论文部分内容阅读
重庆康明斯柴油机厂生产配套的发电机组用柴油机的电控系统,由速度控制板、超速板、大底板及传感元件和执行元件等组成。由于其集成度比较高,控制原理较为复杂,当系统出现问题时故障较难判断,要准确判断并排除相关故障,必须要深刻理解其控制原理,并结合实际故障现象来进行。
1 基本控制原理
当开启电源时,控制电源通过速度控制板控制执行器;操作启动开关并启动柴油机时,控制电源一路使启动马达工作,另一路开启电磁阀打开燃油开关。柴油机启动后,操作开关复位,启动马达控制电源断电,燃油电磁阀电源切断,此时,燃油电磁阀另一路电源经超速控制板、高水温传感器、低油压传感器,使燃油电磁阀保持工作,致使柴油机正常运行;执行器的控制依据速度传感器信号,由速度控制板,控制转速在设定的状态下工作;当转速超速、水温过高、油压过低任一故障发生时,燃油电磁阀电源切断,柴油机因供油中断而停机。
2 转速控制系统常见故障检测
转速控制系统由转速传感器、控制板、执行器等组成,其功能是控制机组转速、改善静态性能、改进动态性能。转速控制系统有常开式和常闭式两种,但普通应用常闭式,因此以常闭式控制系统为例。
2.1转速控制系统常见故障现象
(1)油泵不供油至使柴油机不能引爆启动;
(2)启动后无怠速,当速度控制开关置怠速和运行位置时转速均高1700r/min以上,调整无效;
(3)因速度控制板調整不当造成单台机组或多台运行机组性能变化。
2.2 转速控制系统常见故障分析与排除
故障检测方法开启控制箱电源开关,当有敏捷、清脆细小的2次响声时,速度控制系统基本正常;若无响声则可能是速度控制板无输出或执行器锈蚀发卡。
(1)控制板的故障检测
在电源开关开启时,测量大底板A22、A23端子的直流电压,若电压高于12V,表明控制板输出正常。若U=0,则测量速度控制板插座B、C点电压,若U>12V,则控制板正常,应检查大底板印刷电路是否开路;否则调速控制板故障,应更换控制板。
(2)执行器的故障检测
执行器线圈电阻为7-10Ω,电感为120mH,静态测量各参数即可判断电器状况;其机械状况当操作机组不易判断时,可外接12V直接电源,通过其通断时响声状况来判断。当发卡阻塞和锈蚀时,可用专用工具卸下执行器清洗研磨(不得用金属磨料)修复,当无法修复时,应予以更换。
当控制板无法控制,正常输出失控时,则为执行器因磨损、间隙增大,产生漏油所致。在设定怠速应小于600r/min,而转速升至900~1700r/min,通常称无怠速,而在设定运行状态时n=1500r/min左右,而实际转速在1700r/min左右,且调速无效,则为上述原因引起。因柴油发电机组工作在1500r/min左右,故怠速状况影响不大,执行器可继续使用;当漏油严重,转速过高时,但当加载10%~15%时,转速下降能达到正常控制状态,执行器也可继续使用;若转速升高很多直至超速保护而停机,则应更换执行器。
(3)转速传感器的检测
当转速传感器信号过强时,速度控制系统转速不稳定,当信号过弱无信号时,则易控制失灵引起超速。转速传感器线圈电阻为300Ω左右,工作时输出电压为1.5~20VAC,否则传感器故障应予以更换。
转速传感器转速信号强度的调整:使传感器旋入,顶紧飞轮齿端,然后退出1/2-3/4圈后锁紧。此时,传感器顶端与飞轮齿尖的间隙约为0.7mm~1.1mm。旋入输出电压上升,旋出输出电压则下降。
(4)速度控制系统调整不当引起的故障
转速的调整一般易于进行。这里主要是调速率及增益的调整。
1)调速率的调整调速率是指机组空载至额定负载时转速变化的速率。并车运行时,主并机与待并机的调速率必须调整一致。同时,根据两台机组负载的分配情况进行微调,即重载机组其电位器顺时针微调或轻载机组其电位器逆时针微调,使所并机组功率分配均匀。调速率可调范围为0%~5%,顺调调速特性较软,逆调调速特性较硬。
2)增益的调整,增益是调整转速控制对柴油机供油的反应速度。顺时针调整反应快,但过快了机组发电要发生抖动,逆时针调整则反应慢,机组运行平稳。并车工作时,若增益调整不适,机组有抢时间现象,运行不稳定。单机运行一般应在10%~80%范围内调整,并机应在30%~40%范围内调整。
3 保护报警系统故障检测
报警保护部分主要是超速板、高水温、低油压传感器等。当转速传感器接收到柴油机转速信号,经频率–电压变换器(F/V)转换成相应电流,经相应电阻产生电压,并与设定电位器相比较,在相应转速上,继电器动作,发出灯指示继电器触点供外电路使用。
超速电位器CW装在超速板下方,如机组经常出现超速报警而动作,而实际上并非故障,正向调整少许,即可解决。超速设定一般在1725r/min (50Hz机组)。超速板一旦产生故障,测量大底板A7到A12端子将无电压(正常运行时其电压为24V),此时,可将超速控制继电器接点跨接,即将大底板A5与A7端子连接,此时,电控超速保护不起作用,但机组能正常工作,以便修复超速板。低油压传感器为常闭触点,而高水温为常开触点,故通过测量即可判断其故障。
4 传感器和仪表系统故障检测
仪表指示部分主要是油压、水温传感器及仪表。油压、温度传感器其基本原理是将参数(油压、水温)的变化转换为电阻的变化,并通过仪表显示出来,因此说不同的油压、水温即对应传感器不同的电阻,分别测量康明斯柴油机油压、水温传感器在不同压力和温度下的电阻值,并与标准值进行比较,就能判断传感器是否存在故障,有故障即可更换。而仪表均为正交线圈型各自参数基本相同,只是偏转特性有所差异。
1 基本控制原理
当开启电源时,控制电源通过速度控制板控制执行器;操作启动开关并启动柴油机时,控制电源一路使启动马达工作,另一路开启电磁阀打开燃油开关。柴油机启动后,操作开关复位,启动马达控制电源断电,燃油电磁阀电源切断,此时,燃油电磁阀另一路电源经超速控制板、高水温传感器、低油压传感器,使燃油电磁阀保持工作,致使柴油机正常运行;执行器的控制依据速度传感器信号,由速度控制板,控制转速在设定的状态下工作;当转速超速、水温过高、油压过低任一故障发生时,燃油电磁阀电源切断,柴油机因供油中断而停机。
2 转速控制系统常见故障检测
转速控制系统由转速传感器、控制板、执行器等组成,其功能是控制机组转速、改善静态性能、改进动态性能。转速控制系统有常开式和常闭式两种,但普通应用常闭式,因此以常闭式控制系统为例。
2.1转速控制系统常见故障现象
(1)油泵不供油至使柴油机不能引爆启动;
(2)启动后无怠速,当速度控制开关置怠速和运行位置时转速均高1700r/min以上,调整无效;
(3)因速度控制板調整不当造成单台机组或多台运行机组性能变化。
2.2 转速控制系统常见故障分析与排除
故障检测方法开启控制箱电源开关,当有敏捷、清脆细小的2次响声时,速度控制系统基本正常;若无响声则可能是速度控制板无输出或执行器锈蚀发卡。
(1)控制板的故障检测
在电源开关开启时,测量大底板A22、A23端子的直流电压,若电压高于12V,表明控制板输出正常。若U=0,则测量速度控制板插座B、C点电压,若U>12V,则控制板正常,应检查大底板印刷电路是否开路;否则调速控制板故障,应更换控制板。
(2)执行器的故障检测
执行器线圈电阻为7-10Ω,电感为120mH,静态测量各参数即可判断电器状况;其机械状况当操作机组不易判断时,可外接12V直接电源,通过其通断时响声状况来判断。当发卡阻塞和锈蚀时,可用专用工具卸下执行器清洗研磨(不得用金属磨料)修复,当无法修复时,应予以更换。
当控制板无法控制,正常输出失控时,则为执行器因磨损、间隙增大,产生漏油所致。在设定怠速应小于600r/min,而转速升至900~1700r/min,通常称无怠速,而在设定运行状态时n=1500r/min左右,而实际转速在1700r/min左右,且调速无效,则为上述原因引起。因柴油发电机组工作在1500r/min左右,故怠速状况影响不大,执行器可继续使用;当漏油严重,转速过高时,但当加载10%~15%时,转速下降能达到正常控制状态,执行器也可继续使用;若转速升高很多直至超速保护而停机,则应更换执行器。
(3)转速传感器的检测
当转速传感器信号过强时,速度控制系统转速不稳定,当信号过弱无信号时,则易控制失灵引起超速。转速传感器线圈电阻为300Ω左右,工作时输出电压为1.5~20VAC,否则传感器故障应予以更换。
转速传感器转速信号强度的调整:使传感器旋入,顶紧飞轮齿端,然后退出1/2-3/4圈后锁紧。此时,传感器顶端与飞轮齿尖的间隙约为0.7mm~1.1mm。旋入输出电压上升,旋出输出电压则下降。
(4)速度控制系统调整不当引起的故障
转速的调整一般易于进行。这里主要是调速率及增益的调整。
1)调速率的调整调速率是指机组空载至额定负载时转速变化的速率。并车运行时,主并机与待并机的调速率必须调整一致。同时,根据两台机组负载的分配情况进行微调,即重载机组其电位器顺时针微调或轻载机组其电位器逆时针微调,使所并机组功率分配均匀。调速率可调范围为0%~5%,顺调调速特性较软,逆调调速特性较硬。
2)增益的调整,增益是调整转速控制对柴油机供油的反应速度。顺时针调整反应快,但过快了机组发电要发生抖动,逆时针调整则反应慢,机组运行平稳。并车工作时,若增益调整不适,机组有抢时间现象,运行不稳定。单机运行一般应在10%~80%范围内调整,并机应在30%~40%范围内调整。
3 保护报警系统故障检测
报警保护部分主要是超速板、高水温、低油压传感器等。当转速传感器接收到柴油机转速信号,经频率–电压变换器(F/V)转换成相应电流,经相应电阻产生电压,并与设定电位器相比较,在相应转速上,继电器动作,发出灯指示继电器触点供外电路使用。
超速电位器CW装在超速板下方,如机组经常出现超速报警而动作,而实际上并非故障,正向调整少许,即可解决。超速设定一般在1725r/min (50Hz机组)。超速板一旦产生故障,测量大底板A7到A12端子将无电压(正常运行时其电压为24V),此时,可将超速控制继电器接点跨接,即将大底板A5与A7端子连接,此时,电控超速保护不起作用,但机组能正常工作,以便修复超速板。低油压传感器为常闭触点,而高水温为常开触点,故通过测量即可判断其故障。
4 传感器和仪表系统故障检测
仪表指示部分主要是油压、水温传感器及仪表。油压、温度传感器其基本原理是将参数(油压、水温)的变化转换为电阻的变化,并通过仪表显示出来,因此说不同的油压、水温即对应传感器不同的电阻,分别测量康明斯柴油机油压、水温传感器在不同压力和温度下的电阻值,并与标准值进行比较,就能判断传感器是否存在故障,有故障即可更换。而仪表均为正交线圈型各自参数基本相同,只是偏转特性有所差异。