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性能特点和作用说明 |
柴油机启动后转速和频率调节装置的作用 |
摘要：柴油机速度控制装置用于调节和稳定其转速，确保柴油发电机组在各种负载条件下保持稳定运行。众所周知，中国采用的是苏制（公制）电压400V，在50HZ情况下柴油发电机组启动后额定转速为1500r/min，而转速测量保护系统作用就是在其超过此界限110%时启动保护功能。 可以防止用户因此故障导致经济损失，乃至发生“飞机”这种极度危险的安全事故。
一、转速控制系统组成及工作原理
1、转速控制系统组成
传感器是一个近程感应开关，不通过接触就可以工作，其测量过程如图1所示。它由振荡器、触发器及放大器组成，通过振荡器电路线圈产生一交变电磁场。在金属导体接近传感器时交变磁场就会发生变化，振荡器的输出电压随之发生变化，频率也发生变化。
控制柴油发电机组的转速，稳定其固定转速1500分/转，不得超过10%。调速控制器外观和尺寸如图2所示。
（3）转速表
为了让柴油发电机组显示转速数据。
2、工作原理
（1）转速检测：通过传感器实时监测柴油机转速。
（2）信号处理：将传感器信号传输至控制单元进行分析。
（3）保护动作：当转速超过设定值，控制单元触发保护机制，如切断燃油或降低负载。
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图1 转速传感器测量过程图 |
图2 GAC调速板功能和参数 |
二、转速控制系统功能与特点
转速控制系统具有很大的优点，尤其是超速系统具有多重保护功能。它的传感器（测速探头）和被测量的旋转物体没有直接接触，所以没有磨损，拆装维修方便，机组运行时也可以维修更换探头，接线也方便。其中主机的速度变送器还具有电机轴承预润滑泵操控、励磁投入、同期闭锁、电气超速跳机、调速器超速跳机等功能。同时在柴油发电机组本体上还设置了机械超速保护系统，在很大程度上保证了柴油发电机组安全稳定运行（额定转速1500转/分），不会出现飞机事故。但同时也存在一些问题：飞轮高速运转时的窜动会造成探头损伤，转速表经常出现波动甚至无转速，电气超速保护误动等，还出现了由于转速指示波动使发电机预润滑泵频繁启停，导致烧毁发电机轴承预润滑泵电机或其接触器线圈的情况。
1、主要功能
（1）超速保护：当柴油机转速超过设定值时，自动切断燃油供应或采取其他措施降低转速。
（2）预警功能：在转速接近危险值时发出警报，提醒操作人员。
（3）自动控制：与柴油机控制系统集成，实现自动调节和保护。
2、常见类型
（1）机械式：通过离心力等机械原理直接切断燃油。
（2）电子式：利用传感器和电子控制单元实现精确监控和保护。
3、应用场景
（1）发电机组：防止超速损坏发电机。
（2）船舶动力系统：确保船舶柴油机安全运行。
（3）工业设备：保护工业用柴油机免受过速损害。
4、维护与检查
（1）定期校准：确保传感器和控制单元准确。
（2）清洁保养：防止传感器因污染失效。
（3）功能测试：定期测试保护装置，确保其正常工作。
三、转速控制系统常见故障及排除措施
1、安装距离不当
传感器与飞轮之间的距离太远或太近一般此距离约为2.5+0.3mm，安装位置如图3所示。距离太远将有可能感应不到信号，太近有可能磨坏传感器的工作面。由于飞轮在高速运转中，会发生径向（或轴向）窜动，距离太近对传感器的安全构成极大威胁，曾经发现有几个探头的工作面已被刮破。根据实际经验，该距离一般在2mm左右较为适宜，可用塞尺测量。
2、测量信号不准
（1）由于传感器安装固定架振动，使得测量信号不准确，交变磁场产生不规则变化，引起转速指示波动。处理方法：加固该支架，可以将其与柴油发电机组本体焊接。
（2）由于飞轮甩出来的油粘在传感器工作面上，对测量结果产生一定的影响。若在飞轮上加装防油罩，可起到良好效果。
3、信号不稳
速度变送器故障，使输出信号不稳定，造成转速指示波动甚至无转速指示，而且由于其工作不稳定和接线头的接触不良会触发电气超速保护误动作。对此可用频率发生器输入频率信号对速度变送器进行校验，端子进行紧固。由于该速度变送器为PLC微电脑控制，必要时可重新调整或更换。
4、传感器故障
在测量好间距之后，开盘机机观察传感器上的红色发光二极管，当飞轮齿通过时，其发光亮度会明显增强，或不开盘机机用金属物靠近或远离传感器，观察红色发光二极管亮度有无变化，如果亮度没有变化或者根本没有发光，则可能是传感器损坏，需要更换。
5、转速信号丢失
（1）故障原因分析：
柴油发电机启动后转速为1500转/分，同时用诊断仪检查后报出只有凸轮轴传感器信号，无曲轴转速传感器信号。一般是由于传感器故障或者装配问题。
（2）维修方法如下：
① 柴油机在启动时很困难，而且在将要启动的一瞬间柴油发电机发出很大的“咔、咔声，启动后转速只能达到1500转/分，柴油发电机进入 “跛行”回家状态。
② 用诊断仪检查后报出只有凸轮轴传感器信号，没有曲轴转速传感器信号。
③ 毫无疑问首先要从曲轴转速传感器开始排查，经过检查发现曲轴转速传感器上没有线束接插件，而是被扔在一旁。
④ 当再次重新插接时发现接插件和进气管固定支架干涉。
⑤ 推断此故障是操作人员在装配进气管固定支架时，为了方便安装支架，拔掉了曲轴转速传感器接插件。重新插上后柴油发电机工作恢复正常。
6、柴油发电机闪码灯常亮
（1）故障现象：因未进行整机标定，故障灯常亮。并且ECU端子2.15、2.16弯曲，造成水温传感器故障。
（2）故障原因分析：功能数据问题或者线束本身质量问题。
（3）维修方法如下。
① 该柴油发电机ECU数据中巡航功能开着，所以造成故障灯常亮。
② 屏蔽巡航后仍未解决故障灯常亮问题，经闪码读出“242”故障，含义水温过高报警。
③ 经检查为ECU上端子2.15、2.16弯曲，未连接。
④ 将两个端子拉直，插入接插件后故障排除。
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图3 转速传感器安装图 |
图4 柴油机转速传感器测量示意图 |
总结：
柴油机转速保护装置是一种用于防止柴油机转速超过安全限值的设备，确保柴油机在安全范围内运行，避免因超速导致的机械损坏或安全事故。总而言之，柴油机转速保护装置通过实时监控和自动控制，有效防止超速，保障设备安全运行，广泛应用于发电、船舶和工业领域。
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