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故障检修与技术维护 |
柴油发电机不能启动原因 |
摘要：康明斯柴油发电机组的控制电路出现问题经常会引起柴油发电机组不能启动，在分析柴油发电机组控制电路基础上，结合启动机运转情况给出柴油发电机组不能启动故障诊断流程图，依次对直流供电系统、转速传感器、执行器和转速控制器进行检查，查找故障点，通过调整和更换相关元件排除柴油发电机组无法启动的故障。
一、控制电路的原理
图1所示为康明斯公司生产的50KW柴油发电机组控制系统部分电路(报警电路未画出)。该电路由三部分组成：直流供电系统、电子调速系统和柴油发电机组保护系统。
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图1 柴油发电机控制系统电路图 |
1、直流供电系统
该部分电路的作用有二：一是给柴油发电机组提供启动电源；二是给调速和保护系统提供直流供电。
直流供电系统由蓄电池、接地开关JK、启动马达组合M-J2、充电发电机G、启动继电器J1、熔断器FU4、电源开关SA1和启动按钮SB5组成。启动机采用负极搭铁形式，接地开关JK接在蓄电池负极和机体之间。电源开关SA1为三段式纽子开关，控制柴油发电机组的启动、运行和停机。
机组的启动和停机过程如下：
在启动时，合上开关JK，将开关SA1拨至"启动"挡，同时按下启动按钮SB5，此时J1得电，J2得电，启动马达M运转，带动柴油发电机组曲轴运转，启动柴油发电机组；当柴油发电机组启动成功后，松开按钮SB5，JI失电，启动马达M与柴油发电机组飞轮分离，启动过程结束；松开手指，开关SA1回位至“运行”挡。在停机时，将开关SA1拨至“停机”挡，机组自动停机，停机后，断开接地开关JK。
2、电子调速系统
电子调速系统的作用是改变柴油发电机组的供油量，控制柴油发电机组的转速。
电子调速系统由转速控制器ESD5500E、怠速-全速纽子开关SA2、转速传感器ZSG和执行器ZXQ组成。
转速传感器ZSG是磁阻式传感器，安装在柴油发电机组飞轮罩壳上，两根引线分别接转速控制器的接线端子A、B，它感应柴油发电机组的转速，并转换为电信号。执行器ZXQ安装在柴油发电机组上，通过连接杆与喷油泵操纵杆相连，控制喷油泵供油量，其驱动信号接在转速控制器的接线端子C、D之间。转速控制器ESD5500E是电子调速系统的核心，它处理来自转速传感器的信号，并将此信号与设定值比较，然后向执行器输出调制脉冲宽度信号，控制执行器的行程，从而调节柴油发电机组的转速，使之稳定在额定转速。
转速控制器的E、F端子接直流工作电源，其中电源正极串联KA1、KA3两个继电器常闭触头接到控制器的接线端子F端，负极接到E端，在运行过程中，直流供电不能中断，否则控制器将失电使柴油发电机组停机。另外，调速器的接线端子G、M之间接入怠速-全速纽子开关SA2，在SA2断开时，柴油发电机组运行于"怠速"状态。在SA2接通时，柴油发电机组运行在“全速"状态，即转速为1500 r/min的正常运行状态。
3、柴油发电机组保护系统
柴油发电机组保护系统主要针对柴油发电机组运行过程中的油压和转速不正常情况进行保护。主要由油压传感器、转速传感器、超速保护板CSB、继电器KA1和KA3、油压表YYB等组成。
运行中若机油压力过低，超过报警值时，继电器KA1得电，常闭触头断开，切断转速控制器ESD5500E的工作电源，柴油发电机组自动停机。若转速过高，超过额定转速的110%即1650 r/min时，超速保护板CSB动作，继电器KA3得电，切断转速控制器的工作电源，使柴油发电机组立即停机。
二、控制电路故障检查流程
控制电路出现故障后需要对直流供电系统和电子调速系统进行检查。按照发配电操作规程启动柴油发电机组时，若发现按下启动按钮后，启动机不运转，则需要检查直流供电系统。若按下启动按钮后启动机运转正常，但柴油发电机组不能启动，则故障一般出在柴油发电机组本身或电子调速系统中，这时可用手扳动执行机构拉杆，柴油发电机组还是不能启动则是柴油发电机组本身故障；要是柴油发电机组可以启动运转，则故障在电子调速系统。
1、直流供电系统检查
直流供电系统重点检查蓄电池是否有电，熔断器FU4、开关SA1、按钮SB5、继电器J1和J2是否完好以及接线是否正确。
2、电子调速系统检查
电子调速系统主要检查转速传感器ZSG、执行器ZXQ和转速控制器ESD5500E工作是否正常。柴油发电机组不能启动故障检查流程如图2所示。
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图2 柴油发电机不能启动检查流程框图 |
三、检查调整方法
1、检查方法
控制电路检查一般可采用电压测量法或电阻测量法。电压测量法是在电路通电情况下，用万用表的电压档测量电路两点间的电压，并和参考值比较，以确定两点间的连线和元件是否有故障。电阻测量法是在电路断电的情况下，用万用表的电阻挡测量电路两点间的电阻，和参考值比较，以确定两点间的连线和元件是否有故障。实际检查中，这两种方法可以灵活运用，直流供电系统和保护系统检查较为简单，电子调速系统的检查相对复杂些，下面介绍转速传感器、执行器和转速控制器的检查调整与更换方法。
2、转速传感器的检查与更换
（1）在线测试
拆下转速传感器与转速控制器之间的两根连线，接通电源，启动柴油发电机组，在启动机运转时，用万用表AC10V档测量传感器的输出电压，若电压大于1V，则传感器输出正常，否则，输出不正常。
（2）离线测试
从柴油发电机组飞轮罩壳上拆下传感器，检查传感器外观尤其是底平面是否损坏，同时用万用表×100电阻档测量传感器的输出阻抗，测量时将传感器底部接近铁板等铁质部件，观察万用表的指针摆动情况，若指针摆动明显，说明传感器是好的，否则传感器已损坏。
（3）传感器的更换
若传感器故障，可选用同型号的传感器更换。安装传感器时按以下步骤进行：转动飞轮使飞轮齿顶部正对安装孔；顺时针旋入传感器至与飞轮齿接触，再回旋3/4～1圈；启动柴油发电机组检查传感器输出电压，在AC1V以上则为正常；锁紧传感器的锁紧螺母；通过屏蔽线连接传感器和转速控制器。
3、执行器的检查与更换
在确定转速控制器ESD5500E输出A、B间电压正常，而执行器不动作时需要对执行器进行检查和更换。
其执行器型号为ACD175A（如图3所示），接头有A～F六个线端，AB和CD之间各为一组线圈，AB间和CD间电阻均为2.5Ω²。接线时执行器的A、D端分别接转速控制器ESD5500E的C、D端，若工作电源是12V，则将执行器的AB、CD两线圈并联，即A、C短接，B、D短接；若工作电源为24 V，则将执行器的AB、CD线圈串联，即B、C短接。
检查时需要拆下执行器的接头，检查执行器B、C间是否短路，用万用表的×1电阻档分别测量执行器A、B间，C、D间的电阻。若测量中发现线圈短路或断路则需要更换执行器。
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图3 ACD175A康明斯外置执行器（GAC） |
4、转速控制器的调整与更换
（1）柴油发电机组速度调节
① 怠速调节。开关在“怠速”位，调“IDLE”旋钮使柴油发电机组速度在750～1000 r/min。
② 额定速度调节。开关在“全速”位，调“SPEED”旋钮使柴油发电机组速度在1500 r/min，频率在50 Hz。
③ 调节调速器的稳定性能。顺时针旋转GAIN直到不稳定产生，然后逆时针旋转GAIN逐渐回调直到稳定，再进一步逆时针旋转一点以确定性能；顺时针旋转STABILITY直到不稳定产生，然后逆时针旋转STABILITY逐渐回调直到稳定，再进一步逆时针旋转一点以确定性能。
④ 拨动“怠速/全速”开关，观测怠速到全速所需时间，调节"SPEED RAMPING"使时间一般为3～5s，具体时间看系统要求和环境温度来定。
⑤ 再次调整确定引擎的怠速及额定转速达到要求。
（2）调速器的安装
① 调速器预调：“DROOP"/"SPEED RAMP-ING"/"STABILITY"/"GAIN"/"IDLE"旋钮顺时针调至中间位置，"STARTING FUEL"旋钮顺时针调至最大，“SPEED”旋钮先逆时针调至最小(可听到嗒嗒声)，然后顺时针调12圈，以防止安装后初次运行时速度过高3。
② 将调速器固定在配电箱内部。
③ 按照接线图连接调速器各端子。
④ 按照上述方法调整柴油发电机组的转速和性能。
总结：
康明斯柴油发电机组广泛应用于通信、酒店等陆地固定电站和移动电站中，作为应急供电用。该机组智能化程度较高，采用电子调速，具备完善的水温、油温、油压、超速等检测和报警功能，柴油发电机组控制电路较为复杂，其工作情况直接影响到柴油发电机组的正常运行，尤其是柴油发电机组不能启动时，60%以上的原因是柴油发电机组控制电路引起的。因此，结合本文故障诊断流程图检查柴油发电机组控制电路，可以方便地排除康明斯柴油发电机组因控制电路问题引起的无法启动故障。灵活运用调速系统的检查调整方法，还可以排除康明斯柴油发电机组因电子调速系统问题引起的转速不稳、转速过高或过低的故障。
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