康明斯柴油發電機電子調速器原理與故障分析
發布時間：2023-11-04 點擊：394
康明斯柴油發電機電子調速器原理與故障分析
假如調速系統故障意味著柴油發電機就不能保持穩定的轉速，導致柴油發電機動力性與經濟性顯著下降。嚴重時轉速迅速升高，易發生飛車故障，若不及時采取緊急措施，就會發生嚴重的事故。因此，減少調速系統的故障，對保證柴油發電機正常工作極為重要。
一、機械式調速器的主要故障
1、運轉不穩或“游車”
柴油發電機轉速不穩的主要原因是：
（1）供油齒桿移動阻滯；
（2）調速器內部杠桿系統的連接銷及銷孔、飛錘組件等因磨損松曠而使自由行程增大、調節靈敏度下降；
（3）調速器內部各種調速彈簧卡滯、折斷、調整不當或因長期使用疲勞而變軟；
（4）潤滑油不足、變質或過臟，使調速器部件運動阻力增大而降低動作靈敏度。
2、 柴油發電機飛車
凡是引起調速不靈敏的原因嚴重時都會造成飛車。包括調速器起作用轉速過高、調速部件生銹卡滯、調速器內各杠桿銷子裝配過緊，各杠桿雖可以移動，但不靈活；調速器殼體內的機油面過高或粘度過大使飛錘旋轉甩開困難等。
3、柴油發電機起動困難
有關調速器部分造成起動困難的主要原因包括起動彈簧脫鉤或損壞、供油齒桿前移阻滯、供油齒桿裝配位置不當等導致柴油發電機起動時供油量不足而難以起動；供油齒桿導動銷脫落，供油齒桿將不受控制等。
二、電子調速器故障
1、電子調速器原理
速度控制器的柴油發電機速度信息通常是從磁性速度傳感器上獲得，任何其它信號發生裝置可能用來提供交變頻率適用于柴油發電機速度和滿足電壓輸入和頻率范圍的特性。磁性速度傳感器一般安裝在大約靠近柴油發電機驅動鐵齒里，這通常是齒環。齒環的齒數經過的磁性速度傳感器產生的信號與柴油發電機的轉速相匹配。
（1）信號的強度一定在輸入放大器的范圍內，0.5-120v rms的幅度要求允許控制器的功能在設計特性范圍內。速度信號用于速度控制器上的c&d端子，端子間存在超過33，000ohm的電阻值，端子d是內部連接到端子e，電池負極.只有屏蔽電纜的一端連接。當轉速信號由控制器獲得時，信號經內部線路放大和整形供給一個模擬速度信號·如果速度傳感器監測器不能監測到速度傳感器的信號，速度控制器的輸出回路會關閉所有到執行器的電流。
（2）總回路獲得屬于速度調整設定點輸入的速度傳感器信號·速度范圍有一個8∶1的比率并用一個25轉的電位器調節.來自總回路的輸出是輸入到速度控制器的動態部份·動態控制回路，增益和穩定性的調整是一部份，有一功能為了各式各樣的柴油發電機和燃油系統提供等值和穩定作用。速度控制器回路會受到執行增益和穩定性調整的影響。調速系統的靈敏性是隨“順時針旋轉增益調整而增加。增益調整的范圍是33∶1·穩定性的調整，當順時針旋轉時，增加調速系統的響應時間比去匹配各種柴油發電機的不同時間值·速度控制器是一個pid裝置，“d”當需要時微分調整可能是各式各樣（看不穩定性章節）。
（3）當柴油發電機運轉時，start fuel從關閉至滿燃油位置可調整。一旦柴油發電機起動，速度控制點就首先由怠速點和速度調速率回路決定·柴油發電機的速度調速率完成后，柴油發電機會在它的調整下到工作速度·理想調整柴油發電機速度，執行器會給予足夠的電流動維持理想的速度，獨立負荷（等值工作）。輸出回路在大約500hz頻率上提供開關量電流去驅動執行器。這開關量頻率超出執行器的自然頻率，使得執行器輸出軸沒有明顯的動作·為有效的功率控制，開關量輸出晶體管減少內部的功率損耗·這輸出回路可以供至10a的連續電流（25c0，12vdc或24vdc電源系統）。執行器響應至平均電流去決定柴油發電機燃油控制手柄的位置。
（4）標準操作
速度控制器執行的是等值（0調速率）。調速率調整由連接k和l端子來選擇和調速率百分比的調整，可以用調速率調節控制來滿足各式各樣的用途。調速率范圍可以連接g 和 h 端子來減少。
速度控制器有多種增強調速系統的功能和保護等特性。速度預期回路的最低速度在柴油發電機起動上超量調整并當負荷大幅增加時用在柴油發電機上。柴油發電機怠速可遙控選擇和調整。為達到多種速度操作和多機控制，esd5500系列速度控制器從gac的負載分配器，自動同步器，調速率發生器和其它輔助柴油發電機控制模塊里可以獲得輔助輸入·提供逆電源電壓和瞬間電壓保護·在速度傳感器信號或電源失效的情況下設計了自動防故障裝置。
esd5500e電子調速器功能圖
2、速度控制板檢測
esd5500e系列在康明斯b、c系列柴油發電機電子調速系統中被采用，建立在esd5111的基礎上，新增加了啟動燃油量控制和平滑緩慢啟動過程控制，這些新的特點可以解決發動機在啟動過程中由急速加油而造成的冒黑煙現象，極大的提高了發動機壽命。是目前功能非常豐富、完善的型號，在新款發電機中被廣泛的使用。。如果控制系統不工作，可按下述步驟進行電壓檢測：
①e（-）、f（+）電源輸入端子，正常時電壓dc12v或dc24v(視所接蓄電池而定)。若不正常，可能的故障原因是電池沒連接、保險絲端，電池電壓低或接線錯誤。
②c、d速度傳感器輸入端子、起動時至少ac1.0v。若不正常，可能的故障原因是速度傳感器和齒輪齒間的間隙過大、速度傳感器接線錯誤(在c、d接線端子間的電阻應為250ω至1500ω)或速度傳感器損壞。
③p、g電壓輸出端子。正常dc10v內部電壓、若不正常，可能的故障原因是接線端子p短接(短接該接線端子可能導致速度控制板損壞)、速度傳感器損壞。
④b（-）、a（+）端子起動時測量電壓應在dc 6.0v～dc 8.0v之間。若不正常，可能的故障原因是速度調節設定太低、電磁執行器接線短路或開路、速度控制板損壞或電磁執行器損壞。
3、調速板引起的故障
采用esd5500e系列速度控制板的電子調速系統，實際使用過程中常見的故障原因包括柴油發電機不能起動，除起動系統、燃油系統故障外，電子調速器的執行器不工作，轉速傳感器無信號輸出也會造成這種現象。
調速系統零件組合圖
（1）無信號輸出或信號弱
轉速傳感器失效和安裝不當均會導致無信號輸出或信號弱。轉速傳感器是否失效，可通過測量電阻來判斷。雖然速度控制板可以處理0.5v的速度傳感器信號，但較強的電磁速度傳感信號可以避免干擾，轉速信號最好能大于3v。可以通過調小速度傳感器頂端和柴油發電機飛輪輪齒間的間隙，提高速度傳感信號的幅值。當起動柴油發電機時速度傳感器信號電壓若小于交流1.5 v,應檢查傳感器頂端是否清潔或可通過擰進傳感器1/8～1/4圈進行調整，直到符合規定為止。其次，檢查電子調速器執行器是否工作(在按起動按鈕的同時，注意觀察執行器是否動作，有動作說明正常，反之有故障)。
（2）柴油發電機轉速不穩
除噴油泵各缸供油量不均勻等原因外，還可能是電子調速器微分（超前電路）調整，增益調整不當或失靈、電子調速器執行器與噴油泵齒條接合處有松動現象或不靈敏等。開關c1在esd5500e中控制著“超前電路”正常位置是“on”。如果是系統轉速波動過快且不穩定，則應轉換至“off”位置。重新調節增益(gain)和穩定度(stability)，也可以改善穩定狀況。如果轉速不穩定通過以上辦法無效，則應檢查燃油系統和柴油發電機狀態。另外稍微加大降速(droop)，也可以穩定系統。
（3）轉速低
轉速低主要原因是供油量不足。應檢查執行器是否能達到滿負荷。首先測量起動時的電池電壓。對于電壓12v系統低于9v或24v系統低于18v，應更換蓄電池。蓄電池電壓正常，則可短接接線端子a和f，此時，執行器將達到滿油位置。如不能達成該狀態，則可能是執行器或電池接線問題、執行器損壞或保險斷。測量執行器輸出(接線端子a和b)，如果電壓測量值約6～8v,則執行器基本正常。達不到滿油狀態的原因可能是機械原因（執行器控制桿存在卡滯現象、控制桿安裝問題）或速度設定過低。
（4）轉速高
轉速高(超速)可能的故障原因是速度控制板損壞、轉速信號問題或速度(speed)設定問題。
①不起動，給系統加直流電。若執行器達到滿供油位置，但斷開速度傳感器接線端子c和d后執行器仍在滿供油狀態，則可能是速度控制板損壞；斷開速度傳感器接線端子c和d后執行器在最小供油位置，則速度信號有問題，應檢查速度傳感器。
②起動柴油發電機，測量速度控制板上的接線端子a(+)和b(-)間的直流電壓。如果電壓在dc6.0～dc8.0v,則執行器基本正常，可能的故障原因是速度(speed)設定值偏高、速度控制板損壞。如果電壓過高，可能的故障原因是執行器或其連接機構有問題。如果電壓過低，可能的故障原因是速度控制板損壞或增益過低。
（5）柴油發電機運行中自動停機
通常有突然停機和緩慢停機兩種情況，其現象都是從額定轉速迅速或緩慢降至為0。突然停機的主要原因有電子調速器電源斷電，轉速傳感器無信號輸出或信號弱，柴油發電機受到的阻力矩超過了其輸出轉矩(如抱軸、
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一、機械式調速器的主要故障
1、運轉不穩或“游車”
柴油發電機轉速不穩的主要原因是：
（1）供油齒桿移動阻滯；
（2）調速器內部杠桿系統的連接銷及銷孔、飛錘組件等因磨損松曠而使自由行程增大、調節靈敏度下降；
（3）調速器內部各種調速彈簧卡滯、折斷、調整不當或因長期使用疲勞而變軟；
（4）潤滑油不足、變質或過臟，使調速器部件運動阻力增大而降低動作靈敏度。
2、 柴油發電機飛車
凡是引起調速不靈敏的原因嚴重時都會造成飛車。包括調速器起作用轉速過高、調速部件生銹卡滯、調速器內各杠桿銷子裝配過緊，各杠桿雖可以移動，但不靈活；調速器殼體內的機油面過高或粘度過大使飛錘旋轉甩開困難等。
3、柴油發電機起動困難
有關調速器部分造成起動困難的主要原因包括起動彈簧脫鉤或損壞、供油齒桿前移阻滯、供油齒桿裝配位置不當等導致柴油發電機起動時供油量不足而難以起動；供油齒桿導動銷脫落，供油齒桿將不受控制等。
二、電子調速器故障
1、電子調速器原理
速度控制器的柴油發電機速度信息通常是從磁性速度傳感器上獲得，任何其它信號發生裝置可能用來提供交變頻率適用于柴油發電機速度和滿足電壓輸入和頻率范圍的特性。磁性速度傳感器一般安裝在大約靠近柴油發電機驅動鐵齒里，這通常是齒環。齒環的齒數經過的磁性速度傳感器產生的信號與柴油發電機的轉速相匹配。
（1）信號的強度一定在輸入放大器的范圍內，0.5-120v rms的幅度要求允許控制器的功能在設計特性范圍內。速度信號用于速度控制器上的c&d端子，端子間存在超過33，000ohm的電阻值，端子d是內部連接到端子e，電池負極.只有屏蔽電纜的一端連接。當轉速信號由控制器獲得時，信號經內部線路放大和整形供給一個模擬速度信號·如果速度傳感器監測器不能監測到速度傳感器的信號，速度控制器的輸出回路會關閉所有到執行器的電流。
（2）總回路獲得屬于速度調整設定點輸入的速度傳感器信號·速度范圍有一個8∶1的比率并用一個25轉的電位器調節.來自總回路的輸出是輸入到速度控制器的動態部份·動態控制回路，增益和穩定性的調整是一部份，有一功能為了各式各樣的柴油發電機和燃油系統提供等值和穩定作用。速度控制器回路會受到執行增益和穩定性調整的影響。調速系統的靈敏性是隨“順時針旋轉增益調整而增加。增益調整的范圍是33∶1·穩定性的調整，當順時針旋轉時，增加調速系統的響應時間比去匹配各種柴油發電機的不同時間值·速度控制器是一個pid裝置，“d”當需要時微分調整可能是各式各樣（看不穩定性章節）。
（3）當柴油發電機運轉時，start fuel從關閉至滿燃油位置可調整。一旦柴油發電機起動，速度控制點就首先由怠速點和速度調速率回路決定·柴油發電機的速度調速率完成后，柴油發電機會在它的調整下到工作速度·理想調整柴油發電機速度，執行器會給予足夠的電流動維持理想的速度，獨立負荷（等值工作）。輸出回路在大約500hz頻率上提供開關量電流去驅動執行器。這開關量頻率超出執行器的自然頻率，使得執行器輸出軸沒有明顯的動作·為有效的功率控制，開關量輸出晶體管減少內部的功率損耗·這輸出回路可以供至10a的連續電流（25c0，12vdc或24vdc電源系統）。執行器響應至平均電流去決定柴油發電機燃油控制手柄的位置。
（4）標準操作
速度控制器執行的是等值（0調速率）。調速率調整由連接k和l端子來選擇和調速率百分比的調整，可以用調速率調節控制來滿足各式各樣的用途。調速率范圍可以連接g 和 h 端子來減少。
速度控制器有多種增強調速系統的功能和保護等特性。速度預期回路的最低速度在柴油發電機起動上超量調整并當負荷大幅增加時用在柴油發電機上。柴油發電機怠速可遙控選擇和調整。為達到多種速度操作和多機控制，esd5500系列速度控制器從gac的負載分配器，自動同步器，調速率發生器和其它輔助柴油發電機控制模塊里可以獲得輔助輸入·提供逆電源電壓和瞬間電壓保護·在速度傳感器信號或電源失效的情況下設計了自動防故障裝置。
esd5500e電子調速器功能圖
2、速度控制板檢測
esd5500e系列在康明斯b、c系列柴油發電機電子調速系統中被采用，建立在esd5111的基礎上，新增加了啟動燃油量控制和平滑緩慢啟動過程控制，這些新的特點可以解決發動機在啟動過程中由急速加油而造成的冒黑煙現象，極大的提高了發動機壽命。是目前功能非常豐富、完善的型號，在新款發電機中被廣泛的使用。。如果控制系統不工作，可按下述步驟進行電壓檢測：
①e（-）、f（+）電源輸入端子，正常時電壓dc12v或dc24v(視所接蓄電池而定)。若不正常，可能的故障原因是電池沒連接、保險絲端，電池電壓低或接線錯誤。
②c、d速度傳感器輸入端子、起動時至少ac1.0v。若不正常，可能的故障原因是速度傳感器和齒輪齒間的間隙過大、速度傳感器接線錯誤(在c、d接線端子間的電阻應為250ω至1500ω)或速度傳感器損壞。
③p、g電壓輸出端子。正常dc10v內部電壓、若不正常，可能的故障原因是接線端子p短接(短接該接線端子可能導致速度控制板損壞)、速度傳感器損壞。
④b（-）、a（+）端子起動時測量電壓應在dc 6.0v～dc 8.0v之間。若不正常，可能的故障原因是速度調節設定太低、電磁執行器接線短路或開路、速度控制板損壞或電磁執行器損壞。
3、調速板引起的故障
采用esd5500e系列速度控制板的電子調速系統，實際使用過程中常見的故障原因包括柴油發電機不能起動，除起動系統、燃油系統故障外，電子調速器的執行器不工作，轉速傳感器無信號輸出也會造成這種現象。
調速系統零件組合圖
（1）無信號輸出或信號弱
轉速傳感器失效和安裝不當均會導致無信號輸出或信號弱。轉速傳感器是否失效，可通過測量電阻來判斷。雖然速度控制板可以處理0.5v的速度傳感器信號，但較強的電磁速度傳感信號可以避免干擾，轉速信號最好能大于3v。可以通過調小速度傳感器頂端和柴油發電機飛輪輪齒間的間隙，提高速度傳感信號的幅值。當起動柴油發電機時速度傳感器信號電壓若小于交流1.5 v,應檢查傳感器頂端是否清潔或可通過擰進傳感器1/8～1/4圈進行調整，直到符合規定為止。其次，檢查電子調速器執行器是否工作(在按起動按鈕的同時，注意觀察執行器是否動作，有動作說明正常，反之有故障)。
（2）柴油發電機轉速不穩
除噴油泵各缸供油量不均勻等原因外，還可能是電子調速器微分（超前電路）調整，增益調整不當或失靈、電子調速器執行器與噴油泵齒條接合處有松動現象或不靈敏等。開關c1在esd5500e中控制著“超前電路”正常位置是“on”。如果是系統轉速波動過快且不穩定，則應轉換至“off”位置。重新調節增益(gain)和穩定度(stability)，也可以改善穩定狀況。如果轉速不穩定通過以上辦法無效，則應檢查燃油系統和柴油發電機狀態。另外稍微加大降速(droop)，也可以穩定系統。
（3）轉速低
轉速低主要原因是供油量不足。應檢查執行器是否能達到滿負荷。首先測量起動時的電池電壓。對于電壓12v系統低于9v或24v系統低于18v，應更換蓄電池。蓄電池電壓正常，則可短接接線端子a和f，此時，執行器將達到滿油位置。如不能達成該狀態，則可能是執行器或電池接線問題、執行器損壞或保險斷。測量執行器輸出(接線端子a和b)，如果電壓測量值約6～8v,則執行器基本正常。達不到滿油狀態的原因可能是機械原因（執行器控制桿存在卡滯現象、控制桿安裝問題）或速度設定過低。
（4）轉速高
轉速高(超速)可能的故障原因是速度控制板損壞、轉速信號問題或速度(speed)設定問題。
①不起動，給系統加直流電。若執行器達到滿供油位置，但斷開速度傳感器接線端子c和d后執行器仍在滿供油狀態，則可能是速度控制板損壞；斷開速度傳感器接線端子c和d后執行器在最小供油位置，則速度信號有問題，應檢查速度傳感器。
②起動柴油發電機，測量速度控制板上的接線端子a(+)和b(-)間的直流電壓。如果電壓在dc6.0～dc8.0v,則執行器基本正常，可能的故障原因是速度(speed)設定值偏高、速度控制板損壞。如果電壓過高，可能的故障原因是執行器或其連接機構有問題。如果電壓過低，可能的故障原因是速度控制板損壞或增益過低。
（5）柴油發電機運行中自動停機
通常有突然停機和緩慢停機兩種情況，其現象都是從額定轉速迅速或緩慢降至為0。突然停機的主要原因有電子調速器電源斷電，轉速傳感器無信號輸出或信號弱，柴油發電機受到的阻力矩超過了其輸出轉矩(如抱軸、
教你鑒別柴油發電機組真偽與性能好壞的方法
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購買柴油發電機組最重要的信息之：發電機功率kW和kVa的區別
常載600千瓦柴油發電機組技術要求
柴油發電機組設備拆卸后如何清除水垢和積碳
珀金斯發電機組如何防火與防爆？
柴油發電機組進入并機模式時控制器的操作流程詳解
長期不使用的柴油發電機組如何做好存放和保管工作？