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不同類型的發(fā)電機(jī)噴射系統(tǒng)的控制功能布置不完全一樣
控制裝置主要構(gòu)成與工作原理
電控柴油噴射系統(tǒng)中的控制裝置由電控單元、各種傳感器、執(zhí)行器以及連接它們的控制電路所組成。不同類型的電控河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)噴射系統(tǒng)的控制功能、控制方式和控制電路的布置不完全一樣,但基本原理相似。
傳感器
①溫度傳感器為掌握柴油機(jī)的熱狀態(tài),計(jì)算進(jìn)氣量及進(jìn)行排氣凈化處理,需要有能夠連續(xù)、地測(cè)量冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度與排氣溫度的傳感器。溫度傳感器種類很多,如熱敏電阻式、半導(dǎo)體二極管式、熱電偶式等。目前,柴油機(jī)常用熱敏電阻傳感器作為溫度傳感器,其利用對(duì)溫度敏感的電阻,阻值隨溫度變化的原理而工作。熱敏電阻溫度傳感器的測(cè)量電路比較簡(jiǎn)單,只要把傳感器與一個(gè)精密電阻串聯(lián)連接到一個(gè)穩(wěn)定的電源上,就可利用串聯(lián)電阻上的分壓值反映溫度的變化。
②節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門軸上,與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)。其功用是將節(jié)氣門的位置或開度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給電控單元(ECU),作為電控單元判定柴油機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù)。
節(jié)氣門位置傳感器有開關(guān)型和線性輸出型兩種。開關(guān)型節(jié)氣門位置傳感器的內(nèi)部有兩個(gè)觸點(diǎn),分別為怠速觸點(diǎn)和全負(fù)荷觸點(diǎn)。與節(jié)氣門同軸的接觸凸輪控制兩個(gè)觸點(diǎn)的閉合或斷開。當(dāng)柴油機(jī)在怠速時(shí),節(jié)氣門接近關(guān)閉,怠速觸點(diǎn)閉合,這時(shí)電控單元將指令電磁噴油器增加噴油量以加濃混合氣。全負(fù)荷時(shí),節(jié)氣門全開,使全負(fù)荷觸點(diǎn)閉合,這時(shí)電控單元將輸出脈沖寬度長(zhǎng)的電脈沖,以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷加濃。線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器是一個(gè)線性電位計(jì),由節(jié)氣門軸帶動(dòng)電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)。當(dāng)節(jié)氣門的開度不同時(shí),電位計(jì)輸出的電壓也不同,從而將節(jié)氣門由全閉到全開的各種開度轉(zhuǎn)換為大小不等的電壓信號(hào)傳輸給電控單元,使其地判定柴油機(jī)的運(yùn)行工況。
③曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內(nèi),用來檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角以及作為控制點(diǎn)火和噴射信號(hào)源的 缸和各缸壓縮行程上止點(diǎn)信號(hào)。按照信號(hào)產(chǎn)生原理有光電式曲軸位置傳感器、傳感器。
④氧傳感器氧傳感器安裝在排氣管內(nèi)。因排氣中氧的濃度可以反映混合氣空燃比的情況,所以在電控燃油噴射系統(tǒng)中可用于空燃比校正的反饋信號(hào)。目前,常用二氧化鈦(Ti02)和二氧化鋯(Zr02)兩種材料。
二氧化鋯氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體,即二氧化鋯固體電解質(zhì)管,亦稱鋯管:管固定在帶有安裝螺紋的固定套內(nèi),鋯管內(nèi)表面與大氣相通,外表面與排氣相通,其內(nèi)外表面都覆蓋著一層多孔性的薄膜作為電極。氧傳感器安裝在排氣管上,為了防止排氣管內(nèi)廢氣中的雜質(zhì)腐蝕鉑膜,在鋯管外表的鉑膜上覆蓋一層多孔的陶瓷層,并加有帶槽口的防護(hù)套管。在其接線端有一個(gè)金屬護(hù)套上開有一孔,使鋯管內(nèi)表面與大氣相通。當(dāng)鋯管接觸氧氣時(shí),氧氣透過多孔鉑膜電極,吸附于二氧化鋯,并經(jīng)電子交換成為負(fù)離子。由于鋯管內(nèi)表面通大氣,外表面通排氣,其內(nèi)、外表面的氧分子分壓不同,則負(fù)離子濃度也不同,從而形成負(fù)離子由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)的擴(kuò)散。當(dāng)擴(kuò)散處于平衡狀態(tài)時(shí),兩電極間便形成電動(dòng)勢(shì),所以二氧化鋯傳感器的本質(zhì)是化學(xué)電池,亦稱氧濃差電池。其輸出特性是,在過量空氣系數(shù)。
⑤爆振傳感器爆振傳感器用于檢測(cè)柴油機(jī)有無爆振發(fā)生,它是柴油機(jī)集中控制系統(tǒng)中的重要部件。爆振檢測(cè)可以有三種途徑:一是檢測(cè)汽缸壓力;二是檢測(cè)柴油機(jī)振動(dòng);三是檢測(cè)燃燒噪聲。目前較為常用的為振動(dòng)檢測(cè)。例如,磁滯伸縮式爆振傳感器主要用于振動(dòng)檢測(cè),它是一種電感式傳感器。當(dāng)傳感器的固有振蕩頻率與柴油機(jī)爆振時(shí)的振動(dòng)頻率相同時(shí),傳感器輸出 信號(hào)。
維曼機(jī)電設(shè)備(三門峽市分公司)自成立以來,始終遵循“科技向?qū)В?wù)先行,誠(chéng)信為本”的經(jīng)營(yíng)理念,堅(jiān)持以客戶的大利益為己任,注重 2200kw發(fā)電機(jī)出租、2500kw發(fā)電機(jī)出租、2800kw發(fā)電機(jī)出租、3000kw發(fā)電機(jī)出租產(chǎn)品的研發(fā)投入。嚴(yán)格按照ISO9000質(zhì)量管理體系的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行,求精務(wù)實(shí)創(chuàng)新奮進(jìn),為各界客戶提供符合各區(qū)域特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì) 2200kw發(fā)電機(jī)出租、2500kw發(fā)電機(jī)出租、2800kw發(fā)電機(jī)出租、3000kw發(fā)電機(jī)出租產(chǎn)品及完美解決方案。
汽輪發(fā)電機(jī)的原理
汽輪發(fā)電機(jī)是指用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功,使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,做功后的廢汽經(jīng)凝汽器、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環(huán)使用。
汽輪發(fā)電機(jī)是由汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),利用電磁感應(yīng)原理把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電設(shè)備。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通入直流電流后,便建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)稱主磁場(chǎng),它隨著汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。其磁通自轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極出來,經(jīng)過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙,再進(jìn)入轉(zhuǎn)子另一個(gè)相鄰磁極,從而構(gòu)成主磁通回路。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)磁極旋轉(zhuǎn)一周,主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內(nèi)的u、v、w三相繞組依次切割,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)出相位不同的三相交變電動(dòng)勢(shì)。
假設(shè)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子具有一對(duì)磁極,當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子同軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí),如汽輪機(jī)以3000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)時(shí),這樣發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以50周/秒的恒速旋轉(zhuǎn),磁極極性也要變化50次,那么在發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變化50次,同時(shí)在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)出相位不同的三相交變電動(dòng)勢(shì),即頻率為50赫茲的三相交變電動(dòng)勢(shì)。這時(shí)若將發(fā)電機(jī)定子三相繞組末端連在一起接地,而將發(fā)電機(jī)定子三相繞組的首端引出線與用電設(shè)備連接,就會(huì)有電流流過,這個(gè)過程即為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過程。
河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)原理如何分析
6BT型柴油機(jī)中冷型采用的是水對(duì)空中冷類型。它由中冷器殼及中冷器芯等組成。中冷器殼由鋁板模壓而成。中冷器殼分為中冷器蓋和中冷器體兩部分。中冷器蓋通過進(jìn)氣岐管與空氣壓縮機(jī)相連,中冷器還進(jìn)氣岐管與氣缸蓋進(jìn)氣口相連。中冷卻芯由銅合金管子組成。發(fā)電機(jī)冷卻液從中冷器后端的進(jìn)水街頭進(jìn)入中冷器芯中,然后由前端出口流向節(jié)溫器。空氣由增壓器壓送到中冷器,流過中冷器受到冷卻液的冷卻,降溫后而進(jìn)入氣缸。現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)的使用已經(jīng)大大提高了河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行,保障了河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定工作,河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)就像發(fā)電機(jī)組的心臟,那么控制系統(tǒng)是通過何種原理和算法來實(shí)現(xiàn)的呢?
一、數(shù)字勵(lì)磁控制器軟件實(shí)現(xiàn)與算法研究
主要是對(duì)數(shù)字式勵(lì)磁控制器的軟件和所采用的控制算法進(jìn)行論述。首先對(duì)數(shù)字勵(lì)磁控制器的主程序進(jìn)行設(shè)計(jì),然后對(duì)電量參數(shù)采集算法和智能勵(lì)磁控制算法進(jìn)行研究,并在CPU上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)的數(shù)字勵(lì)磁控制,需要得到實(shí)時(shí)、的電量數(shù)據(jù),而要獲得實(shí)時(shí)、的電量數(shù)據(jù),則需要采用交流采樣方法,并推導(dǎo)出交流采樣下各個(gè)電量的計(jì)算公式,終編寫計(jì)算出電量數(shù)據(jù)的算法程序。交流采樣是按一定的規(guī)律對(duì)被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣,再按照一定的數(shù)學(xué)算法求出被測(cè)電量參數(shù)的測(cè)量方法。下面給出交流電壓,交流電流,有功功率,無功功率,功率因素的各種算法中的離散公式。
二、數(shù)字式勵(lì)磁控制器總體設(shè)計(jì)方案
工作電源:由于微處理器的工作電源要求,我們需要一個(gè)5V的穩(wěn)定直流電源,信號(hào)調(diào)理電路的運(yùn)算電路的供電需要一組±12V的直流電源,另外,開關(guān)量輸出需要驅(qū)動(dòng)繼電器,所以需要一個(gè)+24V的直流電源,為此我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)電源轉(zhuǎn)化模塊得到系統(tǒng)正常工作所需的三組DC電源。
三、交流采樣鎖相環(huán)電路
要進(jìn)行交流采樣,通常需要進(jìn)行同步采樣,目前交流采樣方式主要有硬件同步采樣、軟件同步采樣和異步采樣三種。硬件同步由硬件同步電路向CPU提出中斷實(shí)現(xiàn)同步。硬件同步電路有多種形式,常見的如鎖相環(huán)同步電路等。硬件同步采樣法是由專門的硬件電路產(chǎn)生同步于被測(cè)信號(hào)的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截?cái)嗾`差等缺點(diǎn),測(cè)量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實(shí)現(xiàn)同步等間隔采樣的原理圖,在相位比較器PD、低通濾波器LP、壓控振蕩器VCO構(gòu)成的鎖相環(huán)內(nèi)加入n分頻器,輸入為被測(cè)信號(hào)的頻率,作為鎖相環(huán)的基準(zhǔn)頻率,輸出 為采樣頻率。經(jīng)n分頻后與相比較,根據(jù)鎖相環(huán)工作原理,鎖定時(shí)/n=,即:=n。由于鎖相環(huán)的時(shí)跟蹤性,當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率變化時(shí),電路能自動(dòng)快速跟蹤并鎖定,始終滿足=n的關(guān)系,即采樣頻率為被測(cè)信號(hào)頻率的整數(shù)n倍,從而實(shí)現(xiàn)一周內(nèi)等間隔采樣n點(diǎn)。此外,還可將分頻系數(shù)n為程序控制,則可根據(jù)不同頻率的被測(cè)信號(hào)及CPU、A/D轉(zhuǎn)換器的速度,動(dòng)態(tài)改變n值,以達(dá)到 的效果。
河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的工作原理和算法很復(fù)雜,每個(gè)電路的設(shè)計(jì)都有其特定的算法來實(shí)現(xiàn)。河南三門峽柴油發(fā)電機(jī)組的控制部分,數(shù)字式勵(lì)磁控制器較傳統(tǒng)的模擬電路,勵(lì)磁控制器具有精度高,反應(yīng)快,控制算法適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)于不同特性的電機(jī)只要通過調(diào)整程序參數(shù)就能適應(yīng),甚至可以實(shí)現(xiàn)更高端的自適應(yīng)智能控制算法等優(yōu)點(diǎn)。
四、對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求
繼電保護(hù)裝置是確保供電,保護(hù)電氣設(shè)備而裝設(shè)的,因此,對(duì)它的要求是:動(dòng)作要迅速當(dāng)供電系統(tǒng)或電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限應(yīng)短,迅速切除故障,以減輕被保護(hù)設(shè)備的損壞程度,阻止故障的蔓延。對(duì)于電氣元件,如果短路電流通過時(shí),產(chǎn)生的熱量與短路電流的平方和電流通過的時(shí)間成正比,因此,保護(hù)裝置切除得越快,產(chǎn)生的熱量就越小,設(shè)備就不易損壞。靈敏度要高靈敏度是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或工作狀態(tài)不正常的反應(yīng)能力。靈敏度越高,故障發(fā)覺和切除就越早,從而對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的破壞就越小。可靠性要高可靠性是指裝置本身應(yīng)能可靠地工作。在正常運(yùn)行或不屬于它保護(hù)范圍的故障,不應(yīng)誤動(dòng)作,而屬于它保護(hù)范圍內(nèi)的故障,不應(yīng)拒絕動(dòng)作。因此,保護(hù)裝置的可靠性很重要,否則,它本身就可能是產(chǎn)生和擴(kuò)大事故的根源。
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