性不好與工作環(huán)境溫度過高有關(guān)，當(dāng)滑油氧化變質(zhì)，是工作溫度太高了。滑油變質(zhì)是極大影響電子調(diào)速器的運(yùn)行性能。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境需要電子調(diào)速器的滑油溫度滿足。
電磁閥是一個(gè)很重要也是很容易損壞的元件。必須保證滑油的清潔度；否則會(huì)造成電磁閥的動(dòng)作延遲或卡死，或電磁閥磨損加劇，從而產(chǎn)生一系列的問題。另外，過電流還會(huì)造成電磁閥的燒毀。因此，在日常管理中，要注意對(duì)電磁閥的維護(hù)保養(yǎng)。傳感器是控制系統(tǒng)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況的主要途徑。傳感器損壞將會(huì)造成控制系統(tǒng)誤動(dòng)作，必須保證各個(gè)傳感器的清潔和保養(yǎng)，尤其是在惡劣狀況下工作的傳感器，應(yīng)預(yù)以特別關(guān)注。系統(tǒng)部件的目視檢查，以防止出現(xiàn)故障，確保安全運(yùn)行。
總結(jié)：
根據(jù)上述內(nèi)容，我們可以基本了解電子調(diào)速系統(tǒng)及電子調(diào)速器組成、結(jié)構(gòu)、工作原理及功能的相關(guān)知識(shí)。通過原理，便可得知電子電子調(diào)速器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性及其故障危害到電子調(diào)速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 電子調(diào)速器好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，當(dāng)對(duì)電子調(diào)速 器運(yùn)行整定查驗(yàn)時(shí)， 為避免某些控制部分失控而使運(yùn)行中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超速而停車（轉(zhuǎn)速落空控制而急劇上升，超過允許轉(zhuǎn)速并達(dá)到危險(xiǎn)范圍），應(yīng)準(zhǔn)備好發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)急停車裝置。本文分享電子調(diào)速器知識(shí)的目的是在工作中減少和排除電子調(diào)速器的故障， 減少調(diào)速器系統(tǒng)部件的損壞， 延 長(zhǎng)裝置使用壽命；提高電子調(diào)速器系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，降低柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行成本，提高企業(yè)效益。
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