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。