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機械調速的柴油機改裝成電子調速器的方法 |
摘要：針對康明斯柴油發動機部分采用機械燃油泵的機型，康明斯公司在本文中介紹了將機械泵改裝成電子調速系統的方法，同時闡述了機械調速器和電子調速器不同原理，以及改造成功后對調速系統的初次啟動檢查內容。
康明斯柴油機通常運用電控系統完成柴油機的起動、停機和檢測保護，絕大部分機型特別是用于發電機組的柴油機都采用了電子調速系統，但其形式各有不同。如電站用康明斯4BT3.9-G2采用C1000B轉速控制器，A1000C電磁執行器，該執行安裝在高壓油泵的后端，直接驅動油量調節機構，這是一種全電子式電子調速結構。但有的機型如6CTA8.3-G2（采用ESD5500E轉速控制器，ADB225G電磁執行器），其電子調速系統對柴油機的控制是通過對高壓油泵上的機械調速器的操控來實現的，即在用電子調速器改裝柴油發電機組時，充分利用了現成的機械調速器。
一、調速器原理
1、機械調速器的原理
機械調速器基于彈簧力和離心力之間的平衡。
（1）工作時，彈簧力總是將供油桿向增加循環供油的方向移動。離心力總是使供油桿向縮短循環供油的方向移動。
（2）當載荷減小時，轉速增大，離心力大于彈簧力，供油桿向縮短循環供油方向移動，循環供油減少，轉速降低，離心力小于彈簧力。供油桿向添加循環供油方向移動，轉速再次上升。直到離心力和彈簧力平衡，供油桿保持不變，所以轉速基本在小范圍內變化。
（3）相反，當負荷增加時，轉速降低，彈簧力大于離心力，供油桿向增加循環供油的方向移動。增加循環供油時，轉速增加，彈簧力小于離心力，供油桿向減少循環供油的方向移動，轉速再次下降，直至離心力和彈簧力平衡。
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機械調速器原理圖
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2、電子調速器工作原理
電磁執行器是電子調速器的執行元件，通過控制電磁執行器的線圈電流，可以控制執行器的輸出位移。電磁執行器直接驅動柴油機的噴油泵齒條左右運動，從而控制發動機的燃料供給量。通過熱力轉換，發動機將化學能轉化為動能輸出動力扭矩，動力扭矩與負載阻力矩相互作用形成發動機的轉速輸出。因此，控制電磁執行器的電流大小即可控制發動機的轉速。
二、機械調速器改造方法
電子調速系統的電磁執行器與機械調速器的連接有兩種方式，其一是與機械調速器的停機手柄相連，其二是與機械調速器的調速手柄相連。
1、電調與機械調速器停機手柄連接
是將ADB225G旋轉化比例電磁執行器與RSV機械調速器的停機手柄連接，其方式是使執行器的輸出臂通過有2個關節軸承的桿系與機械調速器的停車手臂連接在一起。停車手柄轉動，將通過銷釘24使浮動桿3以小軸7為支點轉動，帶動供油齒桿移動改變供油量。執行器設有回位彈簧，將提供停機手柄反向轉動的驅動力。
注意：
① 執行器擺角的變化必須與負荷控制桿增與減負荷（油量）的方向一致；
② 執行器輸出臂的相位角要保證與停車和滿負荷相對應。約10%和80%~90%；
③ 運動桿系的運動必須靈活，不得有任何干涉。
改裝時不必拆掉機械調速器，而是利用它作為超速保護裝置。實際應用時應將機械調速器的調速手柄重新固定在1560r/min，這是機械調速器還未起作用，不會對電子調速器產生干涉。而當電子調速器因失控造成飛車（對發電機組而言）時，機械調速器將把轉速限制在1650r/min范圍內。如果想要減小執行器的負荷，可將機械調速器里的起動彈簧卸掉。
2、電調與機械調速器調速手柄連接
若僅對機械調速其進行電控改裝以完成自動起動和停機過程，而不使用電子調速模塊，則電磁執行器可與調速手柄相連。電磁執行器拉動調速手柄時，改變的是調速彈簧的張力，實際上是改變了轉速的設定值。更一般的方式是采用二位式電磁執行結構，起動后直接將調速手柄拉動到額定空轉轉速位置，其后將轉速穩定及調節由機械調速完成，其工作過程參見RSV型調速器的中速工況。
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機械式改造停機調速器結構圖 |
三、改裝后初次啟動檢查
在機械噴油泵改裝電子調速器首次起動之前，應進行下列檢查和初調工作。
1、參照系統安裝圖 ，確認各部分電氣連接正確無誤 ，機械轉動環節無任何阻卡現象 ，轉速傳感器已正確安裝并緊固。斷電時電磁執行器輸出軸位置為發動機零供油位置 ，必要時可拆下中間體觀察孔蓋板以便于觀察。
2、將 怠速 /額定"開關斷開，即置于怠速位。
3、打開調速器電源開關 ，觀察執行器輸出軸是否停留在零供油位置。
4、用導電材料短接 "試驗 "觸頭，此時執行器輸出軸將拉至最大供油位置；然后斷開"試驗"觸頭，執行器輸出軸應快速回復零位。
四、效果比較
電子調速器與機械調速器相比具有以下特點。
1、首先是它的調速性能好，其調速指標優于機械調速器（調速率 <4%；不靈敏度∶在額定轉速時 ≤1.3%～1.8%，最低轉速時 ≤8% ～17%）。
2、維護簡便，不須加機油，與機械調速器相比少了一個重要工作環節，由此，故障幾率大大降低，，工作可能性大大提高。
3、為實現電噴自動化打下了堅實基礎，并提升了裝備性能指標。
4、開關發動機及轉速調整尤為方便。
5、電子調速器與機械調速器價格成本幾乎差異不大，而且無機械噪聲。
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