關(guān)于ESC1000A調(diào)速器油量位置反饋信號丟失的研究

張朋+杜江

【摘 要】論文針對ESC1000A電子調(diào)速器的油量位置反饋信號丟失故障，分析此故障對柴油發(fā)電機(jī)空載及并網(wǎng)特性的影響。根據(jù)實際應(yīng)用經(jīng)驗，制定了調(diào)速器詳細(xì)的維護(hù)策略。

【Abstract】This paper analyzes the influence of the loss of oil position feedback signal of ESC1000A electronic governor on no-load of diesel generator and grid-connected characteristics. According to the practical application experience， the detailed maintenance strategy of governor is worked out.

【關(guān)鍵詞】ESC1000A電子調(diào)速器；油量位置；反饋信號

【Keywords】ESC1000A electronic governor； oil position； feedback signal

【中圖分類號】TM31 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0143-02

1 引言

孚創(chuàng)ESC1000A型電子調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、操作簡便、易于功能擴(kuò)展、高性價比等特點，目前較為廣泛應(yīng)用于船舶行業(yè)以及國內(nèi)新建核電機(jī)組中小型柴油發(fā)電機(jī)的調(diào)速控制。在發(fā)電機(jī)組多年的安裝、調(diào)試、運行中，出現(xiàn)過因調(diào)速器相關(guān)故障而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無法啟動或啟動超時、轉(zhuǎn)速波動、發(fā)電機(jī)自動停車、發(fā)電機(jī)超速等現(xiàn)象。本文針對油量位置反饋信號丟失這種故障類型進(jìn)行介紹，分析此類故障對發(fā)電機(jī)空載、并網(wǎng)工況的影響，并提出調(diào)速器全面的維護(hù)策略。

2 ESC1000A型電子調(diào)速器介紹

ESC1000A型電子調(diào)速器為全電式、單脈沖、位置雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，具有無差或有差調(diào)節(jié)（一般應(yīng)用為DROOP模式投入）、轉(zhuǎn)速遙控設(shè)定、高低速自動轉(zhuǎn)換、最大供油量限制和緊急停車等功能。調(diào)速器通過轉(zhuǎn)速環(huán)及油門位置環(huán)實現(xiàn)雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)速環(huán)為PID控制，其中I固定不可調(diào)，PD可通過面板上的“微分”“增益”電位器進(jìn)行調(diào)整。位置環(huán)為PI控制，出廠時P、I參數(shù)已固定好，不可調(diào)。

Droop功能可以使柴油機(jī)機(jī)械特性變軟。在droop調(diào)節(jié)模式下，柴油發(fā)電機(jī)速度隨所帶負(fù)荷的變化而變化，負(fù)荷增加，轉(zhuǎn)速下降，即犧牲轉(zhuǎn)速帶動負(fù)載。

如圖1所示，其中1、2引腳為電源電壓DC24V；3、4引腳輸出直流信號，驅(qū)動執(zhí)行器，帶動高壓油泵內(nèi)部齒條，從而控制油門開度；5、6引腳連接轉(zhuǎn)速傳感器；7、8功能為實現(xiàn)高低速切換；9、10引腳外接滑動變阻器，用來調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速；11、12引腳短接，是將執(zhí)行器開度開到最大，一般作用是在調(diào)試初始時，檢查開度最大時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動的齒條與頂端的距離；12、13、14引腳是執(zhí)行器的位置反饋。低速設(shè)定值為柴油機(jī)怠速值，待溫度、潤滑油壓力滿足要求時升為高速。

3 油量位置反饋信號丟失的影響分析

油量位置反饋故障信號丟失，將直接對發(fā)電機(jī)空載和并網(wǎng)特性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3.1導(dǎo)致空載波動

油門反饋回路出現(xiàn)斷線，將會導(dǎo)致位置環(huán)存在偏差，齒條向減小偏差的方向移動，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。此時轉(zhuǎn)速環(huán)根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋重新輸出一個油門開度設(shè)定值，由于位置環(huán)偏差一直存在，結(jié)果又導(dǎo)致齒條動作，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，如此循環(huán)，結(jié)果就是在當(dāng)前PD條件下產(chǎn)生周期振蕩。

我們可以通過參數(shù)錄波曲線分析發(fā)現(xiàn)，在空載啟動過程中，位置反饋電壓變化非常小，基本上處于不變的狀態(tài)，這將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)下垂特性變硬，轉(zhuǎn)速波動率變大。

微調(diào)小增益可以降低調(diào)節(jié)速度，超調(diào)變小，轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)定。

3.2 導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)自動升功率，過載保護(hù)動作

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，柴油機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨電網(wǎng)頻率變化與電網(wǎng)保持一致。正常情況下，空載至并網(wǎng)帶載時瞬態(tài)變化產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差通過速降補(bǔ)償回路來進(jìn)行補(bǔ)償。

油量位置反饋信號的丟失，使得速降補(bǔ)償回路失效。導(dǎo)致調(diào)速器通過開大油門來彌補(bǔ)轉(zhuǎn)速差，由于并網(wǎng)特性影響（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變），該轉(zhuǎn)速差一直存在，油門就不斷地加大，發(fā)電機(jī)一直處于自動升功率狀態(tài)，最后觸發(fā)過載保護(hù)動作跳閘。

4 調(diào)速器的維護(hù)策略

調(diào)速器相關(guān)的故障，特別是油量位置反饋這類故障，對于柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的后果較為嚴(yán)重。在調(diào)試、運行等相關(guān)實踐中，通過經(jīng)驗積累制定出了針對ESC1000A調(diào)速器的詳細(xì)維護(hù)策略，如下：

①檢查調(diào)速器靜態(tài)電流（消耗電流）標(biāo)準(zhǔn)≤60mA 。

試驗方法：在調(diào)速器上電狀態(tài)下在調(diào)速器1端或者2端串入一個電流表，檢查調(diào)速器靜態(tài)電流，以檢測調(diào)速器內(nèi)部是否出現(xiàn)短路/斷路之類故障。

②驗證調(diào)速器啟動頻率（調(diào)速器開始工作對應(yīng)頻率），標(biāo)準(zhǔn)50～120HZ。

試驗方法：在5、6端用信號發(fā)生器模擬一個較低轉(zhuǎn)速，逐步增加頻率，直到齒條開始動作時對應(yīng)的頻率，也可通過測量執(zhí)行器輸出來驗證。

③高低速設(shè)定檢查，低速一般在950～1050RPM，高速為額定轉(zhuǎn)速。

試驗方法：對于低（高）速設(shè)定，手動將調(diào)速器置低（高）速模式，用信號發(fā)生器模擬950～1050轉(zhuǎn)（額定轉(zhuǎn)速）的轉(zhuǎn)速，然后測量上下方測量引腳的電壓，須符合U設(shè)定=U基準(zhǔn)±0.01V，否則調(diào)整低速（高速）設(shè)定電位器直至符合要求。

④檢查高低速轉(zhuǎn)換時間，7±1S。

試驗方法：先將調(diào)速器置到高速，并模擬1500轉(zhuǎn)的反饋轉(zhuǎn)速，油門齒條會開到某一位置，此時手動切換為低速，此時油門往回拉然后停止，記錄齒條動作的時間。

⑤油門位置反饋電阻線性檢查：手動推動執(zhí)行器連接桿，測量反饋電阻，阻值應(yīng)該平滑變化，無斷點。在停機(jī)狀態(tài)下13/14端電阻應(yīng)該在150-200歐左右，油門最大時13/14端電阻應(yīng)該在2.4K左右。

⑥執(zhí)行器線圈內(nèi)阻檢查，標(biāo)準(zhǔn)為2.2～2.6歐姆。

⑦執(zhí)行器線圈與電位器對外殼絕緣度檢查，標(biāo)準(zhǔn)為≥500MΩ。

⑧最大油量限制電流，一般設(shè)置為2A，要求≤3A。

試驗方法：在調(diào)速器3端或者4端（執(zhí)行器輸出）串入電流表，短接11/12端，模擬油門最大開度，調(diào)整最大油量電位器，調(diào)到2A即可。

⑨齒條最大行程 >14mm。

試驗方法：短接11/12端，模擬油門最大開度，齒條頂?shù)筋^，然后斷開11/12短接線，油門拉桿回收，記錄該過程中齒條的位移量（這里需要保證油門最大時，齒條并未完全頂?shù)讲裼蜋C(jī)本體，也就是油門最大時齒條連桿跟柴油機(jī)本體還有一點縫隙，證明這是在限制油門后的最大行程）。

5 結(jié)論

油量位置反饋故障可造成轉(zhuǎn)速波動，同時執(zhí)行器位置反饋故障導(dǎo)致速降補(bǔ)償失效，在并網(wǎng)時會導(dǎo)致功率自動上升。按照制定的調(diào)速器維護(hù)策略對ESA1000A電子調(diào)速器進(jìn)行維護(hù)，在實踐的檢驗中證明是實用和有效的，基本可以保證調(diào)速器的正常運作。