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解析柴油机发电机组调速系统发展概述

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人气:-发表时间:2017-05-31 09:30【

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为保证柴油机发电机组的稳定运行,需满足柴油机发电机组的输出功率与负载功率相匹配,具体的表现就是柴油机发电机组的输出转矩与负载转矩相平衡。由于柴油机发电机组的功率调节速度较慢,因此当负载功率变化幅度较大时,势必会引起柴油机转速发生显著变化,甚至会导致熄火或飞车等后果,因此有必要通过调节柴油机供油量来调整柴油机输出功率以跟随负载的变化,从而维持柴油机稳定运行。为实现对柴油机供油量的自动控制,考虑到转速对负载变化的敏感特性,引入了柴油机调速系统。当负载增加引起转速下降时,通过调速系统增大柴油机的供油量,从而提高输出功率,使柴油机转速恢复到给定值。由此可见,柴油机的动态性能主要依赖于其调速系统的性能,调速系统的发展历程也体现了柴油机性能提升的发展历程。

    从柴油机发电机组的调速系统结构来看,在上世纪中,柴油机调速器的发展经历了三个飞跃。20 世纪四十年代末,出现了完全由机械元件构成的机械-液压式调速器,因其自身在调节过程中存在较大的延迟之后,限制了复杂控制规律在其上的应用,因此这时的柴油机调速器不论是在自动化程度上还是在控制精度上,其性能都有待提高。六十年代,伴随电子技术的发展,出现了采用模拟电路控制的模拟电子电路-液压调速器,模电液压式调速器的出现大大提高了柴油机的调速性能,PID 控制以及非接触式转速测量也通过模拟电路得以实现,然而由于模拟电路存在自身可靠性、以及通用性较差等缺点,因此在许多工况下,电液式调速器的性能也不尽人意。自上世纪八十年代至今,数字集成电路以及计算机控制技术的蓬勃发展也催生了以微处理器为控制核心的数字式电子调速器。数字式调速系统的控制与调节功能主要依靠软件实现,降低了对硬件电路结构的依赖程度,因此可以实现各种先进的控制算法,使电子调速器的适应能力或调节性能大大提升。

    柴油机发电机组的转速控制实际上是通过对柴油机喷油系统的喷油量的控制,因此数字式电子调速系统的实质不仅是对控制算法的数字实现,也是对喷油量的数字化控制。当前,在应用于发电的大功率高速柴油发动机中,喷油系统有位置控制和时间控制两种形式。位置控制系统的特点在于利用柴油机自身具有的喷油泵来控制柴油机的供油量及其供油提前角。时间控制系统采用高速电磁阀实现对喷油全过程的控制,由于时间控制系统多数应用于汽油机,因此在移植到柴油机控制系统上时,不论从系统结构改造上,还是关键器件制造上都存在一定困难。

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