一、系統(tǒng)簡介

　　調(diào)試柴油發(fā)電機(jī)組的主要難點(diǎn)是2301A的調(diào)試。公司的柴油發(fā)電機(jī)組主要采用了2301A電子調(diào)速器。電子調(diào)速器是繼機(jī)械調(diào)速器、液壓調(diào)速器以來的第三代速度控制器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)精度高、便于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組同步并聯(lián)運(yùn)行、便于同發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合、便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置全自動(dòng)化等特點(diǎn)，在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。2301A調(diào)速器是由美國WOODWARD公司生產(chǎn)的。2301A調(diào)速器又可分為兩類：一類是無負(fù)荷分配功能的調(diào)頻型調(diào)節(jié)器，因只對(duì)轉(zhuǎn)速或頻率脈沖調(diào)節(jié)，故稱為單脈沖調(diào)頻調(diào)節(jié)器，一般只用于一臺(tái)機(jī)組或備用型調(diào)速系統(tǒng)。另一類是具有負(fù)荷分配功能的調(diào)頻調(diào)載型調(diào)節(jié)器。

　　二、技術(shù)指標(biāo)

　　本文主要介紹2301A電子調(diào)速器的型式、結(jié)構(gòu)與原理，有助于用戶靈活應(yīng)用，方便用戶操作與維修。主要由以下幾部分組成：

　　1.結(jié)構(gòu)與工作原理

　　單脈沖2301A電子調(diào)速器由一塊雙面印刷線路板和鐵質(zhì)外殼構(gòu)成。外殼上有7個(gè)調(diào)節(jié)電位器，分別提供起動(dòng)燃料調(diào)節(jié)、額定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、怠速調(diào)節(jié)、加速斜率調(diào)節(jié)、增益調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性調(diào)節(jié)、執(zhí)行器補(bǔ)償調(diào)節(jié)。有l(wèi)7個(gè)接線端子，分別提供電源輸入、轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入、怠速/額定轉(zhuǎn)速切換、失速保護(hù)、保護(hù)停機(jī)、調(diào)速率調(diào)整、轉(zhuǎn)速微調(diào)、同步信號(hào)輸入及輔助輸入。

　　2、操作與調(diào)整

　　在正確安裝電子調(diào)速系統(tǒng)后，還必須對(duì)電子調(diào)速器進(jìn)行一系列的操作與調(diào)整工作，使之按要求運(yùn)行，并具有良好的性能。

　　1).穩(wěn)定性調(diào)整

　　電子調(diào)速器的控制屬于PID控制，調(diào)節(jié)應(yīng)遵循其調(diào)節(jié)規(guī)律：先調(diào)增益、再調(diào)積分，后調(diào)微分。增益電位器起比例控制作用，對(duì)轉(zhuǎn)速偏差及時(shí)作出響應(yīng)，可以改變轉(zhuǎn)速瞬態(tài)變化量;恢復(fù)電位器起積分作用，主要用來消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性;執(zhí)行器補(bǔ)償電位器起微分控制作用，對(duì)轉(zhuǎn)速偏差有預(yù)測(cè)能力，可以消除系統(tǒng)滯后，減少超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，還可加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少超調(diào)時(shí)間，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性;執(zhí)行器低速擺動(dòng)時(shí)順時(shí)針增加執(zhí)行器補(bǔ)償電位器，即增強(qiáng)微分作用，加快執(zhí)行器響應(yīng);執(zhí)行器快速波動(dòng)時(shí)逆順時(shí)針減小此電位器;調(diào)整過程中有時(shí)還需要調(diào)整增益和恢復(fù)電位器。

　　2). 轉(zhuǎn)速調(diào)整

　　先調(diào)整額定轉(zhuǎn)速，再調(diào)整怠速。額定轉(zhuǎn)速的調(diào)整影響怠速，而怠速調(diào)整不影響額定轉(zhuǎn)速。

　　3). 動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化調(diào)整

　　為使調(diào)速器快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地控制，在工作穩(wěn)定的條件下應(yīng)使增益盡可能高;其次積分作用要適宜，在負(fù)荷或轉(zhuǎn)速以一個(gè)周期達(dá)到穩(wěn)定為宜;最后微分作用盡可能高。按此調(diào)節(jié)基本可以獲得滿意的控制效果。

　　3、安裝與接線

　　4、其主要核心技術(shù)為內(nèi)部電路原理分析，包括：

　　1).頻率-電壓變換電路

　　該部分由脈沖互感器、整形反相器、數(shù)字電路、濾波與電平變換電路組成。工作原理：時(shí)鐘振蕩電路產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后形成寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期的復(fù)位控制信號(hào)使計(jì)數(shù)器輸出清零，使時(shí)鐘信號(hào)通過或非控制門，送到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)端，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的計(jì)數(shù)值(根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍由撥動(dòng)開關(guān)選擇)時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出高電平，送到或非門輸入端，封鎖了時(shí)鐘信號(hào)的輸入，從而使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)直到下一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)引起新的復(fù)位為止。如此可產(chǎn)生一個(gè)與輸入轉(zhuǎn)速同頻、脈沖寬度固定的矩形脈沖信號(hào)，經(jīng)倒相放大后輸出。

　　2).怠速/額定轉(zhuǎn)速切換電路

　　當(dāng)外接怠速/額定轉(zhuǎn)速開關(guān)從怠速位置轉(zhuǎn)換到額定位置時(shí)，光電耦合器OC1導(dǎo)通，產(chǎn)生正的積分電壓，由積分器進(jìn)行反相積分，輸出電壓緩慢降低，輸出運(yùn)算放大器電流逐漸增大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷提高。調(diào)整加速時(shí)間調(diào)整電位器可改變積分電流，使積分時(shí)間發(fā)生變化。增大電位器阻值，則加速時(shí)間增長。當(dāng)外接怠速/額定轉(zhuǎn)速開關(guān)從額定位置切換到怠速位置時(shí)，由于電位器兩端接有二極管進(jìn)行放電，所以積分時(shí)間不受加速時(shí)間調(diào)整電位器變化的影響。

　　3).調(diào)速控制電路

　　轉(zhuǎn)速微調(diào)電路：+12V電源電壓經(jīng)RC阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后，再經(jīng)一固定電阻與外接轉(zhuǎn)速微調(diào)電位器分壓及RC阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后輸出至綜合運(yùn)算放大器反相端。發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)固定運(yùn)行時(shí)，可不接轉(zhuǎn)速微電位器;發(fā)動(dòng)機(jī)并網(wǎng)、并車運(yùn)行時(shí)需進(jìn)行轉(zhuǎn)速微調(diào)，此時(shí)應(yīng)外接電位器。轉(zhuǎn)速微調(diào)輸入端子靈敏度為10%額定轉(zhuǎn)速。

　　輔助輸入電路：輔助輸入信號(hào)從端子17經(jīng)過RC阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后輸出至綜合運(yùn)算放大器反相端。該端可用于外接負(fù)荷分配器。輔助輸入端子靈敏度為每伏電壓變化3%負(fù)荷。

　　調(diào)速率反饋電路：取自控制器輸出反饋端的反饋電壓信號(hào)，經(jīng)RC阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后，再經(jīng)一固定電阻與外接調(diào)速率電位器分壓后輸出至綜合運(yùn)算放大器反相端。在調(diào)速率電位器調(diào)到最小時(shí)或無差運(yùn)行方式下反饋電壓為零。調(diào)速率輸入端子靈敏度為每伏電壓可產(chǎn)生10%的調(diào)速率。

　　以上三路輸出信號(hào)及怠速/額定轉(zhuǎn)速切換電路產(chǎn)生的輸出電壓在綜合運(yùn)算放大器反相端進(jìn)行加法運(yùn)算后，與轉(zhuǎn)速偏差電壓相疊加。轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，此疊加點(diǎn)電壓為零;轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定時(shí)存在偏差電壓，就會(huì)通過恢復(fù)電位器輸出到積分器反相端進(jìn)行積分，產(chǎn)生控制電壓，經(jīng)隔離二極管送到功率輸出電路，實(shí)行偏差糾正。

　　三、性能效果

　　該電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　四、研制過程

　　1、對(duì)分廠現(xiàn)有發(fā)電柜進(jìn)行逐步分解研究，掌握各元件性能。

　　2、對(duì)2301A進(jìn)行拆解，查清內(nèi)部結(jié)構(gòu)，及邏輯關(guān)系。

　　3、在現(xiàn)場(chǎng)與柴油發(fā)電機(jī)組連接，進(jìn)行功能測(cè)試，并將測(cè)試值與理論值進(jìn)行對(duì)比分析，找出最佳調(diào)試柴油發(fā)電機(jī)組方案。

　　4、故障模擬測(cè)試，分析故障產(chǎn)生原因，并擬定處理方案。

　　五、推廣應(yīng)用前景及推廣措施

　　目前發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，石油鉆機(jī)，冶金發(fā)電等等行業(yè)都需要，尤其是公司自身就需要高品質(zhì)的調(diào)速系統(tǒng)，大功率鉆機(jī)平均每套需要3套調(diào)速系統(tǒng)，而可以對(duì)外銷售創(chuàng)造更多產(chǎn)值。

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