故障檢修與技術(shù)維護(hù)

柴油發(fā)電機(jī)不能啟動(dòng)原因

 

摘要：康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的控制電路出現(xiàn)問題經(jīng)常會(huì)引起柴油發(fā)電機(jī)組不能啟動(dòng)，在分析柴油發(fā)電機(jī)組控制電路基礎(chǔ)上，結(jié)合啟動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況給出柴油發(fā)電機(jī)組不能啟動(dòng)故障診斷流程圖，依次對(duì)直流供電系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速傳感器、執(zhí)行器和轉(zhuǎn)速控制器進(jìn)行檢查，查找故障點(diǎn)，通過調(diào)整和更換相關(guān)元件排除柴油發(fā)電機(jī)組無(wú)法啟動(dòng)的故障。

 

一、控制電路的原理

 

      圖1所示為康明斯公司生產(chǎn)的50KW柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)部分電路(報(bào)警電路未畫出)。該電路由三部分組成：直流供電系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)。

 

圖1 柴油發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)電路圖

 

1、直流供電系統(tǒng)

       該部分電路的作用有二：一是給柴油發(fā)電機(jī)組提供啟動(dòng)電源；二是給調(diào)速和保護(hù)系統(tǒng)提供直流供電。

      直流供電系統(tǒng)由蓄電池、接地開關(guān)JK、啟動(dòng)馬達(dá)組合M-J2、充電發(fā)電機(jī)G、啟動(dòng)繼電器J1、熔斷器FU4、電源開關(guān)SA1和啟動(dòng)按鈕SB5組成。啟動(dòng)機(jī)采用負(fù)極搭鐵形式，接地開關(guān)JK接在蓄電池負(fù)極和機(jī)體之間。電源開關(guān)SA1為三段式紐子開關(guān)，控制柴油發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)。

      機(jī)組的啟動(dòng)和停機(jī)過程如下：

       在啟動(dòng)時(shí)，合上開關(guān)JK，將開關(guān)SA1撥至"啟動(dòng)"擋，同時(shí)按下啟動(dòng)按鈕SB5，此時(shí)J1得電，J2得電，啟動(dòng)馬達(dá)M運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)成功后，松開按鈕SB5，JI失電，啟動(dòng)馬達(dá)M與柴油發(fā)電機(jī)組飛輪分離，啟動(dòng)過程結(jié)束；松開手指，開關(guān)SA1回位至“運(yùn)行”擋。在停機(jī)時(shí)，將開關(guān)SA1撥至“停機(jī)”擋，機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，停機(jī)后，斷開接地開關(guān)JK。

2、電子調(diào)速系統(tǒng)

      電子調(diào)速系統(tǒng)的作用是改變柴油發(fā)電機(jī)組的供油量，控制柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。

      電子調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E、怠速-全速紐子開關(guān)SA2、轉(zhuǎn)速傳感器ZSG和執(zhí)行器ZXQ組成。

      轉(zhuǎn)速傳感器ZSG是磁阻式傳感器，安裝在柴油發(fā)電機(jī)組飛輪罩殼上，兩根引線分別接轉(zhuǎn)速控制器的接線端子A、B，它感應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。執(zhí)行器ZXQ安裝在柴油發(fā)電機(jī)組上，通過連接桿與噴油泵操縱桿相連，控制噴油泵供油量，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)接在轉(zhuǎn)速控制器的接線端子C、D之間。轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E是電子調(diào)速系統(tǒng)的核心，它處理來(lái)自轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)，并將此信號(hào)與設(shè)定值比較，然后向執(zhí)行器輸出調(diào)制脈沖寬度信號(hào)，控制執(zhí)行器的行程，從而調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，使之穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速。

      轉(zhuǎn)速控制器的E、F端子接直流工作電源，其中電源正極串聯(lián)KA1、KA3兩個(gè)繼電器常閉觸頭接到控制器的接線端子F端，負(fù)極接到E端，在運(yùn)行過程中，直流供電不能中斷，否則控制器將失電使柴油發(fā)電機(jī)組停機(jī)。另外，調(diào)速器的接線端子G、M之間接入怠速-全速紐子開關(guān)SA2，在SA2斷開時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行于"怠速"狀態(tài)。在SA2接通時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在“全速"狀態(tài)，即轉(zhuǎn)速為1500 r/min的正常運(yùn)行狀態(tài)。

3、柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)

      柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)主要針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中的油壓和轉(zhuǎn)速不正常情況進(jìn)行保護(hù)。主要由油壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、超速保護(hù)板CSB、繼電器KA1和KA3、油壓表YYB等組成。

      運(yùn)行中若機(jī)油壓力過低，超過報(bào)警值時(shí)，繼電器KA1得電，常閉觸頭斷開，切斷轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E的工作電源，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)。若轉(zhuǎn)速過高，超過額定轉(zhuǎn)速的110%即1650 r/min時(shí)，超速保護(hù)板CSB動(dòng)作，繼電器KA3得電，切斷轉(zhuǎn)速控制器的工作電源，使柴油發(fā)電機(jī)組立即停機(jī)。

 

二、控制電路故障檢查流程

 

      控制電路出現(xiàn)故障后需要對(duì)直流供電系統(tǒng)和電子調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行檢查。按照發(fā)配電操作規(guī)程啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，若發(fā)現(xiàn)按下啟動(dòng)按鈕后，啟動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要檢查直流供電系統(tǒng)。若按下啟動(dòng)按鈕后啟動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但柴油發(fā)電機(jī)組不能啟動(dòng)，則故障一般出在柴油發(fā)電機(jī)組本身或電子調(diào)速系統(tǒng)中，這時(shí)可用手扳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)拉桿，柴油發(fā)電機(jī)組還是不能啟動(dòng)則是柴油發(fā)電機(jī)組本身故障；要是柴油發(fā)電機(jī)組可以啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，則故障在電子調(diào)速系統(tǒng)。

1、直流供電系統(tǒng)檢查

      直流供電系統(tǒng)重點(diǎn)檢查蓄電池是否有電，熔斷器FU4、開關(guān)SA1、按鈕SB5、繼電器J1和J2是否完好以及接線是否正確。

2、電子調(diào)速系統(tǒng)檢查

      電子調(diào)速系統(tǒng)主要檢查轉(zhuǎn)速傳感器ZSG、執(zhí)行器ZXQ和轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E工作是否正常。柴油發(fā)電機(jī)組不能啟動(dòng)故障檢查流程如圖2所示。

 

圖2 柴油發(fā)電機(jī)不能啟動(dòng)檢查流程框圖

 

 

三、檢查調(diào)整方法

 

1、檢查方法

      控制電路檢查一般可采用電壓測(cè)量法或電阻測(cè)量法。電壓測(cè)量法是在電路通電情況下，用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)量電路兩點(diǎn)間的電壓，并和參考值比較，以確定兩點(diǎn)間的連線和元件是否有故障。電阻測(cè)量法是在電路斷電的情況下，用萬(wàn)用表的電阻擋測(cè)量電路兩點(diǎn)間的電阻，和參考值比較，以確定兩點(diǎn)間的連線和元件是否有故障。實(shí)際檢查中，這兩種方法可以靈活運(yùn)用，直流供電系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)檢查較為簡(jiǎn)單，電子調(diào)速系統(tǒng)的檢查相對(duì)復(fù)雜些，下面介紹轉(zhuǎn)速傳感器、執(zhí)行器和轉(zhuǎn)速控制器的檢查調(diào)整與更換方法。

2、轉(zhuǎn)速傳感器的檢查與更換

（1）在線測(cè)試

      拆下轉(zhuǎn)速傳感器與轉(zhuǎn)速控制器之間的兩根連線，接通電源，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，在啟動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用萬(wàn)用表AC10V檔測(cè)量傳感器的輸出電壓，若電壓大于1V，則傳感器輸出正常，否則，輸出不正常。

（2）離線測(cè)試

      從柴油發(fā)電機(jī)組飛輪罩殼上拆下傳感器，檢查傳感器外觀尤其是底平面是否損壞，同時(shí)用萬(wàn)用表×100電阻檔測(cè)量傳感器的輸出阻抗，測(cè)量時(shí)將傳感器底部接近鐵板等鐵質(zhì)部件，觀察萬(wàn)用表的指針擺動(dòng)情況，若指針擺動(dòng)明顯，說明傳感器是好的，否則傳感器已損壞。

（3）傳感器的更換

      若傳感器故障，可選用同型號(hào)的傳感器更換。安裝傳感器時(shí)按以下步驟進(jìn)行：轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪使飛輪齒頂部正對(duì)安裝孔；順時(shí)針旋入傳感器至與飛輪齒接觸，再回旋3/4～1圈；啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組檢查傳感器輸出電壓，在AC1V以上則為正常；鎖緊傳感器的鎖緊螺母；通過屏蔽線連接傳感器和轉(zhuǎn)速控制器。

3、執(zhí)行器的檢查與更換

      在確定轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E輸出A、B間電壓正常，而執(zhí)行器不動(dòng)作時(shí)需要對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行檢查和更換。

      其執(zhí)行器型號(hào)為ACD175A（如圖3所示），接頭有A～F六個(gè)線端，AB和CD之間各為一組線圈，AB間和CD間電阻均為2.5Ω²。接線時(shí)執(zhí)行器的A、D端分別接轉(zhuǎn)速控制器ESD5500E的C、D端，若工作電源是12V，則將執(zhí)行器的AB、CD兩線圈并聯(lián)，即A、C短接，B、D短接；若工作電源為24 V，則將執(zhí)行器的AB、CD線圈串聯(lián)，即B、C短接。

      檢查時(shí)需要拆下執(zhí)行器的接頭，檢查執(zhí)行器B、C間是否短路，用萬(wàn)用表的×1電阻檔分別測(cè)量執(zhí)行器A、B間，C、D間的電阻。若測(cè)量中發(fā)現(xiàn)線圈短路或斷路則需要更換執(zhí)行器。

 

圖3 ACD175A康明斯外置執(zhí)行器（GAC）

 

4、轉(zhuǎn)速控制器的調(diào)整與更換

（1）柴油發(fā)電機(jī)組速度調(diào)節(jié)

① 怠速調(diào)節(jié)。開關(guān)在“怠速”位，調(diào)“IDLE”旋鈕使柴油發(fā)電機(jī)組速度在750～1000 r/min。

② 額定速度調(diào)節(jié)。開關(guān)在“全速”位，調(diào)“SPEED”旋鈕使柴油發(fā)電機(jī)組速度在1500 r/min，頻率在50 Hz。

③ 調(diào)節(jié)調(diào)速器的穩(wěn)定性能。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)GAIN直到不穩(wěn)定產(chǎn)生，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)GAIN逐漸回調(diào)直到穩(wěn)定，再進(jìn)一步逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一點(diǎn)以確定性能；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)STABILITY直到不穩(wěn)定產(chǎn)生，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)STABILITY逐漸回調(diào)直到穩(wěn)定，再進(jìn)一步逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一點(diǎn)以確定性能。

④ 撥動(dòng)“怠速/全速”開關(guān)，觀測(cè)怠速到全速所需時(shí)間，調(diào)節(jié)"SPEED RAMPING"使時(shí)間一般為3～5s，具體時(shí)間看系統(tǒng)要求和環(huán)境溫度來(lái)定。

⑤ 再次調(diào)整確定引擎的怠速及額定轉(zhuǎn)速達(dá)到要求。

（2）調(diào)速器的安裝

① 調(diào)速器預(yù)調(diào)：“DROOP"/"SPEED RAMP-ING"/"STABILITY"/"GAIN"/"IDLE"旋鈕順時(shí)針調(diào)至中間位置，"STARTING FUEL"旋鈕順時(shí)針調(diào)至最大，“SPEED”旋鈕先逆時(shí)針調(diào)至最小(可聽到嗒嗒聲)，然后順時(shí)針調(diào)12圈，以防止安裝后初次運(yùn)行時(shí)速度過高3。

② 將調(diào)速器固定在配電箱內(nèi)部。

③ 按照接線圖連接調(diào)速器各端子。

④ 按照上述方法調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和性能。

 

總結(jié)：

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)組廣泛應(yīng)用于通信、酒店等陸地固定電站和移動(dòng)電站中，作為應(yīng)急供電用。該機(jī)組智能化程度較高，采用電子調(diào)速，具備完善的水溫、油溫、油壓、超速等檢測(cè)和報(bào)警功能，柴油發(fā)電機(jī)組控制電路較為復(fù)雜，其工作情況直接影響到柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，尤其是柴油發(fā)電機(jī)組不能啟動(dòng)時(shí)，60%以上的原因是柴油發(fā)電機(jī)組控制電路引起的。因此，結(jié)合本文故障診斷流程圖檢查柴油發(fā)電機(jī)組控制電路，可以方便地排除康明斯柴油發(fā)電機(jī)組因控制電路問題引起的無(wú)法啟動(dòng)故障。靈活運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)的檢查調(diào)整方法，還可以排除康明斯柴油發(fā)電機(jī)組因電子調(diào)速系統(tǒng)問題引起的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、轉(zhuǎn)速過高或過低的故障。

 

 

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