柴油機(jī)電子調(diào)速器組成、原理及接線方法

摘要：電子調(diào)速器是將柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定控制在設(shè)定工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的精密控制裝置。電子調(diào)速器因其性能可靠、功能齊全、安裝維護(hù)方便以及調(diào)速性能優(yōu)異等有別于其它類型調(diào)速器的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正越來越廣泛地應(yīng)用于柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)之中，成為行業(yè)應(yīng)用的一種發(fā)展趨勢(shì)。

一、電子調(diào)速系統(tǒng)的組成

電子調(diào)速器具有轉(zhuǎn)速設(shè)定、測(cè)速、比較、運(yùn)算、驅(qū)動(dòng)輸出、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)系數(shù)設(shè)定、保護(hù)或限制等機(jī)構(gòu)或部件，各機(jī)構(gòu)或部件經(jīng)過有效組合形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1、基本電氣特性

（1）電源電壓：DC24V（范圍16V～32V）；

（2）電源消耗：<0.1A（不包括執(zhí)行器）；

（3）轉(zhuǎn)速波動(dòng)率：≤±0.25%；

（4）穩(wěn)態(tài)調(diào)速率：0～10%可調(diào)；

（5）環(huán)境溫度：-40°~+70°；

（6）環(huán)境濕度：<95%。

2、電子調(diào)速系統(tǒng)的原理

柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)是通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給量，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。該系統(tǒng)主要由調(diào)速器、執(zhí)行器、傳感器和控制器等組成。電子調(diào)速器原理框圖如圖1所示。

（1）調(diào)速器

調(diào)速器是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的核心部件，其主要功能是根據(jù)發(fā)電機(jī)組輸出電壓和頻率的變化情況，調(diào)整燃油供給量，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)速器通常采用機(jī)械或電子方式進(jìn)行控制，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇合適的調(diào)速器類型。

（2）執(zhí)行器

執(zhí)行器是調(diào)速系統(tǒng)中的重要組成部分。它根據(jù)調(diào)速器的控制信號(hào)，調(diào)整燃油供給量，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。執(zhí)行器通常由電磁閥或伺服電機(jī)等裝置組成，根據(jù)不同的控制方式，選擇合適的執(zhí)行器。

（3）轉(zhuǎn)速傳感器

在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中，傳感器起到了關(guān)鍵的作用。轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)組輸出電壓和頻率的變化情況，并將這些信息傳遞給控制器。

（4）控制器

控制器根據(jù)傳感器提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算出燃油供給量的調(diào)整值，并通過控制信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。

在工作過程中，控制器還會(huì)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的負(fù)載情況，根據(jù)負(fù)載變化的需求，調(diào)整燃油供給量，以保持發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，控制器還可以根據(jù)用戶的需求，進(jìn)行一些額外的功能設(shè)置，如停機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

圖1  柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器工作原理框圖

二、電子調(diào)速器的安裝

轉(zhuǎn)速控制器通常安裝于控制柜之中或直接固定在柴油發(fā)電機(jī)組上，外形安裝尺寸如圖2所示。轉(zhuǎn)速控制器有防潮處理，但仍須防止水，霧或者凝結(jié)物與控制器接觸。并且安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離高溫或熱輻射以防止控制器高溫?fù)p壞。

1、調(diào)速器安裝步驟

（1）首先，將調(diào)速器取出，并進(jìn)行必要的檢查，確認(rèn)調(diào)速器和其他組件的質(zhì)量是否達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)。

（2）選擇好調(diào)速器的安裝位置，并在安裝位置的側(cè)面進(jìn)行預(yù)先開孔。安裝孔的大小和位置要與調(diào)速器的規(guī)格和型號(hào)相匹配。

（2）將調(diào)速器安裝到預(yù)先開設(shè)的安裝孔中，注意安裝時(shí)要保持調(diào)速器與支架之間的水平和垂直度。同時(shí)，要確保安裝時(shí)調(diào)速器的輸出軸與負(fù)載軸之間的同軸度達(dá)到要求。

（4）完成調(diào)速器的安裝后，還需要對(duì)其進(jìn)行電氣連接和控制回路的接線等工作。這些工作需要根據(jù)具體的調(diào)速器型號(hào)和控制系統(tǒng)來實(shí)施。

圖2  柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器外形及安裝尺寸圖

2、調(diào)速器的接線

（1）電子調(diào)速系統(tǒng)外部接線圖如圖3所示，其中執(zhí)行器接1、2端子，電池組接5、6端子，這兩組線要求截面1.3 mm2或更粗的線．線越長(zhǎng)要求線徑越粗，以減小壓降。

（2）電池組正極（即端子6)應(yīng)串接15A的保險(xiǎn)絲。

（3）速度傳感器接3、4端，傳感器線要求使用屏蔽線，其屏蔽部分應(yīng)僅與端子4相連，與其他部分完全絕緣，否則偶然的外部信號(hào)可能通過速度信號(hào)進(jìn)入，而導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組停止或工作異常．速度傳感器的安裝應(yīng)在接觸到齒輪的齒頂后退出1/2-3/4圈（約0.45mm）是一個(gè)較為理想的間隙。

圖3  柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器接線圖

三、電子調(diào)速器的調(diào)整

1、起動(dòng)設(shè)備前的調(diào)整

觀察調(diào)節(jié)增益和穩(wěn)定性的電位器，一般情況下出廠設(shè)置在12點(diǎn)位置（即中間位置）；怠速電位器用于設(shè)定柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速；外接的速度開關(guān)斷開時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組由怠速轉(zhuǎn)換到額定轉(zhuǎn)速；額定轉(zhuǎn)速電位器用于對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。

控制器在出廠時(shí)都已經(jīng)進(jìn)行了設(shè)置，所以在啟動(dòng)柴油機(jī)前一般無須對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)整，用戶只須起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組后進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。

2、起動(dòng)后控制器的調(diào)整

（1）起動(dòng)時(shí)執(zhí)行器較大限度地供給油量直到柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)，此時(shí)控制器應(yīng)控制在怠速位置。如果柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)后不穩(wěn)定，逆時(shí)針調(diào)節(jié)增益和穩(wěn)定性電位器直到柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定。

（2）外接高/低速轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開，柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)入額定轉(zhuǎn)速．調(diào)整額定轉(zhuǎn)速電位器或外接微調(diào)電位器對(duì)額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行精密調(diào)整，額定轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)頻率增加。

（3）起動(dòng)后在柴油發(fā)電機(jī)組空載時(shí)進(jìn)行如下調(diào)整：

① 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)增益電位器直到不穩(wěn)定狀態(tài)，然后逆時(shí)針微調(diào)直到系統(tǒng)穩(wěn)定，之后再進(jìn)一步逆時(shí)針調(diào)整一部分以確保穩(wěn)定。

② 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定度電位器直到出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，然后逆時(shí)針調(diào)整到穩(wěn)定，同樣再進(jìn)一步逆時(shí)針微調(diào)一部分確保柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。

③ 增益和穩(wěn)定度調(diào)整完后，再通過微調(diào)電位器對(duì)額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到機(jī)組的設(shè)計(jì)要求。

④ 如果柴油發(fā)電機(jī)組需要引入怠速運(yùn)行，高／低速開關(guān)閉合，然后再調(diào)節(jié)怠速電位器達(dá)到要求轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)時(shí)順時(shí)針調(diào)整為頻率增加（通常為額定轉(zhuǎn)速的50%）。

3、穩(wěn)態(tài)調(diào)速率的調(diào)整

（1）穩(wěn)態(tài)調(diào)速率的調(diào)整適用于多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)使用。

（2）將端子10、11短接，使柴油發(fā)電機(jī)組下垂特性變軟，柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速將隨著柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)載增加而減小，順時(shí)針調(diào)節(jié)增大穩(wěn)態(tài)調(diào)速率，反之減小。

（3）如果穩(wěn)態(tài)調(diào)速率需要更大范圍，短接7、8端子，此時(shí)穩(wěn)態(tài)調(diào)速率可達(dá)到10%。

（4）再調(diào)整完畢之后，柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速會(huì)有微小的變動(dòng)，再重新進(jìn)行速度設(shè)置。

4、輔助輸入

（1）端子13做為輔助輸入信號(hào)，其信號(hào)從負(fù)載分配單元，自動(dòng)同步裝置和一些其它的控制系統(tǒng)引入。

（2）當(dāng)引入輔助輸入信號(hào)時(shí)速度將下降，速度需要重新進(jìn)行設(shè)置；在不引入輔助輸入信號(hào)時(shí)可在7、9之間接微調(diào)電位器，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5、輔助輸出

端子14可外供10V，20mA的電源，以供外系統(tǒng)動(dòng)力使用，但在使用中如發(fā)生短路將損壞控制器。

6、超速保護(hù)

（1）當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速105%運(yùn)行時(shí)，按住并保持?。y(cè)試＂按鈕，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)＂超速＂電位器直到超速燈點(diǎn)亮，繼電器動(dòng)作，關(guān)閉柴油發(fā)電機(jī)組。

（2）松開＂測(cè)試＂按鈕，待柴油發(fā)電機(jī)組停止后，按一下＂復(fù)位＂按鈕或者斷開電源一次，再重新起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。

（3）超速設(shè)定值一般約為額定轉(zhuǎn)速的115%，超速值在出廠時(shí)已設(shè)定好，用戶一般無需進(jìn)行調(diào)整。

總結(jié)：

總之，柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)速原理是通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給量，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。調(diào)速器、執(zhí)行器、傳感器和控制器等組成了自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，通過相互協(xié)作，確保發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中能夠保持穩(wěn)定的輸出。這一系統(tǒng)不僅提高了發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性和可靠性，也提升了其運(yùn)行效率和使用壽命。