性能特點(diǎn)和作用說明

康明斯電子調(diào)速器工作原理和接線圖

 

摘要：康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT型燃油系統(tǒng)中，使用EFC電子調(diào)速器。調(diào)速器可以調(diào)成同步運(yùn)行或調(diào)成有轉(zhuǎn)速降的運(yùn)行。本文介紹的是發(fā)電機(jī)組或驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)上的康明斯電子調(diào)速器EFC的原理、調(diào)整方法，對(duì)用戶準(zhǔn)確、快速地排除該類機(jī)型的故障具有重要作用。電子調(diào)速器式速度控制因生產(chǎn)廠家不同，類型也不同，但基本原理相同。電子式調(diào)速器可以有效地克服機(jī)械式調(diào)速器的不足，是目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品的主要技術(shù)。主要應(yīng)用于國(guó)外進(jìn)口的機(jī)器上，也是康明斯柴油發(fā)電機(jī)的標(biāo)配。下面主要以康明斯公司的EFC電子調(diào)速器產(chǎn)品為例做原理介紹。

 
 

一、電子調(diào)速器工作原理

 

      調(diào)速器控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，而同步發(fā)電機(jī)頻率正比于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速。電子燃油控制調(diào)速器（EFC）由磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制器和執(zhí)行器組成。磁電傳感器在飛輪處感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并將感應(yīng)到的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信息傳送到電子調(diào)速控制器，電子調(diào)速控制器將感應(yīng)到的轉(zhuǎn)速信息與給定值相比較。如果兩個(gè)信號(hào)之間有差值，控制器則改變輸往執(zhí)行器的電流。執(zhí)行器線圈中電流的改變引起執(zhí)行器動(dòng)作，并帶動(dòng)燃油泵油門軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。油門軸轉(zhuǎn)動(dòng)后，根據(jù)柴油機(jī)的工作特性，燃油量和轉(zhuǎn)速及發(fā)電機(jī)組輸出功率都相應(yīng)變化，從而保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（即發(fā)電機(jī)組頻率穩(wěn)定），并適應(yīng)負(fù)載的不斷變化。電路和調(diào)整原理如圖1所示。其特點(diǎn)如下：

1、用轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，傳感器通過飛輪上的齒圈測(cè)出柴油機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速并送至控制器，控制器進(jìn)行實(shí)際值與設(shè)定值比力，差值經(jīng)控制電路的整理、放大并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器輸出軸，通過調(diào)節(jié)桿拉動(dòng)噴油泵的調(diào)速齒桿，進(jìn)行供油量調(diào)節(jié)，以保持預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。

2、電子調(diào)速器可按照柴油發(fā)電機(jī)使用場(chǎng)合的需要選擇不均勻度的大小。當(dāng)進(jìn)行無差調(diào)速時(shí)，電子控制系統(tǒng)會(huì)將負(fù)荷變化而引起的設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的差值消除，使柴油機(jī)保持原設(shè)定的轉(zhuǎn)速，以使調(diào)速系統(tǒng)獲得滿意的靜態(tài)調(diào)速率。

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

 

圖1  康明斯電子調(diào)速器原理及接線圖

 

二、調(diào)速過程

 

       電子調(diào)速器(EFC)一般由轉(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，外形如圖2所示。康明斯電子調(diào)速器自動(dòng)化程度高，控制比較復(fù)雜，調(diào)整旋鈕位置如圖3所示。

（1）電磁轉(zhuǎn)速傳感器裝在飛輪殼上，通過飛輪齒圈感應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

（2）執(zhí)行器裝在PT泵內(nèi)，改變執(zhí)行器電流將使執(zhí)行器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。

（3）當(dāng)CPU板J5第7腳的運(yùn)行開關(guān)RUN閉合時(shí)，J1的1腳輸出24V電壓，PT泵電磁閥開關(guān)SWITCHED得電開啟，EFC調(diào)速控制器4得電工作，使控制器的軸轉(zhuǎn)到最大供油位置。同時(shí)，CPU板J1的第3腳輸出起動(dòng)信號(hào)到啟動(dòng)馬達(dá)，使柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。

（4）柴油機(jī)啟動(dòng)后，交流發(fā)電機(jī)的中點(diǎn)（N）電壓（約12V）作為柴油發(fā)電機(jī)已啟動(dòng)的信號(hào)，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(hào)，使啟動(dòng)機(jī)停止工作。若一次啟動(dòng)不成功，停10s后將自動(dòng)再次啟動(dòng)，若連續(xù)三次啟動(dòng)不成功，則停止啟動(dòng)，故障燈點(diǎn)亮。

（5）柴油發(fā)電機(jī)正常工作后，柴油發(fā)電機(jī)的各種參數(shù)通過J3插座輸入CPU板，由J4輸出各種報(bào)警燈信號(hào)。按J5的復(fù)位／燈檢查按鈕，可使CPU復(fù)位，同時(shí)進(jìn)行各種報(bào)警燈測(cè)試，若所有報(bào)警燈都亮，說明整個(gè)報(bào)警控制系統(tǒng)工作正常。

（6）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)以后，EFC調(diào)速器把來自電磁傳感器的電訊號(hào)與現(xiàn)有的參考點(diǎn)（W2）相比較，輸出差壓電流信號(hào)，使執(zhí)行器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，控制進(jìn)入噴嘴的燃油流量，從而改變柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。

（7）當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)在W2調(diào)定的某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作時(shí)，調(diào)速過程如下：

 

負(fù)載↑↓→轉(zhuǎn)速傳感器↓↑→EFC調(diào)速器輸出電流↑↓→執(zhí)行器供油量↑↓→柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速↓↑→使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一定值工作

 

圖2  電子調(diào)速器外形示意圖

圖3  康明斯電子調(diào)速器速度調(diào)整圖

  

三、速度調(diào)節(jié)方法

 

1、可調(diào)旋鈕

      電子調(diào)速控制器上有4個(gè)電位器用于轉(zhuǎn)速系統(tǒng)調(diào)整，在調(diào)整過程中，用頻率表或轉(zhuǎn)速表檢測(cè)發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)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(diào)整調(diào)速器的靈敏度。是一個(gè)從0～100％順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電位器。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將縮短負(fù)載變化時(shí)調(diào)速器的響應(yīng)時(shí)間。順旋反應(yīng)快，逆旋穩(wěn)定性好。一般在5-7格處。

（2）下垂（Droop）：

      此功能調(diào)整發(fā)電機(jī)下垂特性，也是一個(gè)從0～100％順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電位器，一般設(shè)定在5％以內(nèi)。

（3）轉(zhuǎn)速（Speed）：

      它是調(diào)整發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的20轉(zhuǎn)電位器，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)升高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。運(yùn)行空載一般為1515轉(zhuǎn)／分（50.5Hz），額定負(fù)載1500轉(zhuǎn)／分（50.0Hz）。

（4）怠速（IDIE Speed）：

      它是調(diào)整發(fā)電機(jī)怠速所需轉(zhuǎn)速的20轉(zhuǎn)電位器，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)升高發(fā)電機(jī)怠速轉(zhuǎn)速。怠速600-800轉(zhuǎn)／分，順旋為升速，反旋為降速。

（5）積分（I）和微分（D）：

      此功能調(diào)整調(diào)速器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，它們都是一個(gè)從0％～100％順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電位器。反旋為?。ㄓ玻樞秊榇螅ㄜ洠?。小機(jī)可硬些，大機(jī)宜軟些。一般在0-1.5格處。 

 

圖4  康明斯電子調(diào)速器串聯(lián)接線位置

圖5 康明斯電子調(diào)速器接線功能說明

 

2、初調(diào)（不啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī))

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

（2）運(yùn)行轉(zhuǎn)速電位器反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)20圈，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10圈，將其置于中間位置。

（3）增益電位器W3用來調(diào)正調(diào)速器的靈敏度，即調(diào)速器對(duì)負(fù)荷的反應(yīng)時(shí)間。將其調(diào)到刻度50處。

（4）轉(zhuǎn)速降電位器W4的調(diào)整。由于負(fù)載增加，柴油發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速將下降，有負(fù)載時(shí)比無負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速要低，用全負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速百分比來表示，稱為轉(zhuǎn)速降。即轉(zhuǎn)速降＝（無載運(yùn)行速度－全負(fù)荷轉(zhuǎn)速）×100%／全負(fù)荷轉(zhuǎn)速。該電位器有三種設(shè)置：

① 反時(shí)針轉(zhuǎn)到底為同步運(yùn)行。

② 轉(zhuǎn)到刻度50處，得到3%的轉(zhuǎn)速降。

③ 轉(zhuǎn)到刻度80處，得到5%的轉(zhuǎn)速降。

3、運(yùn)行中調(diào)整

（1）怠速調(diào)整：

      將運(yùn)行／怠速開關(guān)置怠速位置，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，調(diào)W1直到轉(zhuǎn)速為600~650r／min。

（2）運(yùn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整：

      將運(yùn)行／怠速開關(guān)置運(yùn)行位置，起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行。

① 當(dāng)W4置同步運(yùn)行時(shí)，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1500r／min（即對(duì)應(yīng)550Hz）為止。

② 當(dāng)W4置3%的轉(zhuǎn)速降時(shí)，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1545r/min（對(duì)應(yīng)51.5Hz）為止。

③ 當(dāng)W4置5%的轉(zhuǎn)速降時(shí)，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1575r/min（對(duì)應(yīng)52.5Hz）為止。

（3）增益調(diào)整：

      啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，接上大約1／4的額定負(fù)載，如果柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的，則順時(shí)針方向慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)W3，直到柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)不穩(wěn)時(shí)為止，然后再反時(shí)針方向慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)W3，直到達(dá)到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)為止。

（4）轉(zhuǎn)速降的調(diào)整：

      啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，加上額定負(fù)載，調(diào)W4，使頻率為50Hz，即為1500r/min為止。

（5）系統(tǒng)調(diào)正：

      進(jìn)行完（4）步調(diào)整后，卸掉負(fù)載，再進(jìn)行（2）步調(diào)整，然后再加上額定負(fù)載，進(jìn)行（4）步的調(diào)整，直到調(diào)整到正確值為止。為了得到正確的轉(zhuǎn)速（即頻率），通常要重復(fù)上述方法二到三次的連續(xù)調(diào)整即可使系統(tǒng)調(diào)正。

 

總結(jié)：

       電子調(diào)速器在結(jié)構(gòu)和控制原理上與機(jī)械調(diào)速器有很大不同，它是將轉(zhuǎn)速和負(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)飛重等結(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，壽命長(zhǎng)，效率高，輸出功率大。

 

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