新聞主題	圖解康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)速器常見故障維修案例

 

摘要：康明斯發(fā)電機(jī)公司在下列文章中介紹了6BT5.9-G1康明斯發(fā)動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，并通過對一例康明斯柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速器故障典型案例的深入分析，幫助專業(yè)技術(shù)人員在實(shí)際工作中作出正確判斷和處理，同時供大家后期維修工作用于參考借鑒。

 

發(fā)動機(jī)電子控制已成為提高發(fā)電機(jī)組性能的重要手段。KC75GF是75kW柴油發(fā)電機(jī)組，原動力是6BT5.9-G1康明斯柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速1500 r/min。為實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的啟動、停機(jī)和故障保護(hù)，特別是為了保證發(fā)電機(jī)組的頻率特性，康明斯柴油機(jī)采用了較為先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)了電子調(diào)速。但其電子調(diào)速系統(tǒng)并非全電子控制，而是在原有的機(jī)械調(diào)速器的基礎(chǔ)上，增加了電子轉(zhuǎn)速控制器。而使用操作人員對機(jī)械調(diào)速器和電子調(diào)速控制器的組合結(jié)構(gòu)、工作方式和安裝特點(diǎn)多不甚了解，出現(xiàn)問題也無從著手。本文作者對該發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并結(jié)合一個具體案例，說明在該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)下故障的分析和處理方法。

 

一、調(diào)速系統(tǒng)組成及工作原理

 

該發(fā)電機(jī)組采用的B系列柴油機(jī)所用噴油泵為A型柱塞式噴油泵，并帶有RSV機(jī)械調(diào)速器。為實(shí)現(xiàn)電子調(diào)速，在發(fā)電機(jī)組中裝配有ESD5500E電子轉(zhuǎn)速控制器，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器及ADB225型電磁執(zhí)行器。

ESD5500E型電子轉(zhuǎn)速控制器及其接口電路如圖1所示。柴油機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速由裝于飛輪齒圈部位的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器ZSG測取，該信號由ESD5500E的C、D端口輸入，在與電子轉(zhuǎn)速控制器內(nèi)部的轉(zhuǎn)速設(shè)定值比較后，得到柴油機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差量。偏差經(jīng)運(yùn)算處理后，由A、B端口輸出控制信號至電磁執(zhí)行器，電磁執(zhí)行器使發(fā)動機(jī)噴油泵供油齒桿向減小轉(zhuǎn)速偏差的油量調(diào)節(jié)方向運(yùn)動，從而控制發(fā)動機(jī)在設(shè)定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。轉(zhuǎn)速控制器e、f端口接受蓄電池供電，若失去供電電壓或檢測不到轉(zhuǎn)速傳感器的信號，轉(zhuǎn)速控制器輸出回路會關(guān)閉送往電磁執(zhí)行器的電流，在執(zhí)行器復(fù)位彈簧作用下，柴油機(jī)會停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

康明斯柴油機(jī)電子調(diào)速器電路接線圖

 

ADB225型電磁執(zhí)行器為轉(zhuǎn)動式比例電磁執(zhí)行器。當(dāng)電子轉(zhuǎn)速控制器的驅(qū)動電流輸出至電磁執(zhí)行器線圈時，在磁場力作用下，其中的銜鐵受轉(zhuǎn)動力矩作用轉(zhuǎn)動，并通過轉(zhuǎn)軸輸出。直到轉(zhuǎn)動力矩與銜鐵復(fù)位彈簧產(chǎn)生的力矩平衡在某一位置為止。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度與線圈中通過的電流成線性關(guān)系。

由于該電子調(diào)速系統(tǒng)是通過操控RSV機(jī)械調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)油量的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速控制的，因此，電磁執(zhí)行器與機(jī)械調(diào)速器的連接方式是其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。在該型發(fā)電機(jī)組中，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸是通過帶有2個關(guān)節(jié)軸承的桿系與RSV機(jī)械調(diào)速器的停車手柄連接，如圖2所示。而機(jī)械調(diào)速器的操縱桿則固定在高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速的位置（例如1650 r/min轉(zhuǎn)速位置，用作超速保護(hù)）。這種連接方式的工作機(jī)理可通過RSV機(jī)械調(diào)速器的結(jié)構(gòu)加以說明。

 

燃油泵調(diào)速器原理結(jié)構(gòu)圖

 

RSV機(jī)械調(diào)速器是一種典型的機(jī)械離心式全速調(diào)速器，可與康明斯C系列的P型泵、B系列的A型泵配套，用途十分廣泛。RSV調(diào)速器采用雙杠桿結(jié)構(gòu)，一根調(diào)速彈簧，轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件為飛錘。主要由操縱桿、停車手柄、飛錘、丁字架、調(diào)速彈簧、調(diào)速杠桿、浮動杠桿、支持桿、齒桿行程限制螺栓等組成，其構(gòu)造如圖3所示。

飛錘通過丁字架推動調(diào)速杠桿，調(diào)速彈簧則掛在調(diào)速杠桿中部的凸耳上。在調(diào)速過程中，飛錘離心力與調(diào)速彈簧彈力通過調(diào)速杠桿相互作用，同時使丁字架發(fā)生移動。

而支持桿的上端掛在軸銷上，下端與丁字架相連。支持桿的下端有一小軸，上裝有浮動杠桿，浮動杠桿的下端通過銷釘插入停車機(jī)構(gòu)撥叉的槽中，其上部通過聯(lián)接桿與供油齒桿相連。因此，丁字架的移動將使支持桿以上端為支點(diǎn)擺動，支持桿又借助小軸帶動浮動杠桿以最下端為支點(diǎn)擺動，并通過聯(lián)接桿帶動供油齒桿移動從而改變供油量，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目的。

從以上結(jié)構(gòu)分析可知，當(dāng)執(zhí)行器通過桿系拉動停車手柄時，停車手柄將通過其上的銷釘使浮動杠桿最下端移動（圖3），并使浮動杠桿以小軸為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，從而可直接控制供油齒桿的移動，實(shí)現(xiàn)油量調(diào)節(jié)和停機(jī)功能（當(dāng)?shù)竭_(dá)停油位置時）；而將操縱桿置于高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速的位置，此時調(diào)速彈簧張力很大，調(diào)速杠桿下端與行程限制螺栓接觸，飛錘因離心力張開一定程度，使丁字架與調(diào)速杠桿下端接觸壓緊后，在調(diào)速器正常調(diào)速范圍，飛錘將無法推動調(diào)速杠桿而不起調(diào)速作用，不會對電子調(diào)速器產(chǎn)生干涉。但當(dāng)電子調(diào)速器因失控造成飛車時，機(jī)械調(diào)速器將把轉(zhuǎn)速限制在設(shè)定范圍內(nèi)而起到超速保護(hù)作用。

在安裝傳動桿系時，必須保證

① 電磁執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動及桿系擺動方向必須使供油齒桿的移動與減小轉(zhuǎn)速偏差的方向一致；

② 執(zhí)行器輸出臂的相位角大小必須與停車和滿負(fù)荷相對應(yīng)。

③ 運(yùn)動桿系的運(yùn)動應(yīng)靈活。

 

電磁執(zhí)行器與調(diào)速器的連接圖

 

二、執(zhí)行器裝配不當(dāng)導(dǎo)致動力不足的案例分析

 

1、故障現(xiàn)象

KC75GF康明斯柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組大修后，空載時轉(zhuǎn)速正常，但加負(fù)荷后轉(zhuǎn)速低，無法升至標(biāo)定轉(zhuǎn)速。

2、故障查找分析

空載時轉(zhuǎn)速正常，但加載后轉(zhuǎn)速下降，直接的原因應(yīng)該是供油不足。停機(jī)狀態(tài)，測量執(zhí)行器A、B端電阻，阻值在5Ω左右；工作狀態(tài)，測量執(zhí)行器A、B端電壓在6~8 V左右，可知執(zhí)行器基本正常。檢查執(zhí)行器控制桿系無卡滯現(xiàn)象。打開A型泵側(cè)蓋板，觀察油量控制套筒上可調(diào)齒圈轉(zhuǎn)動情況，從空載至30 kW負(fù)荷，轉(zhuǎn)速維持正常，可調(diào)齒圈向加油方向轉(zhuǎn)動，但繼續(xù)加至50 kW時，可調(diào)齒圈抖動，無法繼續(xù)向加油方向轉(zhuǎn)動，用手直接扳動可調(diào)齒圈，轉(zhuǎn)速可恢復(fù)，因此懷疑供油齒桿在工作中無法達(dá)到滿油位置。詢問維修人員，在拆卸噴油泵時，將控制桿系拆下但沒有作記號，裝于旋轉(zhuǎn)式電磁執(zhí)行器輸岀軸上時，也未注意角度。由于執(zhí)行器輸出臂的相位角必須與停車和滿負(fù)荷相對應(yīng)，當(dāng)錯誤的安裝導(dǎo)致輸出臂的相位角無法達(dá)到滿負(fù)荷位置時，加負(fù)載時油量上不去，使發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速下降，頻率無法滿足工作要求。

在排除故障過程中，維修人員也嘗試將操縱桿扳向更高位置，希望通過提高彈簧預(yù)緊力來提高轉(zhuǎn)速，這種方法不能解決問題。因?yàn)樵诖筘?fù)荷轉(zhuǎn)速下降情況下，調(diào)速杠桿下端已與齒桿行程限制螺栓接觸，加大彈簧預(yù)緊力不會對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)有任何影響(彈簧預(yù)緊力只有在中等負(fù)荷、調(diào)速杠桿下端離開行程限制螺栓時才起作用)。在故障分析過程中，必須對RSV調(diào)速器的構(gòu)造、工作過程及工況理解透徹，才能在故障診斷和排除中做岀正確判斷和決策。

3、故障排除

將裝在電磁執(zhí)行器輸出軸上的控制桿拆下，逆加油方向旋轉(zhuǎn)數(shù)齒裝復(fù)，使其對應(yīng)滿負(fù)荷位置。故障現(xiàn)象消除。

注意執(zhí)行器輸出臂的相位角要與停車和滿負(fù)荷相對應(yīng)，若安裝錯誤使其無法處于停車位置，則會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法熄火。

 

康明斯柴油機(jī)機(jī)械調(diào)速器的電控系統(tǒng)涉及了機(jī)械裝置和電控裝置的聯(lián)動，因此在故障分析過程中，必須對RSV調(diào)速器、電子調(diào)速控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器等的構(gòu)造、安裝、工作過程及運(yùn)行工況理解透徹，才能在故障診斷和排除中做出正確判斷和決策。

 

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