故障檢修與技術(shù)維護(hù)

康明斯發(fā)動機(jī)電子調(diào)速器的檢查與維修

 

電子調(diào)速器故障將引起柴油發(fā)電機(jī)性能下降以至于不能運行，如果能明確判斷為電子調(diào)速器故障采取更換新品即可；如果是柴油機(jī)本身及其輔助系統(tǒng)問題，有可能通過轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象表現(xiàn)出來，即便更換電子調(diào)速器也不能解決問題，因此，轉(zhuǎn)速類故障原因應(yīng)通過對調(diào)速系統(tǒng)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(fā)電機(jī)公司在本文簡述了電子調(diào)速器的工作原理及功能說明，并重點介紹了由電子調(diào)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(diào)速器控制柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而發(fā)電機(jī)頻率正比于柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。電子燃油控制調(diào)速器（EFO）是由磁電式轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制器和執(zhí)行器組成。磁傳感器在飛輪處感應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并將感應(yīng)到的柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速饋送到電子控制器，電子控制器將感應(yīng)到的轉(zhuǎn)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(zhí)行器的電流。執(zhí)行器線圈中電流的改變引起執(zhí)行器的動作并帶動燃油泵油門軸的轉(zhuǎn)。油門軸轉(zhuǎn)動后，燃油流量和柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速以及柴油發(fā)電機(jī)輸出功率都相應(yīng)變化。

 

調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

二、電子調(diào)速控制器說明

 

控制器上有四個電位器用丁系統(tǒng)調(diào)整，在調(diào)整過程中，要用頻率表或轉(zhuǎn)速表檢測柴油發(fā)電機(jī)實際轉(zhuǎn)速。

1、增益（GAIN）

它主要調(diào)整調(diào)速器的靈敏度。它是一個從0-100%順時針旋轉(zhuǎn)的電位器。順時針旋轉(zhuǎn)將縮短負(fù)載變化時調(diào)速器的響應(yīng)時間。

2、下垂（DROOP）

此功能調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)下垂特性，它是一個從0—100%順時針旋轉(zhuǎn)的電位器。

3、轉(zhuǎn)速（SPEED）

它是調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的 20轉(zhuǎn)電位器，順時針旋轉(zhuǎn)升高柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

4、怠速（IDLESPEED）

它是調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)怠速所需轉(zhuǎn)速的20轉(zhuǎn)電位器，順時針旋轉(zhuǎn)升高柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

5、積分（I）

此功能調(diào)整調(diào)速器的動態(tài)響應(yīng)特性，它是一個從0-100%順時針旋轉(zhuǎn)的電位器

6、微分（D）

 

此功能調(diào)整調(diào)速器的動態(tài)響應(yīng)特性，它是一個從0—100%順時針旋轉(zhuǎn)的電位器。

 

康明斯電子調(diào)速器功能說明圖

 

三、調(diào)速器性能仿真技術(shù)測試

傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器的測試，往往需要將調(diào)速器安裝到柴油發(fā)電機(jī)上，通過對柴油發(fā)電機(jī)的啟動、穩(wěn)定運行、并網(wǎng)以及停止實現(xiàn)調(diào)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(xiàn)故障或參數(shù)改變，則將導(dǎo)致測試周期延長，增加了測試成本，嚴(yán)重的還會威脅到測試人員的人身安全。繼而誕生了數(shù)學(xué)仿真測試方法，通過建立柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)所需測試性能在計算機(jī)上編寫程序，以對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制以及分析研究，相較于傳統(tǒng)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(fù)性上具有很大優(yōu)勢，但是，該方法具有局限性，對于一些復(fù)雜的系統(tǒng)難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，或者數(shù)學(xué)模型過于復(fù)雜難以求解等，從而導(dǎo)致具有較大的測試誤差。

 

現(xiàn)有的測試方法主要采用硬件在環(huán)仿真技術(shù)，即在計算機(jī)上建立柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并將柴油發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)中一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易建立數(shù)學(xué)模型，同時對控制效果影響較大的關(guān)鍵部件，通過接口板與計算機(jī)連接，從而實現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器的開發(fā)和測試。這種方法雖然可以實現(xiàn)調(diào)速器的測試，但是關(guān)鍵部件和計算機(jī)需要通過專用接口板連接，導(dǎo)致在實際應(yīng)用中通用性較差，限制了應(yīng)用場景，不能滿足實際測試需求。

柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器的測試裝置包括通信連接的實時仿真機(jī)和數(shù)據(jù)信息交互裝置；其中，數(shù)據(jù)信息交互裝置用于與調(diào)速器連接；實時仿真機(jī)包括存儲模塊、信息管理模塊、仿真運行模塊和人機(jī)交互模塊；存儲模塊用于存儲柴油機(jī)參數(shù)、發(fā)電機(jī)參數(shù)、仿真設(shè)置信息及柴油機(jī)的運行狀態(tài)信息；信息管理模塊用于實現(xiàn)實時仿真機(jī)與數(shù)據(jù)信息交互裝置的信息交互，該信息交互包括經(jīng)數(shù)據(jù)信息交互裝置讀取調(diào)速器的控制信息，以及將柴油機(jī)的運行狀態(tài)信息經(jīng)數(shù)據(jù)信息交互裝置發(fā)送給調(diào)速器；仿真運行模塊用于在觸發(fā)脈沖觸發(fā)下運行柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)調(diào)速器的控制信息輸出仿真運行狀態(tài)信息；人機(jī)交互模塊用于在調(diào)速器測試開始與結(jié)束過程中的人機(jī)交互，以及用于實現(xiàn)柴油機(jī)和/或發(fā)電機(jī)的運行參數(shù)設(shè)置；數(shù)據(jù)信息交互裝置包括通信連接的數(shù)據(jù)采集器、端口擴(kuò)展板和實時仿真觸發(fā)器；數(shù)據(jù)采集器用于在實時仿真機(jī)與調(diào)速器通信連接后，采集調(diào)速器輸出的控制信息并發(fā)送到實時仿真機(jī)；端口擴(kuò)展板用于接收實時仿真機(jī)輸出的柴油機(jī)的運行狀態(tài)信息，并將運行狀態(tài)信息按照信息類型發(fā)送到對應(yīng)的端口，以供調(diào)速器讀?。粚崟r仿真觸發(fā)器內(nèi)置有mhz或mhz以上頻率的時鐘，按照實時仿真機(jī)的仿真步長產(chǎn)生觸發(fā)脈沖并發(fā)送給實時仿真機(jī)。

柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速器檢測裝置功能圖

 

四、調(diào)速器故障總結(jié)

 

1、柴油發(fā)電機(jī)啟不動

 

（1） 電池電壓

● 檢查調(diào)速板上“E”“F“之間的電壓

最低電壓值如下：

○ 8V DC（12V系統(tǒng)）

○ 17V DC（24V系統(tǒng)）

● 檢查調(diào)速板電源的快速熔斷器是否完好。

（2） 執(zhí)行器

斷開調(diào)速板電源并斷開執(zhí)行器連線，用萬用表測量執(zhí)行器線圈阻值，執(zhí)行器阻值應(yīng)符合以下值：

● GAC ACB275執(zhí)行器：

○ A-B：3±1ohms

○ C-D：3±1ohms

● CUMMINS EFC執(zhí)行器：

○ A-B：6.8—7.6ohms

將調(diào)速板“A”端子至執(zhí)行器連線拆下，串聯(lián)一電流表后接“E”，然后接通電源，此時執(zhí)行器應(yīng)動作至最大燃油位，且電流表讀數(shù)應(yīng)在4A左右（12V系統(tǒng)）或2.5A左右（24V系統(tǒng)）。

（3） 傳感器

啟動發(fā)電機(jī)組同時用電壓表測量調(diào)速板“C”、“D”間的電壓，電壓值應(yīng)不小于1.0V AC。

● 如果無電壓：

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

● 如果傳感器仍無電壓：

測量調(diào)速板“C”和 ”D“間的阻值，阻值應(yīng)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(qiáng)。

（4）調(diào)速板

● 檢查設(shè)定

○ 檢查“G‘和“P”之間電壓，正確的電壓應(yīng)為10V DC，無論是12V還是24V系統(tǒng)。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(fā)電機(jī)組，測量其電壓，應(yīng)在1.5—2.5V DC之間。

● 錯誤的值可能為：

○ “SPEED“電位器設(shè)置太低。

○ 到執(zhí)行器的線路故障。

○ “SPPED“電位器壞。

測量時注意極性。

 

電子調(diào)速器電壓檢查圖

 

2、柴油發(fā)電機(jī)超速

 

（1）接通調(diào)速板電源，執(zhí)行器擺動至最大燃油位。

（2）測量調(diào)速板“A”“F”間電壓。

注：不要啟動柴油發(fā)電機(jī)組

● 如果電壓在1.5—2.5V DC，則：

○ “SPEED”設(shè)定太高

○ 調(diào)速板壞

● 如果電壓大于2.5V DC，則：執(zhí)行器或機(jī)械連接摩擦太大

● 如果電壓小于1.5V DC，則：調(diào)速板壞

（3）拆開調(diào)速板“C”“D”連線

○ 如果執(zhí)行器仍保持在最大燃油位，調(diào)速板壞

○ 如果執(zhí)行器回到最小燃油位，則柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號出問題，檢查傳感器與調(diào)速板之間連線，并要求屏蔽。

 

電子調(diào)速器正確測試方法

 

3、柴油發(fā)電機(jī)達(dá)不到要求轉(zhuǎn)速

 

（1） 啟動發(fā)電機(jī)組的同時測量電池電壓，電池電壓應(yīng)不小于8V（12V系統(tǒng)）、17V（24V系統(tǒng)）。

○ 充電或更換電池，確保電池電量充足

○ 執(zhí)行器接線錯誤

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

○ 調(diào)速板至電源或調(diào)速板至執(zhí)行器之間的接線錯誤

○ 執(zhí)行器或連接臂卡死

○ 執(zhí)行器故障

（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)組運行在所達(dá)到的轉(zhuǎn)速時，在調(diào)速板端子“A“”B“間測量執(zhí)行器兩端電壓：

○ 如果電壓大于電源電壓2V或更多，則是機(jī)械調(diào)速器問題。

○ 如果以上問題解決后仍有達(dá)不到要求轉(zhuǎn)速，請嘗試調(diào)節(jié)“SPEED”電位器。

（4）電磁干擾

如果發(fā)電機(jī)組附近有強(qiáng)的電磁場或無線電干擾源，會引起調(diào)速板產(chǎn)生錯誤的下垂調(diào)節(jié)，這樣就要求調(diào)速板至執(zhí)行器、傳感器的連線必須使用屏蔽線，且屏蔽層必須在調(diào)速板側(cè)接地，而不能在執(zhí)行器端或傳感器端接地。

 

 

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