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经验教训

C1000A电子调速器使用经验

发布时间:2014-05-16 09:07   浏览次数:
   深科拖7焦安宇轮机长在船舶轮机管理中,关注细节,潜心研究,关注设备发生的问题及缺陷,并作了详细的记录和分析总结。当维修人员登轮时,与其积极交流,并结合自己的经验和心得,写出了本篇经验谈,与大家分享。希望各位同仁学习焦老轨这种发现问题、解决问题、善于钻研、善于总结的工作态度和精神,齐心协力提高轮机管理水平。
——宋俊明
C1000A电子调速器使用经验
 
深科拖7  轮机长  焦安宇
    图1为深科拖7船发电柴油机所使用的电子调速器控制系统原理图,该电子调速器属于PID控制器,即具有“比例调节”、“微分调节”和“积分调节”的全功能控制器。从实际使用情况来看,该调速器具有装置简单、工作可靠、维护管理方便、各参数调整可预期性强的优点,尤为可贵的是,对于需要发电机组并联运行且负载变动幅度大的船舶电站,基本上无需额外设置负载平衡机构便可以稳定并联运行的要求。
    厂家提供的说明书给出了该电子调速器的安装和调试要求,但内容简略,且仅限于单机工况,难以指导在并联工况时发生的问题。
    图2是C1000A调速器的外形图,由图可见,由上至下,由左至右共有6个调节窗孔,分别对应“最大油量”、“怠速”、“额定转速”、“微分”、“增益”、“稳定调速率”的调整电位器。
     各调整电位器的功用:
   【怠速】当“怠速/额定”置于“怠速”工况时,确定发动机的怠速转速,一般在650rpm为宜,怠速转数过低可能启动困难。
   【额定转速】当“怠速/额定”置于“额定”工况时,确定发动机的额定转速,一般应将配电板上远控的微调电位器置于1/2位置后,调整此电位器使发动机转速达到额定值。
   【微分】整定“微分调节”分量,顺时针旋转,微分调节分量增大,对于平抑瞬态负荷变化造成的转速波动有利。其稳定工作域位于10点至2点钟方位内。
   【增益】整定“比例调节”分量,顺时针旋转,比例调节分量增大,则应对单位负荷变量的应变量相应增大。其稳定工作域位于11点至3点钟方位内。
   【稳态调速率】整定“积分调节”分量,顺时针旋转,稳定调速率增大,也即积分调节的时间增大,会增加负荷变化前后的转速差。
   【最大油量】整定可输出的最大油门位置,必须注意该电位器是逆时针旋转使得油门增大,一般置于11点钟方位即可。
    以下是说明书中有关调试的部分:
    电子调速器与发动机构成转速闭环控制系统,其稳定性取决于发动机转动惯量、系统时间常数、发动机环节增益、调速器环节增益、扰动等因素。调整电子调速器即调整调速器环节增益。任何闭环控制系统均具有稳定域,超出稳定域,系统就不稳定。
    在稳定域示意图中,微分和增益在阴影区域时,表示系统稳定,小于低增益稳定线,系统将发生低频游车;大于高增益稳定线,系统将发生高频游车。在保证系统具有一定稳定余度的前提下,微分和增益应接近高增益稳定线,确保电子调速器具有优良的动稳态调速指标。
 

 
    一般情况下,若发动机大幅度剧烈高频游车,将微分置于11点钟方向,逆时针适当减小增益;若发动机缓慢低频游车,将微分置于12点钟方向,顺时针适当增大增益。
    对于气缸数等于或大于六缸的柴油机,微分置于11点至1点钟方向,将增益从11点钟方向开始逐渐增大至3点钟方向,在此范围内寻找稳定工作点。
为检验上速调整是否达到系统的稳定工作点,应对调速系统施加扰动,视其能否迅速恢复稳定,简单的办法是,适当用力触动一下电磁执行器输出端联接器,发动机转速出现剧烈波动后应能迅速稳定。否则,应适当减小增益。
    发动机额定转速调整稳定后,将发动机置于怠速,怠速时的调整方法与额定转速时的方法相同。稳定性调整应兼顾怠速和额定转速,如不能兼顾,应优先保证额定转速的调速性能。如果怠速转速过低引起游车,适当将发动机怠速升高。 

    只有完全熟悉并充分理解了上述内容,才能进行电子调速器的调试。可以在柴油机运转中进行调试,一般应在空转状态下进行,绝对不能在并联工况下进行调试。
    并联工况下容易出现的问题及调试方法:
    并联机组对负荷的响应速度不一致:负荷急剧变化时,并联中的一台机组负荷迅速变化,另一台机组的负荷变化迟缓。尤其在有大负荷突加突减时,突加负荷时响应速度快的机组承担的负荷过重,突减负荷时响应速度快的机组缷载过快甚至发生逆功率状况,因此必须调整使并联机组具有相同的负荷响应速度。首先应检查柴油机的燃油系统、高压油泵是否正常,还可以通过单机加载负荷的方式,定性观察柴油机是否具备承载较高负荷的能力,在确定柴油机本身正常后,观察负荷响应偏慢机组的“最大油量”电位器指针位置,并逆时针转动进行调试,通常应保持在11点钟位置为宜。如果通过调整“最大油量”还不能达到响应速度一致的要求,“稳定调速率”对此也有较大影响,稳定调速率电位器开度越大,对速度变化的响应越缓慢,可对比观察两台机组的这个开度,适度对响应缓慢的机组逆时针调小或对响应迅速的机组顺时针调大。一般应保持“稳定调速率”开度在9点钟位置为宜。
    负荷变化后并联机组负荷分配不均:动态负荷分配不均匀,在排除了柴油机方面的原因之后,首先应对比观察两并联机组的“稳定调速率”、“微分”、“增益”这三个电位器的开度位置。其中,“稳定调速率”对较缓慢增加的负荷变化影响较大,“微分”对突变的负荷影响较大,“增益”则对单位负荷变量限定了应变量倍率,所以必须仔细观察并联机组在负荷变化时的表现,针对不同情况采取不同的调试方法。例如,小负荷变化就引起两机负荷不均匀,应优先考虑是两机的“稳定调速率”不一致,可适度调小负荷偏低机组的“稳定调速率”,或适度调大负荷偏高机组的“稳定调速率”。当负荷不均匀主要表现在较大的突变负荷情况时,应优先考虑两机组的“微分”差异太大,可适度调大负荷偏低机组的“微分”,或调小负荷偏高机组的“微分”。如果无论在缓慢变化负荷和突变较大负荷时,两机组分配的功率都不均匀,则应优先考虑调整“增益”,在调速器的稳定工作域内将负荷偏低机组的“增益”调大,或将负荷偏高机组的“增益”调小。
    电子调速器故障2例
    例1:3台相同的发电机组,其中1台与另外两台中任1台并联运行时,均出现动态负荷分配不均且负荷偏低的现象,仔细观察,发现该机组在负荷变化时,功率表指针反应较迟缓,存在反应速度较慢的现象。首先检查柴油机的燃油滤器、燃油输送泵吸入端滤器、停油电磁阀、高压油泵、喷油器、进排气阀均正常,柴油机各工况下排烟颜色也正常,基本可以排除柴油机方面的问题。对比观察该机的电子调速器,各调整电位器的整定位置也基本相近,怀疑是电子调速器故障,尝试调整“稳定调速率”至较低进行比较,响应速度有所提升,但即使将“稳定调速率”逆时针旋转至止点,仍然比另2台机组响应速度慢,而且如此调整后,该机在较小的负荷变化时,总是抢负荷,而在较大的负荷变化时,仍然负荷偏低,确定是电子调速器本身故障,在该调速器的可调范围内无法达到满意效果。请厂家技术人员来船检查,更换一台电子调速器后正常。
    例2:发电机运转中,间或性的发生转速波动,在无负荷变动情况下,转速从1500rpm下降至1480rpm,持续约2秒后回升,有时反复波动数次后又能正常运转,有时则持续波动,在反复检查并排除了柴油机方面的问题后,用万用表反复测量电磁执行器的位置反馈电阻无异常。通过观察,发现该现象在空载、100kw、200kw负荷时都会出现,因此也可以排除是电磁执行器故障。电子调速器导致这种波动,不符合调试不当所能发生的波动定义,为了慎重,仍然通过调试“微分”、“增益”、“稳定调速率”参数,但现象依然出现,至此确认电子调速器故障无疑,换新电子调速器后,此现象消失。
    文中所述仅为本人的经验之谈,各位同仁如有异议,希望多提宝贵意见。
 
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