柴油机电子调速器组成、原理及接线方法

摘要：电子调速器是将柴油发电机组稳定控制在设定工作转速下运行的精密控制装置。电子调速器因其性能可靠、功能齐全、安装维护方便以及调速性能优异等有别于其它类型调速器的独特优势，正越来越广泛地应用于柴油发电机组调速系统、发电机组监控系统之中，成为行业应用的一种发展趋势。

一、电子调速系统的组成

电子调速器具有转速设定、测速、比较、运算、驱动输出、执行元件、调节系数设定、保护或限制等机构或部件，各机构或部件经过有效组合形成一个闭环控制系统。

1、基本电气特性

（1）电源电压：DC24V（范围16V～32V）；

（2）电源消耗：<0.1A（不包括执行器）；

（3）转速波动率：≤±0.25%；

（4）稳态调速率：0～10%可调；

（5）环境温度：-40°~+70°；

（6）环境湿度：<95%。

2、电子调速系统的原理

柴油发电机组的自动调速系统是通过控制发动机的燃油供给量，以实现发电机组输出电压和频率的稳定。该系统主要由调速器、执行器、传感器和控制器等组成。电子调速器原理框图如图1所示。

（1）调速器

调速器是自动调速系统的核心部件，其主要功能是根据发电机组输出电压和频率的变化情况，调整燃油供给量，以控制发动机的转速。调速器通常采用机械或电子方式进行控制，根据不同的应用需求，选择合适的调速器类型。

（2）执行器

执行器是调速系统中的重要组成部分。它根据调速器的控制信号，调整燃油供给量，控制发动机的转速。执行器通常由电磁阀或伺服电机等装置组成，根据不同的控制方式，选择合适的执行器。

（3）转速传感器

在自动调速系统中，传感器起到了关键的作用。转速传感器主要用于检测发电机组输出电压和频率的变化情况，并将这些信息传递给控制器。

（4）控制器

控制器根据传感器提供的数据，计算出燃油供给量的调整值，并通过控制信号发送给执行器，从而实现发电机组输出电压和频率的稳定。

在工作过程中，控制器还会监测发电机组的负载情况，根据负载变化的需求，调整燃油供给量，以保持发电机组的稳定运行。此外，控制器还可以根据用户的需求，进行一些额外的功能设置，如停机保护、远程监控等。

图1  柴油发电机调速器工作原理框图

二、电子调速器的安装

转速控制器通常安装于控制柜之中或直接固定在柴油发电机组上，外形安装尺寸如图2所示。转速控制器有防潮处理，但仍须防止水，雾或者凝结物与控制器接触。并且安装时应远离高温或热辐射以防止控制器高温损坏。

1、调速器安装步骤

（1）首先，将调速器取出，并进行必要的检查，确认调速器和其他组件的质量是否达到安装标准。

（2）选择好调速器的安装位置，并在安装位置的侧面进行预先开孔。安装孔的大小和位置要与调速器的规格和型号相匹配。

（2）将调速器安装到预先开设的安装孔中，注意安装时要保持调速器与支架之间的水平和垂直度。同时，要确保安装时调速器的输出轴与负载轴之间的同轴度达到要求。

（4）完成调速器的安装后，还需要对其进行电气连接和控制回路的接线等工作。这些工作需要根据具体的调速器型号和控制系统来实施。

图2  柴油发电机转速控制器外形及安装尺寸图

2、调速器的接线

（1）电子调速系统外部接线图如图3所示，其中执行器接1、2端子，电池组接5、6端子，这两组线要求截面1.3 mm2或更粗的线．线越长要求线径越粗，以减小压降。

（2）电池组正极（即端子6)应串接15A的保险丝。

（3）速度传感器接3、4端，传感器线要求使用屏蔽线，其屏蔽部分应仅与端子4相连，与其他部分完全绝缘，否则偶然的外部信号可能通过速度信号进入，而导致柴油发电机组停止或工作异常．速度传感器的安装应在接触到齿轮的齿顶后退出1/2-3/4圈（约0.45mm）是一个较为理想的间隙。

图3  柴油发电机转速控制器接线图

三、电子调速器的调整

1、起动设备前的调整

观察调节增益和稳定性的电位器，一般情况下出厂设置在12点位置（即中间位置）；怠速电位器用于设定柴油发电机组起动时的转速；外接的速度开关断开时，柴油发电机组由怠速转换到额定转速；额定转速电位器用于对柴油发电机组额定转速进行调整。

控制器在出厂时都已经进行了设置，所以在启动柴油机前一般无须对控制器进行调整，用户只须起动柴油发电机组后进行精细调整。

2、起动后控制器的调整

（1）起动时执行器较大限度地供给油量直到柴油发电机组起动，此时控制器应控制在怠速位置。如果柴油发电机组起动后不稳定，逆时针调节增益和稳定性电位器直到柴油发电机组稳定。

（2）外接高/低速转换开关断开，柴油发电机组进入额定转速．调整额定转速电位器或外接微调电位器对额定转速进行精密调整，额定转速设置点顺时针旋转频率增加。

（3）起动后在柴油发电机组空载时进行如下调整：

① 顺时针旋转增益电位器直到不稳定状态，然后逆时针微调直到系统稳定，之后再进一步逆时针调整一部分以确保稳定。

② 顺时针旋转稳定度电位器直到出现不稳定状态，然后逆时针调整到稳定，同样再进一步逆时针微调一部分确保柴油发电机组稳定旋转。

③ 增益和稳定度调整完后，再通过微调电位器对额定转速进行调整以达到机组的设计要求。

④ 如果柴油发电机组需要引入怠速运行，高／低速开关闭合，然后再调节怠速电位器达到要求转速，调节时顺时针调整为频率增加（通常为额定转速的50%）。

3、稳态调速率的调整

（1）稳态调速率的调整适用于多台机组并联运行时使用。

（2）将端子10、11短接，使柴油发电机组下垂特性变软，柴油发电机组转速将随着柴油发电机组负载增加而减小，顺时针调节增大稳态调速率，反之减小。

（3）如果稳态调速率需要更大范围，短接7、8端子，此时稳态调速率可达到10%。

（4）再调整完毕之后，柴油发电机组的转速会有微小的变动，再重新进行速度设置。

4、辅助输入

（1）端子13做为辅助输入信号，其信号从负载分配单元，自动同步装置和一些其它的控制系统引入。

（2）当引入辅助输入信号时速度将下降，速度需要重新进行设置；在不引入辅助输入信号时可在7、9之间接微调电位器，手动进行调节。

5、辅助输出

端子14可外供10V，20mA的电源，以供外系统动力使用，但在使用中如发生短路将损坏控制器。

6、超速保护

（1）当柴油发电机组在额定转速105%运行时，按住并保持住＂测试＂按钮，逆时针旋转＂超速＂电位器直到超速灯点亮，继电器动作，关闭柴油发电机组。

（2）松开＂测试＂按钮，待柴油发电机组停止后，按一下＂复位＂按钮或者断开电源一次，再重新起动柴油发电机组。

（3）超速设定值一般约为额定转速的115%，超速值在出厂时已设定好，用户一般无需进行调整。

总结：

总之，柴油发电机组的自动调速原理是通过控制发动机的燃油供给量，以实现发电机组输出电压和频率的稳定。调速器、执行器、传感器和控制器等组成了自动调速系统的关键部件，通过相互协作，确保发电机组在运行过程中能够保持稳定的输出。这一系统不仅提高了发电机组的稳定性和可靠性，也提升了其运行效率和使用寿命。