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【揭秘】什么是柴油發(fā)電機數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)?

2019-03-29
來源: 頂博電力
13590

柴油發(fā)動機調(diào)速系統(tǒng)是通過安裝在飛輪殼上的轉(zhuǎn)速電磁傳感器檢測出轉(zhuǎn)速的變化,通過電子調(diào)速器的控制,由執(zhí)行器帶動油門拉桿,調(diào)節(jié)供油量大小,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)的目的。

該調(diào)速系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速檢測單元、電子調(diào)速器單元及執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。檢測部分主要是由轉(zhuǎn)速電磁傳感器及飛輪齒圈組成,電磁傳感器從飛輪齒圈測得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,并將其變換成與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號輸入給電子調(diào)速器,電子調(diào)速器將轉(zhuǎn)速信號與給定轉(zhuǎn)速信號進行對比,并進行相應的控制運算,再由功率輸出環(huán)節(jié)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)(執(zhí)行器),改變供油量大小,自動調(diào)節(jié)柴油機的轉(zhuǎn)速,圖1為柴油機調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。

發(fā)電機

1.1轉(zhuǎn)速電磁傳感器通過檢測發(fā)動機飛輪齒數(shù)的變化,得到一個與柴油機轉(zhuǎn)速成正比的交流頻率信號。其感應的交流頻率信號同柴油機轉(zhuǎn)速、齒數(shù)有關(guān)。

即:f—Zn/60(1)

式中廠f——輸出電壓頻率

Z——齒輪齒數(shù)

n——柴油機轉(zhuǎn)速

試驗用發(fā)動機為德國道依茨F6L912六缸發(fā)動機,飛輪齒數(shù)130。即若發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1500r/rain,可計算出廠為3250Hz。

1.2通過連桿與柴油機油門齒條相連接。當電子調(diào)速器的功放環(huán)節(jié)為其提供足夠電流驅(qū)動時,勵磁線圈流過電流對動鐵心產(chǎn)生電磁力,用以克服回位彈簧彈力,使油門打開,改變供油量大小。

二.調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學模型分析

柴油機調(diào)速系統(tǒng)實質(zhì)上是屬于速度控制系統(tǒng),即速度閉環(huán)控制。本文要介紹該閉環(huán)控制中各環(huán)節(jié)的數(shù)字模型,并以PID校正為例,利用頻率法對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了分析,從而研究各種不同參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)過程品質(zhì)的影響及最佳參數(shù)范圍,為進一步改進設(shè)計、優(yōu)化算法提供可靠依據(jù)。

2.1柴油發(fā)動機本身具有非線性和開環(huán)不穩(wěn)定性,但其可用一個簡單的一階模型模擬。考慮到柴油機扭矩脈沖響應延遲時間,其傳遞函數(shù)可表示為:

2.2執(zhí)行器執(zhí)行器是由螺管電磁力和恢復彈簧力構(gòu)成的彈性質(zhì)量系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)可簡化為一個二階環(huán)節(jié),見式(4)。

發(fā)電機2

2.3測速環(huán)節(jié)將磁性傳感器發(fā)出的頻率轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成比例的方波脈沖信號。其傳遞函數(shù)可看作一比例環(huán)節(jié)。G(S)=K。

式中K?!獪y速通道放大系數(shù)

2.4系統(tǒng)模型 PID控制作為一種實際生產(chǎn)過程普遍采用的工程控制方法,具有計算量小、實時性強、易于實現(xiàn)等特點,因此,在調(diào)速領(lǐng)域被廣泛采用。常規(guī)PID傳遞函數(shù)為:

三.調(diào)速系統(tǒng)各參數(shù)對動態(tài)過程的影響

從系統(tǒng)模型中可以看出,影響系統(tǒng)動態(tài)過程品質(zhì)主要有兩個方面:一是調(diào)節(jié)對象的時間常數(shù)T。、r0、Tk的影響,不可調(diào)節(jié)。二是PID控制時間常數(shù)TD、T1、Kp的影響,可調(diào)節(jié),對于不同的調(diào)節(jié)對象可通過調(diào)節(jié)TD、T1、Kp參數(shù)使系統(tǒng)穩(wěn)定,并得到滿意的過渡過程。

1.柴油機時間常數(shù)T。

 時間常數(shù)Td是表征柴油機動力裝置的一個主要參數(shù),它對動態(tài)過程影響極大。Td減小時,超調(diào)量會加大,過渡過程加長。一般在1.5~4s之間。當T。一2~4s時,動態(tài)過程基本良好,Td≤1.5s時,發(fā)動機易產(chǎn)生振蕩??傊?,柴油機時間常數(shù)是衡量柴油機可控性的一個重要指標。對于6缸柴油發(fā)動機,其Td值一般在3s左右。

2.執(zhí)行器時間常數(shù)Tk

 執(zhí)行器時間常數(shù)Tk是執(zhí)行機構(gòu)的時滯時間。Tk過大,不僅超調(diào)量顯著增大,而且穩(wěn)定性變差。反之,Tk過小,超調(diào)量小但穩(wěn)定儲備量下降。因此,實際中,確保T值的適中是調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)的重要方面。

3.延遲時間r。

柴油機延遲時間與柴油機轉(zhuǎn)速。和氣缸沖程數(shù)有關(guān)。對于一個指定的柴油機,r0僅與。有關(guān),。減少會使r。加大。柴油機處于低速運轉(zhuǎn)時系統(tǒng)會失去穩(wěn)定性。為此,電子調(diào)速器為了能在額定工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn),又要保證怠速工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn),通常采取不同的控制參數(shù),以滿足兩種狀態(tài)下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。由于以上參數(shù)具有時變性和非線性等特點,這就使得無法用準確的校正模型去實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的準確控制。從工程角度出發(fā),對于一階或二階慣性環(huán)節(jié),通過對PID參數(shù)的調(diào)整,就可獲得理想的控制效果。采用的PID為模糊PID及變速積分PID。模糊PID為用模糊數(shù)學的方法調(diào)整比例系數(shù)KP,速積分PID為用分段調(diào)整積分系數(shù)KZ,達到減少超調(diào)量,效果明顯。

發(fā)電機

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