故障檢修與技術維護

康明斯發動機電子調速器的檢查與維修

 

電子調速器故障將引起柴油發電機性能下降以至于不能運行，如果能明確判斷為電子調速器故障采取更換新品即可；如果是柴油機本身及其輔助系統問題，有可能通過轉速不穩現象表現出來，即便更換電子調速器也不能解決問題，因此，轉速類故障原因應通過對調速系統的綜合性分析，逐項驗證排查來判斷故障真實原因。康明斯發電機公司在本文簡述了電子調速器的工作原理及功能說明，并重點介紹了由電子調速器控制板引起的故障檢修和性能測試方法。

 

一、工作原理

調速器控制柴油發電機的轉速，而發電機頻率正比于柴油發電機轉速。電子燃油控制調速器（EFO）是由磁電式轉速傳感器、電子控制器和執行器組成。磁傳感器在飛輪處感應柴油發電機轉速，并將感應到的柴油發電機轉速饋送到電子控制器，電子控制器將感應到的轉速與給定值相比較。如果兩個信號之間有差，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的動作并帶動燃油泵油門軸的轉。油門軸轉動后，燃油流量和柴油發電機轉速以及柴油發電機輸出功率都相應變化。

 

調速系統結構圖

 

二、電子調速控制器說明

 

控制器上有四個電位器用丁系統調整，在調整過程中，要用頻率表或轉速表檢測柴油發電機實際轉速。

1、增益（GAIN）

它主要調整調速器的靈敏度。它是一個從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。

2、下垂（DROOP）

此功能調整柴油發電機下垂特性，它是一個從0—100%順時針旋轉的電位器。

3、轉速（SPEED）

它是調整柴油發電機額定轉速的 20轉電位器，順時針旋轉升高柴油發電機轉速。

4、怠速（IDLESPEED）

它是調整柴油發電機怠速所需轉速的20轉電位器，順時針旋轉升高柴油發電機轉速。

5、積分（I）

此功能調整調速器的動態響應特性，它是一個從0-100%順時針旋轉的電位器

6、微分（D）

 

此功能調整調速器的動態響應特性，它是一個從0—100%順時針旋轉的電位器。

 

康明斯電子調速器功能說明圖

 

三、調速器性能仿真技術測試

傳統柴油發電機調速器的測試，往往需要將調速器安裝到柴油發電機上，通過對柴油發電機的啟動、穩定運行、并網以及停止實現調速器的測試，該測試過程不但需要消耗大量的燃油，且測試周期較長，靈活性較差，如果出現故障或參數改變，則將導致測試周期延長，增加了測試成本，嚴重的還會威脅到測試人員的人身安全。繼而誕生了數學仿真測試方法，通過建立柴油發電機的數學模型，并根據所需測試性能在計算機上編寫程序，以對數學模型進行控制以及分析研究，相較于傳統測試方法，這種測試方法雖然在靈活性、測試速度以及可重復性上具有很大優勢，但是，該方法具有局限性，對于一些復雜的系統難以建立精確的數學模型，或者數學模型過于復雜難以求解等，從而導致具有較大的測試誤差。

 

現有的測試方法主要采用硬件在環仿真技術，即在計算機上建立柴油發電機的數學模型，并將柴油發電機的控制系統中一些結構復雜、不易建立數學模型，同時對控制效果影響較大的關鍵部件，通過接口板與計算機連接，從而實現柴油發電機調速器的開發和測試。這種方法雖然可以實現調速器的測試，但是關鍵部件和計算機需要通過專用接口板連接，導致在實際應用中通用性較差，限制了應用場景，不能滿足實際測試需求。

柴油發電機調速器的測試裝置包括通信連接的實時仿真機和數據信息交互裝置；其中，數據信息交互裝置用于與調速器連接；實時仿真機包括存儲模塊、信息管理模塊、仿真運行模塊和人機交互模塊；存儲模塊用于存儲柴油機參數、發電機參數、仿真設置信息及柴油機的運行狀態信息；信息管理模塊用于實現實時仿真機與數據信息交互裝置的信息交互，該信息交互包括經數據信息交互裝置讀取調速器的控制信息，以及將柴油機的運行狀態信息經數據信息交互裝置發送給調速器；仿真運行模塊用于在觸發脈沖觸發下運行柴油機和發電機的數學模型，并根據調速器的控制信息輸出仿真運行狀態信息；人機交互模塊用于在調速器測試開始與結束過程中的人機交互，以及用于實現柴油機和/或發電機的運行參數設置；數據信息交互裝置包括通信連接的數據采集器、端口擴展板和實時仿真觸發器；數據采集器用于在實時仿真機與調速器通信連接后，采集調速器輸出的控制信息并發送到實時仿真機；端口擴展板用于接收實時仿真機輸出的柴油機的運行狀態信息，并將運行狀態信息按照信息類型發送到對應的端口，以供調速器讀取；實時仿真觸發器內置有mhz或mhz以上頻率的時鐘，按照實時仿真機的仿真步長產生觸發脈沖并發送給實時仿真機。

柴油發電機組調速器檢測裝置功能圖

 

四、調速器故障總結

 

1、柴油發電機啟不動

 

（1） 電池電壓

● 檢查調速板上“E”“F“之間的電壓

最低電壓值如下：

○ 8V DC（12V系統）

○ 17V DC（24V系統）

● 檢查調速板電源的快速熔斷器是否完好。

（2） 執行器

斷開調速板電源并斷開執行器連線，用萬用表測量執行器線圈阻值，執行器阻值應符合以下值：

● GAC ACB275執行器：

○ A-B：3±1ohms

○ C-D：3±1ohms

● CUMMINS EFC執行器：

○ A-B：6.8—7.6ohms

將調速板“A”端子至執行器連線拆下，串聯一電流表后接“E”，然后接通電源，此時執行器應動作至最大燃油位，且電流表讀數應在4A左右（12V系統）或2.5A左右（24V系統）。

（3） 傳感器

啟動發電機組同時用電壓表測量調速板“C”、“D”間的電壓，電壓值應不小于1.0V AC。

● 如果無電壓：

拆開調速板‘C“、”D“連線，再次啟動發電機組并測量傳感器兩線間的電壓，如果有電壓，則調速板壞。

● 如果傳感器仍無電壓：

測量調速板“C”和 ”D“間的阻值，阻值應在50—250歐姆之間，如正確，檢查傳感器與飛輪齒之間的距離0.7—1.0mm(0.028—0.039英寸)之間。

注：距離越小信號越強。

（4）調速板

● 檢查設定

○ 檢查“G‘和“P”之間電壓，正確的電壓應為10V DC，無論是12V還是24V系統。錯誤的值說明“SPEED”電位器壞。

○ 檢查“A“與”F“之間的電壓：斷開燃油并啟動發電機組，測量其電壓，應在1.5—2.5V DC之間。

● 錯誤的值可能為：

○ “SPEED“電位器設置太低。

○ 到執行器的線路故障。

○ “SPPED“電位器壞。

測量時注意極性。

 

電子調速器電壓檢查圖

 

2、柴油發電機超速

 

（1）接通調速板電源，執行器擺動至最大燃油位。

（2）測量調速板“A”“F”間電壓。

注：不要啟動柴油發電機組

● 如果電壓在1.5—2.5V DC，則：

○ “SPEED”設定太高

○ 調速板壞

● 如果電壓大于2.5V DC，則：執行器或機械連接摩擦太大

● 如果電壓小于1.5V DC，則：調速板壞

（3）拆開調速板“C”“D”連線

○ 如果執行器仍保持在最大燃油位，調速板壞

○ 如果執行器回到最小燃油位，則柴油發電機轉速信號出問題，檢查傳感器與調速板之間連線，并要求屏蔽。

 

電子調速器正確測試方法

 

3、柴油發電機達不到要求轉速

 

（1） 啟動發電機組的同時測量電池電壓，電池電壓應不小于8V（12V系統）、17V（24V系統）。

○ 充電或更換電池，確保電池電量充足

○ 執行器接線錯誤

（2） 臨時短接調速板“A“”F“端子，執行器應動作至最大位，否則為以下情況之一：

○ 調速板至電源或調速板至執行器之間的接線錯誤

○ 執行器或連接臂卡死

○ 執行器故障

（3）當發電機組運行在所達到的轉速時，在調速板端子“A“”B“間測量執行器兩端電壓：

○ 如果電壓大于電源電壓2V或更多，則是機械調速器問題。

○ 如果以上問題解決后仍有達不到要求轉速，請嘗試調節“SPEED”電位器。

（4）電磁干擾

如果發電機組附近有強的電磁場或無線電干擾源，會引起調速板產生錯誤的下垂調節，這樣就要求調速板至執行器、傳感器的連線必須使用屏蔽線，且屏蔽層必須在調速板側接地，而不能在執行器端或傳感器端接地。

 

 

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