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柴油发电机组的直流电动机启动
电动机启动系统由操作人员通过踏板和杠杆操作启动开关,使电动机的齿轮啮入飞轮齿圈或者操作人员揿下启动按钮,电磁开关通电吸合,控制启动机和齿轮啮入轮齿圈带动柴油机启动。
1.启动电动机的离合机构
启动电动机轴上的啮合齿轮在启动时,才与发动机曲轴上的飞轮齿圈相啮合,而当发动机开始运行后,启动电动机应立即与曲轴分。否则当发动机转速升高,使启动电动机大大超速旋转,产生很大的离心力,造成损坏,甚至使启动电动机电枢飞散。因此,启动电动机必须装离合机构。启动时保证启动电动机的动力能传递给曲轴,启动后能切断启动电动机与发动机曲轴的联系。
常用的离合机构有以下几种:
(1)弹簧离合机构这种机构套装在启动机电枢轴上,驱动齿轮的右端活套在花键套筒的左端的外圆上,两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸人花键套筒左端的环檜内,这样齿轮和花键套筒可一起作轴向移动,两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆面的直径,安装时紧在外圆面上。启动机带动花键套筒旋转,有使离合弹簧收缩的趋势,由于离合弹簧被箍在相应外圆面上,于是,启动机扭矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮,从而带动飞轮圈转动。当机启动后,齿轮有比套筒转速快的趋势,弹簧胀开,离合齿轮在套簡上滑动,从而使齿轮与飞轮齿圈脱开。
该离合机构较简单,所配用的ST614型启动机,其电压为流24V、功率为5.3kW,操作方便,因而得到广泛应用。
(2)摩擦片式离合机构摩擦片式离合机构。这种离合结构这样装配的,内花键壳9装在具有右旋外花键上,主动片8套在内花键壳9的导槽中,而从动片6与主动片8相间排列,旋装在花键套10上的螺母2与摩擦片之间,装有弹性3圈,压环4和调整垫片5。驱动齿轮右端的形部分有一个导槽,从动片齿形凸缘装入此导槽之中, 装卡环7,以防止启动机驱动齿轮1与从动片松脱。离合结构装好后摩擦片之间无压紧力。
启动时,花键套10按顺时针方向转动,靠内花键壳9与花键套10之间的右旋花键,使内花键壳在花键套上向左移动将摩擦片压紧,从而使离合机构处于接合状态,启动机的扭矩靠摩擦片之间的摩擦传给驱动齿轮,带动飞轮齿圈转动。发动机启动后,驱动齿轮相对于花键套转速加快,内花键壳在花键套上右移,于是摩擦片便松开,离合机构处于分离状态。
该离合机构摩擦力矩的调整,即调整垫片5可改变内花键壳端部与弹性垫圈之间的间隙,以控制弹性垫圈的变形量,从而调整离合机构所能传递的 摩擦力矩。
摩擦片式的离合机构由于可传动的扭矩较大。因此,通常用于较大启动扭矩的柴油机上。
2.启动机电嵫操机构
为柴油机所用的ST614型启动机的结构图。它由串激式直流电动机作启动机,其功率为5.3kW,电压为24V,此外,还有电磁开关和离合机构等部件组成。
为电磁操纵机构启动机电气接线图。
启动时,打开电路锁钥(即电路开关),然后,揿下启动按钮4,电路接通,于是电流通入牵引电磁铁两个线圈:即牵引电磁铁线圈和保持线圈,两个线圈产生同一方向的磁场吸力,吸引铁心左移,并带动驱动杠杆8摆动,使启动机的齿轮与飞轮齿圈进行啮合。铁心1继续向左移,于是,启动开关5触点闭合,启动直流电动机电路接通,直流电动机开始运转工作,同时与启动开关与并联的牵引线圈被短路失去作用,牵引继电器由保持线圈所产生磁场吸力保持铁心位置不动。
启动后,应及时松开启动按钮,使其回到断开位置,并转动电路锁钥,切断电源,以防启动按钮卡住,电路切不断,牵引继电器继续通电。此时,由于电路已切断,保持线圈磁场消失,在复位弹簧的作用下,铁心右移复原位,直流电动机断电停转。同时,齿轮驱动杠杆也在复位弹簧的作用下,使齿轮退出啮合。
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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地静差。
下面比较一下常规PID控制和不完全微分PID控制的区别。不完全微分就是在PID算法中引入了一个一阶惯性环节,使得系统性能得到改善,在改善系统动态特性的时候又尽量减少高频干扰。
介绍模糊自适应控制和常规PID的比较,并对模糊自适应控制的仿真进行分析。这些都是基于前面建立的柴油发电机的系统模型的
可见模糊PID控制器和常规PID控制相比,它使得系统响应的超调时间减小,曲线更平整,反应时间加快了,控制效果明显更好了。同时模糊PID控制器在控制过程前期具有模糊控制器的特点,而在控制过程后期具有PID调节器的所有优势,是一种性能优良的控制器,所以在实际使用中可以选用模糊自适应控制方法。
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如何看待柴油发电机组行业未来的发展形式
目前柴油发电机组的行业市场非常大,朔锐发电为您分析一下未来的趋势。
自动化机组需求大许多现代技术装备对其保障电源都有应急和无人值守要求。这些自动化要求通常包括运行自动化和操作自动化。运行自动化是指发电机组能自动调速、调压、调载等;操作自动化则指机组能自动起动与加载、自动停机、自动并联与解列、自动补给与监测等。所有这些对于基本电源用户(微波站电源、船用机组等)和绝大多数备用(应急)电源用户都是必须的。
近年来,自动化柴油发电机组在国内外市场获得了较大的发展,自动化机组的使用范围不断扩大。广播、电信、计算机中心、医院等要求高可靠性供电场所需要能自动供电的自动化发电机组。机场、矿山、石油钻井平台、隧道工地、岛屿、核电站、人造卫星地面站、教育中心、银行、保险公司等金融行业、水源地、办公大楼等各行各业都在广泛地使用自动化发电机组,以期保证正常的供电。由此可见自动化发电机组已是各类电源保障系统不可或缺的重要的电力装备。
用户对自动化机组的性能要求不断提高。随着自动化等级的提高,自动化性能特征已在逐步接近不间断电源和长期无人值守的性能要求。有些边远、高山和海岛等电源站所用自动化机组正在实现遥控、遥测、摇讯等监控功能。为了解决好完全不间断供电的要求,自动化机组起动及加载性能在逐年提高。
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什么问题导致发电机散热器损坏
(1)故障现象 某部一车用C系列康明斯柴油机,行驶过程中发现冷却液温度过高,经检查发现冷却液过少,添加到规定值后,继续行驶。半小时以后,水温又偏高,停车检查时,冷却液又减少了。检查发现散热器下部有漏水现象,对其进行焊接后,试机发现冷却液温度正常,冷却液也没有过量减少现象。但是该车高速行驶过后,又出现散热器漏水和冷却液温度过高的现象。
(2)故障查找分析 显然,这起冷却液温度过高的故障是由于散热器中冷却液泄漏导致的,而散热器芯屡次破损可能是由于质量较差或者是冷却系统压力过高造成的。经过检查,排除了 种原因。接下来查找压力的来源。如果是气缸内的高压气体进入散热器,那么柴油机工作时,散热器内应有较多水泡逸出,因此旋掉散热器盖后开机,没有发现异常现象。 检查散热器盖上的空气一蒸汽阀,检查发现蒸汽阀被异物卡死。
为了防止冷却液溅出,散热器的加水口平时用散热器盖盖住。但是由于柴油机工作后温度升高,冷却液会产生水蒸气,从而使冷却系统的气压升高,如果冷却系统完全封闭,可能会胀裂散热器的芯子。因此,通常在散热器盖内安装空气—蒸汽阀。空气一蒸汽阀主要由蒸汽阀、空气阀和蒸汽排出管等部分组成。
柴油机正常工作时,蒸汽阀2和空气阀3均因弹簧的压力处于关闭,将冷却系统和大气隔开,防止水蒸气溢出,使冷却系统的压力稍高于大气的压力,从而提高冷却液的沸点,增大散热器与空气间的温差,提高了散热器的散热能力,这对于在高原和热带工作的柴油机更为有利。当冷却系统内压过高时,蒸汽阀2被蒸汽压开,经蒸汽排出管1排出一部分水蒸气,使其内压降低,保护了散热器芯不至于被过高的内压胀裂。当冷却系统内压过低时,空气阀3被大气压力压开,外界空气经蒸汽排出管1进入散热器中,防止散热器的冷却液管被大气压力压瘪,因弹簧的预紧力不同,蒸汽阀和空气阀的开启压力也不同。一般蒸汽阀在散热器内压力比大气压力高出20~30kPa时开启。由于空气蒸汽阀的自动调压作用,闭式水冷系统的沸点较高,当冷却系统内蒸汽压力保持在130kPa时,水的沸点可提高到108℃,这使柴油机机与空气间的温差增大,提高了散热能力和对气候条件的适应性,同时减少了冷却液的消耗。故目前散热器上普遍采用空气蒸汽阀。
可知,当蒸汽阀无法开启,冷却系统内部压力过高时,会导致散热器芯损坏。
在柴油机的使用过程中,如果需要打开散热器盖进行检査,必须使冷却液温度低于50℃,否则就会出现的冷却液向外喷射而被烫伤的现象。
(3)故障排除 焊接散热器并更换散热器盖总成后,故障排除。