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故障检修与技术维护 |
康明斯发动机电子调速器的检查与维修 |
电子调速器故障将引起柴油发电机性能下降以至于不能运行，如果能明确判断为电子调速器故障采取更换新品即可；如果是柴油机本身及其辅助系统问题，有可能通过转速不稳现象表现出来，即便更换电子调速器也不能解决问题，因此，转速类故障原因应通过对调速系统的综合性分析，逐项验证排查来判断故障真实原因。康明斯发电机公司在本文简述了电子调速器的工作原理及功能说明，并重点介绍了由电子调速器控制板引起的故障检修和性能测试方法。
一、工作原理
调速器控制柴油发电机的转速，而发电机频率正比于柴油发电机转速。电子燃油控制调速器（EFO）是由磁电式转速传感器、电子控制器和执行器组成。磁传感器在飞轮处感应柴油发电机转速，并将感应到的柴油发电机转速馈送到电子控制器，电子控制器将感应到的转速与给定值相比较。如果两个信号之间有差，控制器则改变输往执行器的电流。执行器线圈中电流的改变引起执行器的动作并带动燃油泵油门轴的转。油门轴转动后，燃油流量和柴油发电机转速以及柴油发电机输出功率都相应变化。
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调速系统结构图 |
二、电子调速控制器说明
控制器上有四个电位器用丁系统调整，在调整过程中，要用频率表或转速表检测柴油发电机实际转速。
1、增益（GAIN）
它主要调整调速器的灵敏度。它是一个从0-100%顺时针旋转的电位器。顺时针旋转将缩短负载变化时调速器的响应时间。
2、下垂（DROOP）
此功能调整柴油发电机下垂特性，它是一个从0—100%顺时针旋转的电位器。
3、转速（SPEED）
它是调整柴油发电机额定转速的 20转电位器，顺时针旋转升高柴油发电机转速。
4、怠速（IDLESPEED）
它是调整柴油发电机怠速所需转速的20转电位器，顺时针旋转升高柴油发电机转速。
5、积分（I）
此功能调整调速器的动态响应特性，它是一个从0-100%顺时针旋转的电位器
6、微分（D）
此功能调整调速器的动态响应特性，它是一个从0—100%顺时针旋转的电位器。
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康明斯电子调速器功能说明图 |
三、调速器性能仿真技术测试
传统柴油发电机调速器的测试，往往需要将调速器安装到柴油发电机上，通过对柴油发电机的启动、稳定运行、并网以及停止实现调速器的测试，该测试过程不但需要消耗大量的燃油，且测试周期较长，灵活性较差，如果出现故障或参数改变，则将导致测试周期延长，增加了测试成本，严重的还会威胁到测试人员的人身安全。继而诞生了数学仿真测试方法，通过建立柴油发电机的数学模型，并根据所需测试性能在计算机上编写程序，以对数学模型进行控制以及分析研究，相较于传统测试方法，这种测试方法虽然在灵活性、测试速度以及可重复性上具有很大优势，但是，该方法具有局限性，对于一些复杂的系统难以建立精确的数学模型，或者数学模型过于复杂难以求解等，从而导致具有较大的测试误差。
现有的测试方法主要采用硬件在环仿真技术，即在计算机上建立柴油发电机的数学模型，并将柴油发电机的控制系统中一些结构复杂、不易建立数学模型，同时对控制效果影响较大的关键部件，通过接口板与计算机连接，从而实现柴油发电机调速器的开发和测试。这种方法虽然可以实现调速器的测试，但是关键部件和计算机需要通过专用接口板连接，导致在实际应用中通用性较差，限制了应用场景，不能满足实际测试需求。
柴油发电机调速器的测试装置包括通信连接的实时仿真机和数据信息交互装置；其中，数据信息交互装置用于与调速器连接；实时仿真机包括存储模块、信息管理模块、仿真运行模块和人机交互模块；存储模块用于存储柴油机参数、发电机参数、仿真设置信息及柴油机的运行状态信息；信息管理模块用于实现实时仿真机与数据信息交互装置的信息交互，该信息交互包括经数据信息交互装置读取调速器的控制信息，以及将柴油机的运行状态信息经数据信息交互装置发送给调速器；仿真运行模块用于在触发脉冲触发下运行柴油机和发电机的数学模型，并根据调速器的控制信息输出仿真运行状态信息；人机交互模块用于在调速器测试开始与结束过程中的人机交互，以及用于实现柴油机和/或发电机的运行参数设置；数据信息交互装置包括通信连接的数据采集器、端口扩展板和实时仿真触发器；数据采集器用于在实时仿真机与调速器通信连接后，采集调速器输出的控制信息并发送到实时仿真机；端口扩展板用于接收实时仿真机输出的柴油机的运行状态信息，并将运行状态信息按照信息类型发送到对应的端口，以供调速器读取；实时仿真触发器内置有mhz或mhz以上频率的时钟，按照实时仿真机的仿真步长产生触发脉冲并发送给实时仿真机。
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柴油发电机组调速器检测装置功能图 |
四、调速器故障总结
1、柴油发电机启不动
（1） 电池电压
● 检查调速板上“E”“F“之间的电压
最低电压值如下：
○ 8V DC（12V系统）
○ 17V DC（24V系统）
● 检查调速板电源的快速熔断器是否完好。
（2） 执行器
断开调速板电源并断开执行器连线，用万用表测量执行器线圈阻值，执行器阻值应符合以下值：
● GAC ACB275执行器：
○ A-B：3±1ohms
○ C-D：3±1ohms
● CUMMINS EFC执行器：
○ A-B：6.8—7.6ohms
将调速板“A”端子至执行器连线拆下，串联一电流表后接“E”，然后接通电源，此时执行器应动作至最大燃油位，且电流表读数应在4A左右（12V系统）或2.5A左右（24V系统）。
（3） 传感器
启动发电机组同时用电压表测量调速板“C”、“D”间的电压，电压值应不小于1.0V AC。
● 如果无电压：
拆开调速板‘C“、”D“连线，再次启动发电机组并测量传感器两线间的电压，如果有电压，则调速板坏。
● 如果传感器仍无电压：
测量调速板“C”和 ”D“间的阻值，阻值应在50—250欧姆之间，如正确，检查传感器与飞轮齿之间的距离0.7—1.0mm(0.028—0.039英寸)之间。
注：距离越小信号越强。
（4）调速板
● 检查设定
○ 检查“G‘和“P”之间电压，正确的电压应为10V DC，无论是12V还是24V系统。错误的值说明“SPEED”电位器坏。
○ 检查“A“与”F“之间的电压：断开燃油并启动发电机组，测量其电压，应在1.5—2.5V DC之间。
● 错误的值可能为：
○ “SPEED“电位器设置太低。
○ 到执行器的线路故障。
○ “SPPED“电位器坏。
测量时注意极性。
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电子调速器电压检查图 |
2、柴油发电机超速
（1）接通调速板电源，执行器摆动至最大燃油位。
（2）测量调速板“A”“F”间电压。
注：不要启动柴油发电机组
● 如果电压在1.5—2.5V DC，则：
○ “SPEED”设定太高
○ 调速板坏
● 如果电压大于2.5V DC，则：执行器或机械连接摩擦太大
● 如果电压小于1.5V DC，则：调速板坏
（3）拆开调速板“C”“D”连线
○ 如果执行器仍保持在最大燃油位，调速板坏
○ 如果执行器回到最小燃油位，则柴油发电机转速信号出问题，检查传感器与调速板之间连线，并要求屏蔽。
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电子调速器正确测试方法 |
3、柴油发电机达不到要求转速
（1） 启动发电机组的同时测量电池电压，电池电压应不小于8V（12V系统）、17V（24V系统）。
○ 充电或更换电池，确保电池电量充足
○ 执行器接线错误
（2） 临时短接调速板“A“”F“端子，执行器应动作至最大位，否则为以下情况之一：
○ 调速板至电源或调速板至执行器之间的接线错误
○ 执行器或连接臂卡死
○ 执行器故障
（3）当发电机组运行在所达到的转速时，在调速板端子“A“”B“间测量执行器两端电压：
○ 如果电压大于电源电压2V或更多，则是机械调速器问题。
○ 如果以上问题解决后仍有达不到要求转速，请尝试调节“SPEED”电位器。
（4）电磁干扰
如果发电机组附近有强的电磁场或无线电干扰源，会引起调速板产生错误的下垂调节，这样就要求调速板至执行器、传感器的连线必须使用屏蔽线，且屏蔽层必须在调速板侧接地，而不能在执行器端或传感器端接地。
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