康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	图解康明斯发电机组调速器常见故障维修案例

 

摘要：康明斯发电机公司在下列文章中介绍了6BT5.9-G1康明斯发动机调速系统的组成结构和工作原理，并通过对一例康明斯柴油发电机组调速器故障典型案例的深入分析，帮助专业技术人员在实际工作中作出正确判断和处理，同时供大家后期维修工作用于参考借鉴。

 

发动机电子控制已成为提高发电机组性能的重要手段。KC75GF是75kW柴油发电机组，原动力是6BT5.9-G1康明斯柴油机，额定转速1500 r/min。为实现柴油机的启动、停机和故障保护，特别是为了保证发电机组的频率特性，康明斯柴油机采用了较为先进的电子控制系统并实现了电子调速。但其电子调速系统并非全电子控制，而是在原有的机械调速器的基础上，增加了电子转速控制器。而使用操作人员对机械调速器和电子调速控制器的组合结构、工作方式和安装特点多不甚了解，出现问题也无从着手。本文作者对该发电机组的调速系统进行了详细分析，并结合一个具体案例，说明在该系统的结构特点下故障的分析和处理方法。

 

一、调速系统组成及工作原理

 

该发电机组采用的B系列柴油机所用喷油泵为A型柱塞式喷油泵，并带有RSV机械调速器。为实现电子调速，在发电机组中装配有ESD5500E电子转速控制器，磁电式转速传感器及ADB225型电磁执行器。

ESD5500E型电子转速控制器及其接口电路如图1所示。柴油机的实际转速由装于飞轮齿圈部位的磁电式转速传感器ZSG测取，该信号由ESD5500E的C、D端口输入，在与电子转速控制器内部的转速设定值比较后，得到柴油机实际转速与设定转速的偏差量。偏差经运算处理后，由A、B端口输出控制信号至电磁执行器，电磁执行器使发动机喷油泵供油齿杆向减小转速偏差的油量调节方向运动，从而控制发动机在设定转速下稳定运行。转速控制器e、f端口接受蓄电池供电，若失去供电电压或检测不到转速传感器的信号，转速控制器输出回路会关闭送往电磁执行器的电流，在执行器复位弹簧作用下，柴油机会停止运转。

 

康明斯柴油机电子调速器电路接线图

 

ADB225型电磁执行器为转动式比例电磁执行器。当电子转速控制器的驱动电流输出至电磁执行器线圈时，在磁场力作用下，其中的衔铁受转动力矩作用转动，并通过转轴输出。直到转动力矩与衔铁复位弹簧产生的力矩平衡在某一位置为止。转轴转动的角度与线圈中通过的电流成线性关系。

由于该电子调速系统是通过操控RSV机械调速器来实现油量的调节和转速控制的，因此，电磁执行器与机械调速器的连接方式是其实现的关键。在该型发电机组中，电磁执行机构的输出轴是通过带有2个关节轴承的杆系与RSV机械调速器的停车手柄连接，如图2所示。而机械调速器的操纵杆则固定在高于标定转速的位置（例如1650 r/min转速位置，用作超速保护）。这种连接方式的工作机理可通过RSV机械调速器的结构加以说明。

 

燃油泵调速器原理结构图

 

RSV机械调速器是一种典型的机械离心式全速调速器，可与康明斯C系列的P型泵、B系列的A型泵配套，用途十分广泛。RSV调速器采用双杠杆结构，一根调速弹簧，转速感应元件为飞锤。主要由操纵杆、停车手柄、飞锤、丁字架、调速弹簧、调速杠杆、浮动杠杆、支持杆、齿杆行程限制螺栓等组成，其构造如图3所示。

飞锤通过丁字架推动调速杠杆，调速弹簧则挂在调速杠杆中部的凸耳上。在调速过程中，飞锤离心力与调速弹簧弹力通过调速杠杆相互作用，同时使丁字架发生移动。

而支持杆的上端挂在轴销上，下端与丁字架相连。支持杆的下端有一小轴，上装有浮动杠杆，浮动杠杆的下端通过销钉插入停车机构拨叉的槽中，其上部通过联接杆与供油齿杆相连。因此，丁字架的移动将使支持杆以上端为支点摆动，支持杆又借助小轴带动浮动杠杆以最下端为支点摆动，并通过联接杆带动供油齿杆移动从而改变供油量，实现转速调节的目的。

从以上结构分析可知，当执行器通过杆系拉动停车手柄时，停车手柄将通过其上的销钉使浮动杠杆最下端移动（图3），并使浮动杠杆以小轴为支点转动，从而可直接控制供油齿杆的移动，实现油量调节和停机功能（当到达停油位置时）；而将操纵杆置于高于标定转速的位置，此时调速弹簧张力很大，调速杠杆下端与行程限制螺栓接触，飞锤因离心力张开一定程度，使丁字架与调速杠杆下端接触压紧后，在调速器正常调速范围，飞锤将无法推动调速杠杆而不起调速作用，不会对电子调速器产生干涉。但当电子调速器因失控造成飞车时，机械调速器将把转速限制在设定范围内而起到超速保护作用。

在安装传动杆系时，必须保证

① 电磁执行器输出轴的转动及杆系摆动方向必须使供油齿杆的移动与减小转速偏差的方向一致；

② 执行器输出臂的相位角大小必须与停车和满负荷相对应。

③ 运动杆系的运动应灵活。

 

电磁执行器与调速器的连接图

 

二、执行器装配不当导致动力不足的案例分析

 

1、故障现象

KC75GF康明斯柴油机发电机组大修后，空载时转速正常，但加负荷后转速低，无法升至标定转速。

2、故障查找分析

空载时转速正常，但加载后转速下降，直接的原因应该是供油不足。停机状态，测量执行器A、B端电阻，阻值在5Ω左右；工作状态，测量执行器A、B端电压在6~8 V左右，可知执行器基本正常。检查执行器控制杆系无卡滞现象。打开A型泵侧盖板，观察油量控制套筒上可调齿圈转动情况，从空载至30 kW负荷，转速维持正常，可调齿圈向加油方向转动，但继续加至50 kW时，可调齿圈抖动，无法继续向加油方向转动，用手直接扳动可调齿圈，转速可恢复，因此怀疑供油齿杆在工作中无法达到满油位置。询问维修人员，在拆卸喷油泵时，将控制杆系拆下但没有作记号，装于旋转式电磁执行器输岀轴上时，也未注意角度。由于执行器输出臂的相位角必须与停车和满负荷相对应，当错误的安装导致输出臂的相位角无法达到满负荷位置时，加负载时油量上不去，使发电机组转速下降，频率无法满足工作要求。

在排除故障过程中，维修人员也尝试将操纵杆扳向更高位置，希望通过提高弹簧预紧力来提高转速，这种方法不能解决问题。因为在大负荷转速下降情况下，调速杠杆下端已与齿杆行程限制螺栓接触，加大弹簧预紧力不会对转速调节有任何影响(弹簧预紧力只有在中等负荷、调速杠杆下端离开行程限制螺栓时才起作用)。在故障分析过程中，必须对RSV调速器的构造、工作过程及工况理解透彻，才能在故障诊断和排除中做岀正确判断和决策。

3、故障排除

将装在电磁执行器输出轴上的控制杆拆下，逆加油方向旋转数齿装复，使其对应满负荷位置。故障现象消除。

注意执行器输出臂的相位角要与停车和满负荷相对应，若安装错误使其无法处于停车位置，则会导致发动机无法熄火。

 

康明斯柴油机机械调速器的电控系统涉及了机械装置和电控装置的联动，因此在故障分析过程中，必须对RSV调速器、电子调速控制器、执行机构、传感器等的构造、安装、工作过程及运行工况理解透彻，才能在故障诊断和排除中做出正确判断和决策。

 

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