性能特點和作用說明

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)成同步運行或調(diào)成有轉(zhuǎn)速降的運行。本文介紹的是發(fā)電機組或驅(qū)動柴油機上的康明斯電子調(diào)速器EFC的原理、調(diào)整方法，對用戶準確、快速地排除該類機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械式調(diào)速器的不足，是目前市場主流產(chǎn)品的主要技術。主要應用于國外進口的機器上，也是康明斯柴油發(fā)電機的標配。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)速器控制柴油機的轉(zhuǎn)速，而同步發(fā)電機頻率正比于柴油機的轉(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發(fā)電機轉(zhuǎn)速，并將感應到的柴油機轉(zhuǎn)速信息傳送到電子調(diào)速控制器，電子調(diào)速控制器將感應到的轉(zhuǎn)速信息與給定值相比較。如果兩個信號之間有差值，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)行器動作，并帶動燃油泵油門軸的轉(zhuǎn)動。油門軸轉(zhuǎn)動后，根據(jù)柴油機的工作特性，燃油量和轉(zhuǎn)速及發(fā)電機組輸出功率都相應變化，從而保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（即發(fā)電機組頻率穩(wěn)定），并適應負載的不斷變化。電路和調(diào)整原理如圖1所示。其特點如下：

1、用轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器預設轉(zhuǎn)速，傳感器通過飛輪上的齒圈測出柴油機實際轉(zhuǎn)速并送至控制器，控制器進行實際值與設定值比力，差值經(jīng)控制電路的整理、放大并驅(qū)動執(zhí)行器輸出軸，通過調(diào)節(jié)桿拉動噴油泵的調(diào)速齒桿，進行供油量調(diào)節(jié)，以保持預設轉(zhuǎn)速。

2、電子調(diào)速器可按照柴油發(fā)電機使用場合的需要選擇不均勻度的大小。當進行無差調(diào)速時，電子控制系統(tǒng)會將負荷變化而引起的設定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速之間的差值消除，使柴油機保持原設定的轉(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)速器的特點是可別離獨立決定調(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)行器和保險電路等組成，外形如圖2所示。康明斯電子調(diào)速器自動化程度高，控制比較復雜，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，通過飛輪齒圈感應柴油發(fā)電機的轉(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，從而改變柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和功率。

（3）當CPU板J5第7腳的運行開關RUN閉合時，J1的1腳輸出24V電壓，PT泵電磁閥開關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，CPU板J1的第3腳輸出起動信號到啟動馬達，使柴油發(fā)電機啟動。

（4）柴油機啟動后，交流發(fā)電機的中點（N）電壓（約12V）作為柴油發(fā)電機已啟動的信號，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，使啟動機停止工作。若一次啟動不成功，停10s后將自動再次啟動，若連續(xù)三次啟動不成功，則停止啟動，故障燈點亮。

（5）柴油發(fā)電機正常工作后，柴油發(fā)電機的各種參數(shù)通過J3插座輸入CPU板，由J4輸出各種報警燈信號。按J5的復位／燈檢查按鈕，可使CPU復位，同時進行各種報警燈測試，若所有報警燈都亮，說明整個報警控制系統(tǒng)工作正常。

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

（7）當柴油發(fā)電機在W2調(diào)定的某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作時，調(diào)速過程如下：

 

負載↑↓→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)速表檢測發(fā)電機實際轉(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。是一個從0～100％順時針旋轉(zhuǎn)的電位器。順時針旋轉(zhuǎn)將縮短負載變化時調(diào)速器的響應時間。順旋反應快，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)電機下垂特性，也是一個從0～100％順時針旋轉(zhuǎn)的電位器，一般設定在5％以內(nèi)。

（3）轉(zhuǎn)速（Speed）：

      它是調(diào)整發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的20轉(zhuǎn)電位器，順時針旋轉(zhuǎn)升高發(fā)電機轉(zhuǎn)速。運行空載一般為1515轉(zhuǎn)／分（50.5Hz），額定負載1500轉(zhuǎn)／分（50.0Hz）。

（4）怠速（IDIE Speed）：

      它是調(diào)整發(fā)電機怠速所需轉(zhuǎn)速的20轉(zhuǎn)電位器，順時針旋轉(zhuǎn)升高發(fā)電機怠速轉(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)速器的動態(tài)響應特性，它們都是一個從0％～100％順時針旋轉(zhuǎn)的電位器。反旋為小（硬），順旋為大（軟）。小機可硬些，大機宜軟些。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)（不啟動柴油發(fā)電機)

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

（2）運行轉(zhuǎn)速電位器反時針轉(zhuǎn)動20圈，再順時針轉(zhuǎn)動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)速器對負荷的反應時間。將其調(diào)到刻度50處。

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

① 反時針轉(zhuǎn)到底為同步運行。

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、運行中調(diào)整

（1）怠速調(diào)整：

      將運行／怠速開關置怠速位置，啟動柴油發(fā)電機，調(diào)W1直到轉(zhuǎn)速為600~650r／min。

（2）運行轉(zhuǎn)速調(diào)整：

      將運行／怠速開關置運行位置，起動柴油發(fā)電機空載運行。

① 當W4置同步運行時，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1500r／min（即對應550Hz）為止。

② 當W4置3%的轉(zhuǎn)速降時，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1545r/min（對應51.5Hz）為止。

③ 當W4置5%的轉(zhuǎn)速降時，調(diào)W2使轉(zhuǎn)速為1575r/min（對應52.5Hz）為止。

（3）增益調(diào)整：

      啟動柴油發(fā)電機，接上大約1／4的額定負載，如果柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的，則順時針方向慢慢轉(zhuǎn)動W3，直到柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)不穩(wěn)時為止，然后再反時針方向慢慢轉(zhuǎn)動W3，直到達到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時為止。

（4）轉(zhuǎn)速降的調(diào)整：

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

（5）系統(tǒng)調(diào)正：

      進行完（4）步調(diào)整后，卸掉負載，再進行（2）步調(diào)整，然后再加上額定負載，進行（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)構和控制原理上與機械調(diào)速器有很大不同，它是將轉(zhuǎn)速和負荷的變化以電子信號的形式傳到控制單元，與設定的電壓（電流）信號進行比較后再輸出一個電子信號給執(zhí)行機構，執(zhí)行機構動作拉動供油齒條加油或減油，以達到快速調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速的目的。電子調(diào)速器以電信號控制代替了機械調(diào)速器中的旋轉(zhuǎn)飛重等結(jié)構，沒有使用機械機構，動作靈敏、響應速度快、動態(tài)與靜態(tài)參數(shù)精度高。電子調(diào)速器無調(diào)速器驅(qū)動機構，體積小，安裝方便，便于實現(xiàn)自動控制，壽命長，效率高，輸出功率大。

 

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