性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

康明斯電子調速器工作原理和接線(xiàn)圖

 

摘要：康明斯柴油發(fā)電機PT型燃油系統中，使用EFC電子調速器。調速器可以調成同步運行或調成有轉速降的運行。本文介紹的是發(fā)電機組或驅動(dòng)柴油機上的康明斯電子調速器EFC的原理、調整方法，對用戶(hù)準確、快速地排除該類(lèi)機型的故障具有重要作用。電子調速器式速度控制因生產(chǎn)廠(chǎng)家不同，類(lèi)型也不同，但基本原理相同。電子式調速器可以有效地克服機械式調速器的不足，是目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品的主要技術(shù)。主要應用于國外進(jìn)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電子調速器產(chǎn)品為例做原理介紹。

 
 

一、電子調速器工作原理

 

      調速器控制柴油機的轉速，而同步發(fā)電機頻率正比于柴油機的轉速。電子燃油控制調速器（EFC）由磁電式轉速傳感器、電子控制器和執行器組成。磁電傳感器在飛輪處感應發(fā)電機轉速，并將感應到的柴油機轉速信息傳送到電子調速控制器，電子調速控制器將感應到的轉速信息與給定值相比較。如果兩個(gè)信號之間有差值，控制器則改變輸往執行器的電流。執行器線(xiàn)圈中電流的改變引起執行器動(dòng)作，并帶動(dòng)燃油泵油門(mén)軸的轉動(dòng)。油門(mén)軸轉動(dòng)后，根據柴油機的工作特性，燃油量和轉速及發(fā)電機組輸出功率都相應變化，從而保持轉速穩定（即發(fā)電機組頻率穩定），并適應負載的不斷變化。電路和調整原理如圖1所示。其特點(diǎn)如下：

1、用轉速調整電位器預設轉速，傳感器通過(guò)飛輪上的齒圈測出柴油機實(shí)際轉速并送至控制器，控制器進(jìn)行實(shí)際值與設定值比力，差值經(jīng)控制電路的整理、放大并驅動(dòng)執行器輸出軸，通過(guò)調節桿拉動(dòng)噴油泵的調速齒桿，進(jìn)行供油量調節，以保持預設轉速。

2、電子調速器可按照柴油發(fā)電機使用場(chǎng)合的需要選擇不均勻度的大小。當進(jìn)行無(wú)差調速時(shí)，電子控制系統會(huì )將負荷變化而引起的設定轉速與實(shí)際轉速之間的差值消除，使柴油機保持原設定的轉速，以使調速系統獲得滿(mǎn)意的靜態(tài)調速率。

3、電子調速器的特點(diǎn)是可別離獨立決定調速特性，在裝有全部附件的情況下能夠確定最佳的轉矩特性、怠速特性和過(guò)渡特性等。電子調速器能適應各種不同用半途的要求。

 

圖1  康明斯電子調速器原理及接線(xiàn)圖

 

二、調速過(guò)程

 

       電子調速器(EFC)一般由轉速調整電位器、轉速傳感器、控制器、執行器和保險電路等組成，外形如圖2所示。康明斯電子調速器自動(dòng)化程度高，控制比較復雜，調整旋鈕位置如圖3所示。

（1）電磁轉速傳感器裝在飛輪殼上，通過(guò)飛輪齒圈感應柴油發(fā)電機的轉速。

（2）執行器裝在PT泵內，改變執行器電流將使執行器的軸轉動(dòng)，從而改變柴油發(fā)電機的轉速和功率。

（3）當CPU板J5第7腳的運行開(kāi)關(guān)RUN閉合時(shí)，J1的1腳輸出24V電壓，PT泵電磁閥開(kāi)關(guān)SWITCHED得電開(kāi)啟，EFC調速控制器4得電工作，使控制器的軸轉到最大供油位置。同時(shí)，CPU板J1的第3腳輸出起動(dòng)信號到啟動(dòng)馬達，使柴油發(fā)電機啟動(dòng)。

（4）柴油機啟動(dòng)后，交流發(fā)電機的中點(diǎn)（N）電壓（約12V）作為柴油發(fā)電機已啟動(dòng)的信號，通過(guò)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(dòng)機停止工作。若一次啟動(dòng)不成功，停10s后將自動(dòng)再次啟動(dòng)，若連續三次啟動(dòng)不成功，則停止啟動(dòng)，故障燈點(diǎn)亮。

（5）柴油發(fā)電機正常工作后，柴油發(fā)電機的各種參數通過(guò)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(shí)進(jìn)行各種報警燈測試，若所有報警燈都亮，說(shuō)明整個(gè)報警控制系統工作正常。

（6）柴油發(fā)電機啟動(dòng)以后，EFC調速器把來(lái)自電磁傳感器的電訊號與現有的參考點(diǎn)（W2）相比較，輸出差壓電流信號，使執行器的軸轉動(dòng)，控制進(jìn)入噴嘴的燃油流量，從而改變柴油發(fā)電機的轉速和功率。

（7）當柴油發(fā)電機在W2調定的某一轉速下穩定工作時(shí)，調速過(guò)程如下：

 

負載↑↓→轉速傳感器↓↑→EFC調速器輸出電流↑↓→執行器供油量↑↓→柴油發(fā)電機轉速↓↑→使轉速穩定在某一定值工作

 

圖2  電子調速器外形示意圖

圖3  康明斯電子調速器速度調整圖

  

三、速度調節方法

 

1、可調旋鈕

      電子調速控制器上有4個(gè)電位器用于轉速系統調整，在調整過(guò)程中，用頻率表或轉速表檢測發(fā)電機實(shí)際轉速。其電子之間的接線(xiàn)和功能說(shuō)明如圖4、圖5所示。

（1）增益（Gain）：

      它主要是調整調速器的靈敏度。是一個(gè)從0～100％順時(shí)針旋轉的電位器。順時(shí)針旋轉將縮短負載變化時(shí)調速器的響應時(shí)間。順旋反應快，逆旋穩定性好。一般在5-7格處。

（2）下垂（Droop）：

      此功能調整發(fā)電機下垂特性，也是一個(gè)從0～100％順時(shí)針旋轉的電位器，一般設定在5％以?xún)取?/span>

（3）轉速（Speed）：

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

（4）怠速（IDIE Speed）：

      它是調整發(fā)電機怠速所需轉速的20轉電位器，順時(shí)針旋轉升高發(fā)電機怠速轉速。怠速600-800轉／分，順旋為升速，反旋為降速。

（5）積分（I）和微分（D）：

      此功能調整調速器的動(dòng)態(tài)響應特性，它們都是一個(gè)從0％～100％順時(shí)針旋轉的電位器。反旋為?。ㄓ玻?，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  康明斯電子調速器串聯(lián)接線(xiàn)位置

圖5 康明斯電子調速器接線(xiàn)功能說(shuō)明

 

2、初調（不啟動(dòng)柴油發(fā)電機)

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

（2）運行轉速電位器反時(shí)針轉動(dòng)20圈，再順時(shí)針轉動(dòng)10圈，將其置于中間位置。

（3）增益電位器W3用來(lái)調正調速器的靈敏度，即調速器對負荷的反應時(shí)間。將其調到刻度50處。

（4）轉速降電位器W4的調整。由于負載增加，柴油發(fā)電機的穩態(tài)轉速將下降，有負載時(shí)比無(wú)負載時(shí)的轉速要低，用全負載時(shí)轉速百分比來(lái)表示，稱(chēng)為轉速降。即轉速降＝（無(wú)載運行速度－全負荷轉速）×100%／全負荷轉速。該電位器有三種設置：

① 反時(shí)針轉到底為同步運行。

② 轉到刻度50處，得到3%的轉速降。

③ 轉到刻度80處，得到5%的轉速降。

3、運行中調整

（1）怠速調整：

      將運行／怠速開(kāi)關(guān)置怠速位置，啟動(dòng)柴油發(fā)電機，調W1直到轉速為600~650r／min。

（2）運行轉速調整：

      將運行／怠速開(kāi)關(guān)置運行位置，起動(dòng)柴油發(fā)電機空載運行。

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

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

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

（3）增益調整：

      啟動(dòng)柴油發(fā)電機，接上大約1／4的額定負載，如果柴油發(fā)電機轉速是穩定的，則順時(shí)針?lè )较蚵D動(dòng)W3，直到柴油發(fā)電機轉不穩時(shí)為止，然后再反時(shí)針?lè )较蚵D動(dòng)W3，直到達到轉速穩定時(shí)為止。

（4）轉速降的調整：

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

（5）系統調正：

      進(jìn)行完（4）步調整后，卸掉負載，再進(jìn)行（2）步調整，然后再加上額定負載，進(jìn)行（4）步的調整，直到調整到正確值為止。為了得到正確的轉速（即頻率），通常要重復上述方法二到三次的連續調整即可使系統調正。

 

總結：

       電子調速器在結構和控制原理上與機械調速器有很大不同，它是將轉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(jìn)行比較后再輸出一個(gè)電子信號給執行機構，執行機構動(dòng)作拉動(dòng)供油齒條加油或減油，以達到快速調整發(fā)動(dòng)機轉速的目的。電子調速器以電信號控制代替了機械調速器中的旋轉飛重等結構，沒(méi)有使用機械機構，動(dòng)作靈敏、響應速度快、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)參數精度高。電子調速器無(wú)調速器驅動(dòng)機構，體積小，安裝方便，便于實(shí)現自動(dòng)控制，壽命長(cháng)，效率高，輸出功率大。

 

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