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柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo) |
柴油發(fā)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速是通過改變每一循環(huán)的噴油量獲得的。在一定的外界負(fù)荷條件下,供給柴油發(fā)電機(jī)一定燃油量,使柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率與外界負(fù)荷相平衡,柴油發(fā)電機(jī)就在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。柴油發(fā)電機(jī)的外界負(fù)荷是經(jīng)常變動的,欲使柴油發(fā)電機(jī)的功率與新的外界負(fù)荷相適應(yīng),就應(yīng)及時改變噴油量。為了使柴油發(fā)電機(jī)在選定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行,必須裝有專門的調(diào)速器,通過它自動地改變柴油發(fā)電機(jī)噴油泵的噴油量,以適應(yīng)外界負(fù)荷的變化。
柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速板接線圖 |
一、調(diào)速器的性能指標(biāo)
1、調(diào)速器的靜態(tài)指標(biāo)
(1)穩(wěn)定調(diào)速率 δ2
調(diào)速器標(biāo)定工況下的穩(wěn)定調(diào)速率δ2是根據(jù)標(biāo)定工況突卸全部負(fù)載求得的。它是指當(dāng)操縱手柄在標(biāo)定供油位置不變,柴油發(fā)電機(jī)在標(biāo)定工況穩(wěn)定運(yùn)行時突卸全部負(fù)載,調(diào)速器起作用使柴油發(fā)電機(jī)重新穩(wěn)定運(yùn)行后,其最高空載轉(zhuǎn)速(空車穩(wěn)定轉(zhuǎn)速)n0max與標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb之差同標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb比值的百分比, 穩(wěn)定調(diào)速率δ2用來衡量調(diào)速器的準(zhǔn)確性。調(diào)速器存在調(diào)速率(也稱速度降)說明當(dāng)外界負(fù)荷變化時,柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會有少量波動,其值較小就表示準(zhǔn)確性好;如果δ2過大,不僅對被帶動的工作設(shè)備的穩(wěn)定工作不利,即便對空轉(zhuǎn)時柴油發(fā)電機(jī)零件的磨損也是有害的。穩(wěn)定調(diào)速率的大小應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)的用途和要求而定,我國海船建造規(guī)范規(guī)定,船用主機(jī)調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率應(yīng)不超過10%,船用發(fā)電柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率應(yīng)不超過5%。對于單臺柴油發(fā)電機(jī)允許δ2=0,它表示柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不會隨外界負(fù)荷變化而保持恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。但在幾臺柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)工作時,為了按比例均衡分配負(fù)載,各柴油發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定調(diào)速率δ2必須相等且不為零。
(2)轉(zhuǎn)速波動率 Φ 或轉(zhuǎn)速變化率
柴油發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)速也會產(chǎn)生微小的波動,轉(zhuǎn)速的變化程度可用“轉(zhuǎn)速波動率Φ”或“轉(zhuǎn)速變化率 ”來評價,兩者定義不同,均用來衡量調(diào)速器的穩(wěn)定性。一般讓柴油發(fā)電機(jī)在某轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行15min,測定其間的轉(zhuǎn)速波動情況。轉(zhuǎn)速波動率Φ表征穩(wěn)定工況下轉(zhuǎn)速波動的大小,轉(zhuǎn)速變化率 表征其轉(zhuǎn)速變化的大小。為保證柴油發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn),一般規(guī)定在標(biāo)定工況時,Ф≤0.25%~0.5%, ≤0.5%~1%。如果超過規(guī)定范圍,就表示調(diào)速系統(tǒng)的工作不正常。
(3)不靈敏度ε
調(diào)速器在工作時,因為調(diào)速器內(nèi)的運(yùn)動元件之間存在摩擦阻力,從調(diào)速器到噴油泵之間的傳動件(拉桿、杠桿、銷軸等)之間有間隙,各零件運(yùn)動時有摩擦阻力和慣性力。因此當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)外界負(fù)荷有點變化并引起轉(zhuǎn)速微量增加或減少時,調(diào)速器不會立即作出反應(yīng)去改變供油量,而要到轉(zhuǎn)速變化量足夠大時,調(diào)速器才開始起到噴油量的調(diào)節(jié)作用。這種現(xiàn)象稱為調(diào)速器的不靈敏性,通常用不靈敏度ε來表示不靈敏性的大?。?br />
不靈敏度過大會引起柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,嚴(yán)重時會導(dǎo)致調(diào)速器失去作用,甚至產(chǎn)生飛車事故。不靈敏度ε隨柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高低會有差異,當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時,因調(diào)速器預(yù)緊力較小,產(chǎn)生張力也小,而傳動機(jī)構(gòu)的阻力卻反而增大,造成不靈敏度加大。 一般規(guī)定在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時ε≤1.5%~2%,在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時ε≤10%~13%。
2、調(diào)速器的動態(tài)指標(biāo)
由一個平衡轉(zhuǎn)速過渡到另一個平衡轉(zhuǎn)速之間所反應(yīng)的調(diào)速系統(tǒng)的特性,稱為調(diào)速器的動態(tài)特性,用作評定調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)過渡過程性能的動態(tài)指示,通常采用下列二項。
(1)瞬時調(diào)速率
根據(jù)試驗時負(fù)荷的突卸與突加,可分為突卸負(fù)荷瞬時調(diào)速率 和突加負(fù)荷瞬時調(diào)速率 兩種。1 n, _( e9 }1 b% r; s
① 突卸負(fù)荷瞬時調(diào)速率
指柴油發(fā)電機(jī)先在標(biāo)定工況下穩(wěn)定運(yùn)行,然后突然卸去全部負(fù)荷,測定轉(zhuǎn)速隨時間的變化關(guān)系。
② 突加負(fù)荷瞬時調(diào)速率
與突卸負(fù)荷情況相似,當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)在最高空載轉(zhuǎn)速nmax 下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時,突加全部負(fù)荷,轉(zhuǎn)速也會突然下降,最低瞬時轉(zhuǎn)速為nmin,再經(jīng)幾次收斂性的波動后,才會穩(wěn)定在標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb運(yùn)行。船用主機(jī)一般要求 ≤10%~12%,對船用發(fā)電柴油發(fā)電機(jī)要求 ≤10%。
(2)穩(wěn)定時間 ts
過渡過程的穩(wěn)定時間是指突卸(或突加)全負(fù)荷后,轉(zhuǎn)速開始波動到轉(zhuǎn)速達(dá)到新的穩(wěn)定范圍(指轉(zhuǎn)速波動率Ф不大于規(guī)定值)為止的時間,表明消除過渡過程中波動現(xiàn)象的快慢,以秒計。穩(wěn)定時間ts越短,說明轉(zhuǎn)速消除得快,調(diào)速器的穩(wěn)定性越好。ts一般限制在5s~10s,對于船用柴油發(fā)電機(jī),要求ts≤5s。一個好的調(diào)速系統(tǒng),其調(diào)速過程應(yīng)滿足三個條件:一是過渡過程的轉(zhuǎn)速波動是收斂的,即轉(zhuǎn)速波動的幅度隨時間增長而減小;二是過渡中轉(zhuǎn)速瞬時波動的幅度不應(yīng)過大,以免柴油發(fā)電機(jī)超速而影響其可靠性;三是過渡時間不應(yīng)過長,轉(zhuǎn)速應(yīng)迅速達(dá)到穩(wěn)定。
二、轉(zhuǎn)速的調(diào)整
① 如果控制屏裝有轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器,松開鎖緊螺母,將電位器調(diào)整到中間位置,固定
② 將電子調(diào)速控制器上的電位器分別調(diào)整到如下位置:增益(Gain)20%;積分(I)20%;微分(D)30%;下垂(Droop)0%。
③ 將轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器逆時針旋轉(zhuǎn)到鎖定位置,再順時計旋轉(zhuǎn)10圈,此時電位器設(shè)定在中間位置。啟動機(jī)組同時將轉(zhuǎn)速調(diào)整到1500r/min,使機(jī)組熱機(jī)到適當(dāng)溫度。
④ 順時針旋轉(zhuǎn)增益(Gain)電位器使發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)不穩(wěn)定,可緩慢地逆時針旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑤ 如果電子調(diào)速控制器上有微分(D)和積分(I)電位器,按第④步的方法調(diào)整。
⑥ 檢查轉(zhuǎn)速是否有偏差,并將轉(zhuǎn)速調(diào)到1500r/min。
⑦為使機(jī)組在滿載狀態(tài)下向負(fù)載提供正常工作頻率,在空載情況下調(diào)整發(fā)電機(jī)的下垂特性。
50.0Hz/1500r/min---下垂0%
51.5Hz/1545r/min---下垂3%
52.5Hz/1575r/min---下垂5%
⑧ 當(dāng)發(fā)電機(jī)熱機(jī)到適當(dāng)溫度后,調(diào)整轉(zhuǎn)速電位器到規(guī)定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
⑨ 在空載條件下,慢慢順時針旋轉(zhuǎn)增益電位器直至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩;再慢慢逆時針減少增益值至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定;用短路線瞬時短路調(diào)速控制器上7號和10號端子來干擾調(diào)速器;如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過三次減幅振蕩后恢復(fù)正常,則增益適當(dāng)。
⑩ 加載和減載以確定發(fā)電機(jī)組的動態(tài)響應(yīng)。如果機(jī)組調(diào)試滿足標(biāo)定,則調(diào)速器校驗完畢。如果發(fā)電機(jī)組動態(tài)響應(yīng)不能令人滿意,則重復(fù)上一步驟。
? 完成增益調(diào)整后,發(fā)電機(jī)組加滿載,調(diào)整轉(zhuǎn)速電位器使發(fā)電機(jī)組頻率達(dá)到規(guī)定值。
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