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国内外柴油发电机组自动化控制技术的现状如何 一、引言 用今天的眼光看,柴油发电机组自动化控制的水平,国内国外已经不存在很大的差别,经过国内从事柴油发电机组控制的科研人员多年不懈地努力,我们今天终于可以挺直腰杆,自豪地讲,我们己经看到了世界先进水平,我们正在追赶世界先进水平, 我们将要赶上世界先进水平。那么,我们在哪些方面做出了进步?在那些领域还存在不足呢?回顾国内柴油发电机组自动化控制的成长经历,分析中国电信的发展对发电机组自动化控制的推动,比较国内外同行业的差距,紧跟国际自动化控制先进模式的步伐;我们沿着这条主线做一浅析,希望能能起到抛砖引玉的作用,对业内同行带来一定的启发。 二、回顾发展历程,分析国内柴油发电机组自动化控制现状 回顾国内柴油发电机组自动化控制的发展,大概可以划分为四个阶段: 1、以时间继电器和中间继电器为主构成的自动化控制系统,这种模式当时在同行业中非常普遍,而且也以相当的批量投向市场,突出的弱点是功能简单、结构复杂、维护调试困难、可靠性差,终没有得到用户的认可。 2、用分离电子元器件组成延时电路和逻辑判断电路来实现的自动化系统,这种模式相对于 种模式,有了很大的进步, 如果精心设计,提高工艺水平,应该能取得很好的效果。但是,在那个企业大而全的年代,每个企业各自为战,造成批量小、工艺落后、质量无法保证,所以这个阶段延续时间也较短。 3、随着改革开放,国外各种新鲜器件纷纷出现在国人面前,PLC(可编程序控制器)以性能稳定、方便灵活的优势迅速成为机组自动化控制领域的主力,时至今日仍有企业在应用。这种模式的优点相对于前两种较为明显,但也逐步显露出一些缺陷,如:外围电路复杂,需配置转速、电压等判断电路及供电电源、端口扩展继电器等器件;造价相对较高(带AD转换的PLC动辄上万元)。PLC是很可靠的,但它毕竟不是专门为我们这个行业而设计的,所以以 PLC为核心构成的柴油发电机组自动化控制系统注定是一个匆匆的过客,随着技术的飞速发展很快失去了优势。 4、控制系统功能模块化思路的出现,彻底解决了困扰发电机组控制领域的难题,这即是以专用控制器为核心构成的自动化系统,这些专用控制器为发电机组量身打造,集多种功能于一身,甩掉了复杂的外围电路,使自动化控制系统一下子变得简单了。 这些专用控制器大多采用了先进的微处理器及控制技术,可靠性和环境适应能力较PLC大大提高,同时,很多参数可以根据实际情况而设定,使用起来非常灵活。 目前,我们已经处在第四个阶段十余年了,这种模式的生命力,随着技术的发展显示了越来越强大的生命力,可以说这种控制系统功能模块化就是柴油发电机组自动化控制的现状。
柴油发电机曲轴的主要损伤 曲轴的主要损伤是轴劲磨损、曲轴裂纹和断裂。 裂纹从油孔处产生,沿与轴线成45°~55°方向发展,造成主轴劲与连杆劲断裂;裂纹由圆角处产生,向曲柄臂发展造成曲柄臂断裂,常发生在曲轴全长2/3的部位上。除上述以外,曲柄还会产生弯曲和扭曲变形。 二、曲轴的检查和修理 1.用磁力探伤器检查曲轴是否有裂纹和损伤 经磁力探伤器检查,曲轴油下列情况就不能继续使用: 1)在曲轴的圆角处或图2-72所示的应去有损伤。 2)在45°的交叉线跨越油孔处或进入有孔的倒角处有裂纹或损伤。 3)出现长达6mm以上的裂纹。 4)在一个轴劲上有多余4处以上的裂纹。 表层下部的显示欠款如图2-73所示,若有下列欠款曲轴就不能使用。 1)在曲轴圆角处或在图2-73的阴影区域内有圆周方向的裂纹与损坏。 2)在圆周方向有长达25mm以上的裂纹。 3)在轴线方向有长达9.5mm的裂纹。 4)有在离有孔倒角距离近于1.5mm的裂纹。 5)有45°的交叉线跨越油孔的裂纹。 请注意:经磁力探伤的曲轴,必须完全地退磁和池底地清洗,才能使用。 2.曲轴磨损部位的测量 1)测量曲轴主轴轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱误差。如果圆度误差大于0.05mm或圆柱度误差大于0.013mm,则需要磨削曲轴轴颈。 3.曲轴弯曲度的测量 曲轴弯曲度是指:当曲轴用其两端轴劲支撑时,在中间主轴劲所测得的千分表总读数的一半就是弯曲度或全长的不同心度。 轴颈的跳动量是指:当主轴劲沿着一个共同的轴线转动时,一个主轴机的千分表总读数和另一个相邻的轴颈的千分表总读数之间的差值,即为相邻轴颈的跳动量。 弯曲量得测量:将曲轴的两端轴颈支撑在V形铁上,如图2-76所示,将千分表的量杆放在轴颈中心线处,并使触头触到被测轴劲,转动曲轴,测量每个轴颈,并作记录,把所测中间主轴劲的千分表读数除以2,即为弯曲度。曲轴 弯曲度:K38型柴油机为0.267mm;K50型柴油机为0.356mm。 4.曲轴的修理 1)清洗曲轴中的油道。其方法是:卸下所有孔塞;用一根钎子和擦布及清洗溶液清洗所以曲轴中的油道;用清洁的SAE20或30W号机油润滑油孔,装回孔塞。 2)曲轴轴颈磨损后,可用磨削方法修理。 磨曲轴时,在曲轴前端的曲臂上打记号以标明需安装的主轴瓦或连杆轴瓦的准确尺寸,在后端的曲柄臂上打上需装加厚止推环的尺寸和位置。 在磨削曲轴前,检查它的弯曲度是否在规定的范围内,如果不在规定的范围内,就必须报废。对不进行圆角出来的曲轴,则可以进行较直。
不同类型的发电机喷射系统的控制功能布置不完全一样 控制装置主要构成与工作原理 电控柴油喷射系统中的控制装置由电控单元、各种传感器、执行器以及连接它们的控制电路所组成。不同类型的电控柴油发电机喷射系统的控制功能、控制方式和控制电路的布置不完全一样,但基本原理相似。 传感器 ①温度传感器为掌握柴油机的热状态,计算进气量及进行排气净化处理,需要有能够连续、地测量冷却水温度、进气温度与排气温度的传感器。温度传感器种类很多,如热敏电阻式、半导体二极管式、热电偶式等。目前,柴油机常用热敏电阻传感器作为温度传感器,其利用对温度敏感的电阻,阻值随温度变化的原理而工作。热敏电阻温度传感器的测量电路比较简单,只要把传感器与一个精密电阻串联连接到一个稳定的电源上,就可利用串联电阻上的分压值反映温度的变化。 ②节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门轴上,与节气门联动。其功用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元(ECU),作为电控单元判定柴油机运行工况的依据。 节气门位置传感器有开关型和线性输出型两种。开关型节气门位置传感器的内部有两个触点,分别为怠速触点和全负荷触点。与节气门同轴的接触凸轮控制两个触点的闭合或断开。当柴油机在怠速时,节气门接近关闭,怠速触点闭合,这时电控单元将指令电磁喷油器增加喷油量以加浓混合气。全负荷时,节气门全开,使全负荷触点闭合,这时电控单元将输出脉冲宽度长的电脉冲,以实现全负荷加浓。线性输出型节气门位置传感器是一个线性电位计,由节气门轴带动电位计的滑动触点。当节气门的开度不同时,电位计输出的电压也不同,从而将节气门由全闭到全开的各种开度转换为大小不等的电压信号传输给电控单元,使其地判定柴油机的运行工况。 ③曲轴位置传感器曲轴位置传感器通常安装在分电器内,用来检测柴油机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的 缸和各缸压缩行程上止点信号。按照信号产生原理有光电式曲轴位置传感器、传感器。 ④氧传感器氧传感器安装在排气管内。因排气中氧的浓度可以反映混合气空燃比的情况,所以在电控燃油喷射系统中可用于空燃比校正的反馈信号。目前,常用二氧化钛(Ti02)和二氧化锆(Zr02)两种材料。 二氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体,即二氧化锆固体电解质管,亦称锆管:管固定在带有安装螺纹的固定套内,锆管内表面与大气相通,外表面与排气相通,其内外表面都覆盖着一层多孔性的薄膜作为电极。氧传感器安装在排气管上,为了防止排气管内废气中的杂质腐蚀铂膜,在锆管外表的铂膜上覆盖一层多孔的陶瓷层,并加有带槽口的防护套管。在其接线端有一个金属护套上开有一孔,使锆管内表面与大气相通。当锆管接触氧气时,氧气透过多孔铂膜电极,吸附于二氧化锆,并经电子交换成为负离子。由于锆管内表面通大气,外表面通排气,其内、外表面的氧分子分压不同,则负离子浓度也不同,从而形成负离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。当扩散处于平衡状态时,两电极间便形成电动势,所以二氧化锆传感器的本质是化学电池,亦称氧浓差电池。其输出特性是,在过量空气系数。 ⑤爆振传感器爆振传感器用于检测柴油机有无爆振发生,它是柴油机集中控制系统中的重要部件。爆振检测可以有三种途径:一是检测汽缸压力;二是检测柴油机振动;三是检测燃烧噪声。目前较为常用的为振动检测。例如,磁滞伸缩式爆振传感器主要用于振动检测,它是一种电感式传感器。当传感器的固有振荡频率与柴油机爆振时的振动频率相同时,传感器输出 信号。
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