Banner

新闻动态

首页>新闻动态>内容

柴油发电机组调速技术

2020-10-16

柴油发电机的调速技术

柴油发电机兴起的初期,其转速控制是通过机械装置完成的。在这种控制模式下,柴油机反应速度缓慢、控制精确低,调速的可靠性也不高。随着电子技术和控制技术的发展,柴油机可以应用数字控制调速器。与以往相比,数字控制调速器的优点众多,例如:响应准确、稳定性高且能够实现快速调速。现在柴油发电机早已经不是噪声巨大、黑烟直冒污染环境的形象了,它已经成为了一种环境友好型能源技术。所以目前柴油机受到了越来越多专家学者的关注,在更多的生产生活场合也应用上了柴油发电机。

柴油发电机出租.png

在柴油发电机组中,同步发电机的转子与柴油发动机的曲轴相互接连。这一特征使柴油机组产生的交流电的频率与柴油发电机转速是呈现正向比例关系。柴油机的转速是否稳定很大程度上决定了输出的电能质量,即电能频率是否稳定"。所以在一些突发情况下,柴油机转速是否可以被快速高效调节也是当今柴油发电机组性能提升的标准。这就需要在柴油机调速器上做出创新和调整。

早在1784年,瓦特率先研制出速度控制器。此类调速器是通过机械过程控制可以实现基本的调速任务,并在柴油发电机中实践应用。在上世纪40年代初,由于液压装置的出现和应用,新式调速器诞生了。比较初代的机械调速器,液压调速器结构上有了巨大的简化。但由于初代和第二代均为机械部件做关键性装置,机械部件中的惯性滞后,使得响应速度较慢,并且稳定性较差。所以虽然能够达到一定程度的控制效果,但越来越难以满足生产中的实际需求。

上世纪60年代开始,随着微电机理论的深入研究,科研人员设计出模拟电子式调速器。模拟电子式调速器与前两代机器调速器相比,结构上有了本质的变化,它是柴油发电机调速器发展史上的一次重大变革。模拟电子式调速器主要由模拟电子式控制器、传感器和执行器三部分组成。模拟电子式调速器在发明后的二十年时间里,逐步取代了传统的机械式调速器和液压式调速器,大幅提高了生产效率和质量。通过引入闭环控制系统,以及相比于传统机械调速器的构成优化,柴油发电机模拟电子式调速器在响应速度和响应稳定性上都有了大幅提高。但由于PID控制器的每个环节都需要用到电路实现,使得通用性很差。

从上世纪80年代开始,随着数字控制技术和计算机技术的进步,一种可以用与工业控制的微处理器——单片机诞生了。基于模拟数字电路和单片机的第四代柴油发电机调速器也随之应运而生。数字式调速器的控制器可以通过对微处理器进行编程来实现其中的控制策略,大大提高了数字调速器的通用型。工作人员只需要修改软件和若干接口,就可以将同一款数字调速器应用于各种型号的发动机上。

目前应用于工业生产的柴油发电机电子调速系统主要有两种,直列泵控制燃油喷射系统和共轨控制燃油喷射系统。前者通过曲轴齿轮的转速传感器对比实际转速,计算出转速误差,并发出偏差信号。不仅要利用智能算法处理收到的信号,还要计算为实现调速目标所需的油门喷油量,然后由执行器来调节柴油发电机的转速。而后者不需要一般的飞轮调速器,取而代之的是电子控制器。它不需用改动柴油机的基本组成结构,对柴油机速度进行调整的目标可以通过调整微控制器中的控制参数来实现。使用直列泵控制喷射造价低廉,且容易实现;而使用共轨控制燃油喷射,则改变了柴油发电机的结构,设计和制造难度都大大提升。鉴于此,研究人员在直列泵控制燃油喷射系统进行改进。目前调速控制器使用32位微处理器,可以用于实现更加复杂的控制算法,处理数据的速度也得到了提高。此外还拥有更多的外围接口,扩展能力也有了大幅改进。

柴油发电机.png


柴油发电机的励磁技术

船舶同步发电机的维护和保养