康明斯柴油发电机电子调速器原理与故障分析
发布时间：2023-11-04 点击：399
康明斯柴油发电机电子调速器原理与故障分析
假如调速系统故障意味着柴油发电机就不能保持稳定的转速，导致柴油发电机动力性与经济性显著下降。严重时转速迅速升高，易发生飞车故障，若不及时采取紧急措施，就会发生严重的事故。因此，减少调速系统的故障，对保证柴油发电机正常工作极为重要。
一、机械式调速器的主要故障
1、运转不稳或“游车”
柴油发电机转速不稳的主要原因是：
（1）供油齿杆移动阻滞；
（2）调速器内部杠杆系统的连接销及销孔、飞锤组件等因磨损松旷而使自由行程增大、调节灵敏度下降；
（3）调速器内部各种调速弹簧卡滞、折断、调整不当或因长期使用疲劳而变软；
（4）润滑油不足、变质或过脏，使调速器部件运动阻力增大而降低动作灵敏度。
2、 柴油发电机飞车
凡是引起调速不灵敏的原因严重时都会造成飞车。包括调速器起作用转速过高、调速部件生锈卡滞、调速器内各杠杆销子装配过紧，各杠杆虽可以移动，但不灵活；调速器壳体内的机油面过高或粘度过大使飞锤旋转甩开困难等。
3、柴油发电机起动困难
有关调速器部分造成起动困难的主要原因包括起动弹簧脱钩或损坏、供油齿杆前移阻滞、供油齿杆装配位置不当等导致柴油发电机起动时供油量不足而难以起动；供油齿杆导动销脱落，供油齿杆将不受控制等。
二、电子调速器故障
1、电子调速器原理
速度控制器的柴油发电机速度信息通常是从磁性速度传感器上获得，任何其它信号发生装置可能用来提供交变频率适用于柴油发电机速度和满足电压输入和频率范围的特性。磁性速度传感器一般安装在大约靠近柴油发电机驱动铁齿里，这通常是齿环。齿环的齿数经过的磁性速度传感器产生的信号与柴油发电机的转速相匹配。
（1）信号的强度一定在输入放大器的范围内，0.5-120v rms的幅度要求允许控制器的功能在设计特性范围内。速度信号用于速度控制器上的c&d端子，端子间存在超过33，000ohm的电阻值，端子d是内部连接到端子e，电池负极.只有屏蔽电缆的一端连接。当转速信号由控制器获得时，信号经内部线路放大和整形供给一个模拟速度信号·如果速度传感器监测器不能监测到速度传感器的信号，速度控制器的输出回路会关闭所有到执行器的电流。
（2）总回路获得属于速度调整设定点输入的速度传感器信号·速度范围有一个8∶1的比率并用一个25转的电位器调节.来自总回路的输出是输入到速度控制器的动态部份·动态控制回路，增益和稳定性的调整是一部份，有一功能为了各式各样的柴油发电机和燃油系统提供等值和稳定作用。速度控制器回路会受到执行增益和稳定性调整的影响。调速系统的灵敏性是随“顺时针旋转增益调整而增加。增益调整的范围是33∶1·稳定性的调整，当顺时针旋转时，增加调速系统的响应时间比去匹配各种柴油发电机的不同时间值·速度控制器是一个pid装置，“d”当需要时微分调整可能是各式各样（看不稳定性章节）。
（3）当柴油发电机运转时，start fuel从关闭至满燃油位置可调整。一旦柴油发电机起动，速度控制点就首先由怠速点和速度调速率回路决定·柴油发电机的速度调速率完成后，柴油发电机会在它的调整下到工作速度·理想调整柴油发电机速度，执行器会给予足够的电流动维持理想的速度，独立负荷（等值工作）。输出回路在大约500hz频率上提供开关量电流去驱动执行器。这开关量频率超出执行器的自然频率，使得执行器输出轴没有明显的动作·为有效的功率控制，开关量输出晶体管减少内部的功率损耗·这输出回路可以供至10a的连续电流（25c0，12vdc或24vdc电源系统）。执行器响应至平均电流去决定柴油发电机燃油控制手柄的位置。
（4）标准操作
速度控制器执行的是等值（0调速率）。调速率调整由连接k和l端子来选择和调速率百分比的调整，可以用调速率调节控制来满足各式各样的用途。调速率范围可以连接g 和 h 端子来减少。
速度控制器有多种增强调速系统的功能和保护等特性。速度预期回路的最低速度在柴油发电机起动上超量调整并当负荷大幅增加时用在柴油发电机上。柴油发电机怠速可遥控选择和调整。为达到多种速度操作和多机控制，esd5500系列速度控制器从gac的负载分配器，自动同步器，调速率发生器和其它辅助柴油发电机控制模块里可以获得辅助输入·提供逆电源电压和瞬间电压保护·在速度传感器信号或电源失效的情况下设计了自动防故障装置。
esd5500e电子调速器功能图
2、速度控制板检测
esd5500e系列在康明斯b、c系列柴油发电机电子调速系统中被采用，建立在esd5111的基础上，新增加了启动燃油量控制和平滑缓慢启动过程控制，这些新的特点可以解决发动机在启动过程中由急速加油而造成的冒黑烟现象，极大的提高了发动机寿命。是目前功能非常丰富、完善的型号，在新款发电机中被广泛的使用。。如果控制系统不工作，可按下述步骤进行电压检测：
①e（-）、f（+）电源输入端子，正常时电压dc12v或dc24v(视所接蓄电池而定)。若不正常，可能的故障原因是电池没连接、保险丝端，电池电压低或接线错误。
②c、d速度传感器输入端子、起动时至少ac1.0v。若不正常，可能的故障原因是速度传感器和齿轮齿间的间隙过大、速度传感器接线错误(在c、d接线端子间的电阻应为250ω至1500ω)或速度传感器损坏。
③p、g电压输出端子。正常dc10v内部电压、若不正常，可能的故障原因是接线端子p短接(短接该接线端子可能导致速度控制板损坏)、速度传感器损坏。
④b（-）、a（+）端子起动时测量电压应在dc 6.0v～dc 8.0v之间。若不正常，可能的故障原因是速度调节设定太低、电磁执行器接线短路或开路、速度控制板损坏或电磁执行器损坏。
3、调速板引起的故障
采用esd5500e系列速度控制板的电子调速系统，实际使用过程中常见的故障原因包括柴油发电机不能起动，除起动系统、燃油系统故障外，电子调速器的执行器不工作，转速传感器无信号输出也会造成这种现象。
调速系统零件组合图
（1）无信号输出或信号弱
转速传感器失效和安装不当均会导致无信号输出或信号弱。转速传感器是否失效，可通过测量电阻来判断。虽然速度控制板可以处理0.5v的速度传感器信号，但较强的电磁速度传感信号可以避免干扰，转速信号最好能大于3v。可以通过调小速度传感器顶端和柴油发电机飞轮轮齿间的间隙，提高速度传感信号的幅值。当起动柴油发电机时速度传感器信号电压若小于交流1.5 v,应检查传感器顶端是否清洁或可通过拧进传感器1/8～1/4圈进行调整，直到符合规定为止。其次，检查电子调速器执行器是否工作(在按起动按钮的同时，注意观察执行器是否动作，有动作说明正常，反之有故障)。
（2）柴油发电机转速不稳
除喷油泵各缸供油量不均匀等原因外，还可能是电子调速器微分（超前电路）调整，增益调整不当或失灵、电子调速器执行器与喷油泵齿条接合处有松动现象或不灵敏等。开关c1在esd5500e中控制着“超前电路”正常位置是“on”。如果是系统转速波动过快且不稳定，则应转换至“off”位置。重新调节增益(gain)和稳定度(stability)，也可以改善稳定状况。如果转速不稳定通过以上办法无效，则应检查燃油系统和柴油发电机状态。另外稍微加大降速(droop)，也可以稳定系统。
（3）转速低
转速低主要原因是供油量不足。应检查执行器是否能达到满负荷。首先测量起动时的电池电压。对于电压12v系统低于9v或24v系统低于18v，应更换蓄电池。蓄电池电压正常，则可短接接线端子a和f，此时，执行器将达到满油位置。如不能达成该状态，则可能是执行器或电池接线问题、执行器损坏或保险断。测量执行器输出(接线端子a和b)，如果电压测量值约6～8v,则执行器基本正常。达不到满油状态的原因可能是机械原因（执行器控制杆存在卡滞现象、控制杆安装问题）或速度设定过低。
（4）转速高
转速高(超速)可能的故障原因是速度控制板损坏、转速信号问题或速度(speed)设定问题。
①不起动，给系统加直流电。若执行器达到满供油位置，但断开速度传感器接线端子c和d后执行器仍在满供油状态，则可能是速度控制板损坏；断开速度传感器接线端子c和d后执行器在最小供油位置，则速度信号有问题，应检查速度传感器。
②起动柴油发电机，测量速度控制板上的接线端子a(+)和b(-)间的直流电压。如果电压在dc6.0～dc8.0v,则执行器基本正常，可能的故障原因是速度(speed)设定值偏高、速度控制板损坏。如果电压过高，可能的故障原因是执行器或其连接机构有问题。如果电压过低，可能的故障原因是速度控制板损坏或增益过低。
（5）柴油发电机运行中自动停机
通常有突然停机和缓慢停机两种情况，其现象都是从额定转速迅速或缓慢降至为0。突然停机的主要原因有电子调速器电源断电，转速传感器无信号输出或信号弱，柴油发电机受到的阻力矩超过了其输出转矩(如抱轴、
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假如调速系统故障意味着柴油发电机就不能保持稳定的转速，导致柴油发电机动力性与经济性显著下降。严重时转速迅速升高，易发生飞车故障，若不及时采取紧急措施，就会发生严重的事故。因此，减少调速系统的故障，对保证柴油发电机正常工作极为重要。
一、机械式调速器的主要故障
1、运转不稳或“游车”
柴油发电机转速不稳的主要原因是：
（1）供油齿杆移动阻滞；
（2）调速器内部杠杆系统的连接销及销孔、飞锤组件等因磨损松旷而使自由行程增大、调节灵敏度下降；
（3）调速器内部各种调速弹簧卡滞、折断、调整不当或因长期使用疲劳而变软；
（4）润滑油不足、变质或过脏，使调速器部件运动阻力增大而降低动作灵敏度。
2、 柴油发电机飞车
凡是引起调速不灵敏的原因严重时都会造成飞车。包括调速器起作用转速过高、调速部件生锈卡滞、调速器内各杠杆销子装配过紧，各杠杆虽可以移动，但不灵活；调速器壳体内的机油面过高或粘度过大使飞锤旋转甩开困难等。
3、柴油发电机起动困难
有关调速器部分造成起动困难的主要原因包括起动弹簧脱钩或损坏、供油齿杆前移阻滞、供油齿杆装配位置不当等导致柴油发电机起动时供油量不足而难以起动；供油齿杆导动销脱落，供油齿杆将不受控制等。
二、电子调速器故障
1、电子调速器原理
速度控制器的柴油发电机速度信息通常是从磁性速度传感器上获得，任何其它信号发生装置可能用来提供交变频率适用于柴油发电机速度和满足电压输入和频率范围的特性。磁性速度传感器一般安装在大约靠近柴油发电机驱动铁齿里，这通常是齿环。齿环的齿数经过的磁性速度传感器产生的信号与柴油发电机的转速相匹配。
（1）信号的强度一定在输入放大器的范围内，0.5-120v rms的幅度要求允许控制器的功能在设计特性范围内。速度信号用于速度控制器上的c&d端子，端子间存在超过33，000ohm的电阻值，端子d是内部连接到端子e，电池负极.只有屏蔽电缆的一端连接。当转速信号由控制器获得时，信号经内部线路放大和整形供给一个模拟速度信号·如果速度传感器监测器不能监测到速度传感器的信号，速度控制器的输出回路会关闭所有到执行器的电流。
（2）总回路获得属于速度调整设定点输入的速度传感器信号·速度范围有一个8∶1的比率并用一个25转的电位器调节.来自总回路的输出是输入到速度控制器的动态部份·动态控制回路，增益和稳定性的调整是一部份，有一功能为了各式各样的柴油发电机和燃油系统提供等值和稳定作用。速度控制器回路会受到执行增益和稳定性调整的影响。调速系统的灵敏性是随“顺时针旋转增益调整而增加。增益调整的范围是33∶1·稳定性的调整，当顺时针旋转时，增加调速系统的响应时间比去匹配各种柴油发电机的不同时间值·速度控制器是一个pid装置，“d”当需要时微分调整可能是各式各样（看不稳定性章节）。
（3）当柴油发电机运转时，start fuel从关闭至满燃油位置可调整。一旦柴油发电机起动，速度控制点就首先由怠速点和速度调速率回路决定·柴油发电机的速度调速率完成后，柴油发电机会在它的调整下到工作速度·理想调整柴油发电机速度，执行器会给予足够的电流动维持理想的速度，独立负荷（等值工作）。输出回路在大约500hz频率上提供开关量电流去驱动执行器。这开关量频率超出执行器的自然频率，使得执行器输出轴没有明显的动作·为有效的功率控制，开关量输出晶体管减少内部的功率损耗·这输出回路可以供至10a的连续电流（25c0，12vdc或24vdc电源系统）。执行器响应至平均电流去决定柴油发电机燃油控制手柄的位置。
（4）标准操作
速度控制器执行的是等值（0调速率）。调速率调整由连接k和l端子来选择和调速率百分比的调整，可以用调速率调节控制来满足各式各样的用途。调速率范围可以连接g 和 h 端子来减少。
速度控制器有多种增强调速系统的功能和保护等特性。速度预期回路的最低速度在柴油发电机起动上超量调整并当负荷大幅增加时用在柴油发电机上。柴油发电机怠速可遥控选择和调整。为达到多种速度操作和多机控制，esd5500系列速度控制器从gac的负载分配器，自动同步器，调速率发生器和其它辅助柴油发电机控制模块里可以获得辅助输入·提供逆电源电压和瞬间电压保护·在速度传感器信号或电源失效的情况下设计了自动防故障装置。
esd5500e电子调速器功能图
2、速度控制板检测
esd5500e系列在康明斯b、c系列柴油发电机电子调速系统中被采用，建立在esd5111的基础上，新增加了启动燃油量控制和平滑缓慢启动过程控制，这些新的特点可以解决发动机在启动过程中由急速加油而造成的冒黑烟现象，极大的提高了发动机寿命。是目前功能非常丰富、完善的型号，在新款发电机中被广泛的使用。。如果控制系统不工作，可按下述步骤进行电压检测：
①e（-）、f（+）电源输入端子，正常时电压dc12v或dc24v(视所接蓄电池而定)。若不正常，可能的故障原因是电池没连接、保险丝端，电池电压低或接线错误。
②c、d速度传感器输入端子、起动时至少ac1.0v。若不正常，可能的故障原因是速度传感器和齿轮齿间的间隙过大、速度传感器接线错误(在c、d接线端子间的电阻应为250ω至1500ω)或速度传感器损坏。
③p、g电压输出端子。正常dc10v内部电压、若不正常，可能的故障原因是接线端子p短接(短接该接线端子可能导致速度控制板损坏)、速度传感器损坏。
④b（-）、a（+）端子起动时测量电压应在dc 6.0v～dc 8.0v之间。若不正常，可能的故障原因是速度调节设定太低、电磁执行器接线短路或开路、速度控制板损坏或电磁执行器损坏。
3、调速板引起的故障
采用esd5500e系列速度控制板的电子调速系统，实际使用过程中常见的故障原因包括柴油发电机不能起动，除起动系统、燃油系统故障外，电子调速器的执行器不工作，转速传感器无信号输出也会造成这种现象。
调速系统零件组合图
（1）无信号输出或信号弱
转速传感器失效和安装不当均会导致无信号输出或信号弱。转速传感器是否失效，可通过测量电阻来判断。虽然速度控制板可以处理0.5v的速度传感器信号，但较强的电磁速度传感信号可以避免干扰，转速信号最好能大于3v。可以通过调小速度传感器顶端和柴油发电机飞轮轮齿间的间隙，提高速度传感信号的幅值。当起动柴油发电机时速度传感器信号电压若小于交流1.5 v,应检查传感器顶端是否清洁或可通过拧进传感器1/8～1/4圈进行调整，直到符合规定为止。其次，检查电子调速器执行器是否工作(在按起动按钮的同时，注意观察执行器是否动作，有动作说明正常，反之有故障)。
（2）柴油发电机转速不稳
除喷油泵各缸供油量不均匀等原因外，还可能是电子调速器微分（超前电路）调整，增益调整不当或失灵、电子调速器执行器与喷油泵齿条接合处有松动现象或不灵敏等。开关c1在esd5500e中控制着“超前电路”正常位置是“on”。如果是系统转速波动过快且不稳定，则应转换至“off”位置。重新调节增益(gain)和稳定度(stability)，也可以改善稳定状况。如果转速不稳定通过以上办法无效，则应检查燃油系统和柴油发电机状态。另外稍微加大降速(droop)，也可以稳定系统。
（3）转速低
转速低主要原因是供油量不足。应检查执行器是否能达到满负荷。首先测量起动时的电池电压。对于电压12v系统低于9v或24v系统低于18v，应更换蓄电池。蓄电池电压正常，则可短接接线端子a和f，此时，执行器将达到满油位置。如不能达成该状态，则可能是执行器或电池接线问题、执行器损坏或保险断。测量执行器输出(接线端子a和b)，如果电压测量值约6～8v,则执行器基本正常。达不到满油状态的原因可能是机械原因（执行器控制杆存在卡滞现象、控制杆安装问题）或速度设定过低。
（4）转速高
转速高(超速)可能的故障原因是速度控制板损坏、转速信号问题或速度(speed)设定问题。
①不起动，给系统加直流电。若执行器达到满供油位置，但断开速度传感器接线端子c和d后执行器仍在满供油状态，则可能是速度控制板损坏；断开速度传感器接线端子c和d后执行器在最小供油位置，则速度信号有问题，应检查速度传感器。
②起动柴油发电机，测量速度控制板上的接线端子a(+)和b(-)间的直流电压。如果电压在dc6.0～dc8.0v,则执行器基本正常，可能的故障原因是速度(speed)设定值偏高、速度控制板损坏。如果电压过高，可能的故障原因是执行器或其连接机构有问题。如果电压过低，可能的故障原因是速度控制板损坏或增益过低。
（5）柴油发电机运行中自动停机
通常有突然停机和缓慢停机两种情况，其现象都是从额定转速迅速或缓慢降至为0。突然停机的主要原因有电子调速器电源断电，转速传感器无信号输出或信号弱，柴油发电机受到的阻力矩超过了其输出转矩(如抱轴、
教你鉴别柴油发电机组真伪与性能好坏的方法
120KW玉柴柴油发电机组哪家好？如何选择？
购买柴油发电机组最重要的信息之：发电机功率kW和kVa的区别
常载600千瓦柴油发电机组技术要求
柴油发电机组设备拆卸后如何清除水垢和积碳
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