东风康明斯发电动力机服务培训.ppt

东风康明斯发电动力机服务培训 康豪公司简介 康豪机电工程有限公司是一家集产品开发、工程配 套、产品销售和服务为一体的经营实体。以运作东风康 明斯G-drive、特种发动机业务为主。 公司与东风康明斯、东风汽车工程研究院全面合作 ，依照G-drive相关国家标准、安全标准及排放标准对现 有产品升级换代。 康豪机电工程公司将面向市场，以用户最受欢迎的 规范市场行为，来运作东风康明斯G-drive 内容简介 o 近年来国内内燃机电站行业不断发展，对于发电类 动力机的需求强劲。东风康明斯发动机公司为了满足用 户对高品质发电动力机的需求，适应市场需要，开发推 出一系列东风康明斯发电动力机，它可于众多同为国际 品牌的斯坦福、马拉松、西门子、利莱森玛等发电机配 套，大量的应用于工矿、农林、通信、军事、国防、建 筑等领域。并以其体积小重量轻、结构紧凑、性能优越 赢得了广泛的市场赞誉。为了配合东风康明斯在非车用 市场的开拓，更好的服务东风康明斯发电类动力机用户 ，特就东风康明斯发电动力机的特点、调整维修做一个 简短介绍。希望能对从事发电机组调试维修的工作人员 及用户在保养维护工作中有一定帮助 。 发动机型号命名规则 6 B T A 5.9 - G 2 直列6缸5.9升B系列 增压中冷柴油发动 机 发电 用发 动机 G1表示发动机符合eqvISO8528-2标准中G1性能等级 如：稳态调速率8%（一般采用机械调速器） G2表示发动机符合eqvISO8528-2标准中G2性能等级 如：稳态调速率5（一般采用电子调速器） 发电类发动机调速特性 对同步交流发电机组而言，其频率特性指标主要有以下四项和柴油发动 机的调速特性相关 稳态频率调整率 （对于机组而言是频率降） oISO8528（GB/T2820）标准规定G1类电站标准为8， G2类电站 的标准为5% o机械调速器喷油泵由于结构特点和制造精度等原因最多只能满足6 ，这也就是为什么东风康明斯的机械泵发动机都标定位G1的原因 。油泵配用一体化电调泵可以达到1%甚至更好柴油机稳态调速率 （f）的计算公式为： o f-f1 of100% o f o式中：f 机组额定空载转速（频率） o f1 机组额定负载载时的转速（频率） 发电类发动机调速特性 o 调速率反映了发动机在外界载荷发生改变时，它具 有的稳定工作的能力。调速率越小，表示发动机的工作 稳定性越好，不会受外界负荷突变而使转速产生较大起 落。另方面讲，调速率是指在调速器作用下，发动机转 速与负荷之间发生变化的斜率。因此调速率与调速特性 曲线有直接联系，对于不同用途的发动机，对调速率的 要求显然是不同的，发电机组用发动机，由于电网频率 的需要，调速率越小越好，一级电站用机要求调速率不 大小1%，一般电站要求3-5%，对汽车用发动机上的调 速率，就要求比较大，一般可在10-20%之间. o 调速率的大小取决于油泵上调速器的结构和性能， 一般机械式调带器由于结构设计和制造精度的限制，调 速率不可能很小，同时往往又会出现“游车”问题。因此 对于G2级电站用发动机，就必须采用电控式调速器 。 发电类发动机调速特性 o稳态频率带 是在恒定功率时发电机组频率围绕某一平均值波动的包格 线宽度，用额定频率的某一百分数表示其值。 态频率带（转速波动率）可优于ISO8528标准G2级所规定的 1.5%指标 如图 发电类发动机调速特性 o瞬态频率偏差 o对于额定频率的突加载时的瞬态调速率和突减载时的瞬态调速率 oISO8528标准中规定 Clas s Droop % 频率降 Steady State % 稳态频 率波动带 Transient % OFF 百分百 突减 TransientMax. Load ON 突加 G182.51815 G251.51210 G330.5107 发电类发动机调速特性 o突加突卸电压曲线 发电类发动机调速特性 o频率恢复时间（频率稳定所需时间） 当负载发生变化时发动机由于符荷发生改变必定会发生短暂的转速 不稳定，当然在调速器的作用下将很快适应新的变化后的负荷。“ 频率恢复时间”就是考核发动机对负荷自动适应的快速反应能力。 按照ISO8528标准规定G2级电站应达到的标准为5S，东风康明斯发动机机实测一般 为3.5S。（当然，我们在一种特定设备上的测试难免会带有一定的局限性。） 发电类发动机调速特性 o小结： 发电机组调速特性的优劣不能只靠发动机的调速系统 o众所周知，发动机四大调速指标的良好实现也不完全由 发动机的调速能力所决定。除此以外，用户交流发电机 和发动机的对接方式，以及它们的同轴度偏差，电机的 励磁性能优劣，以及拖动负载的类型的差别，都会在很 大程度上影响这些指标。我们将协同用户一起来设法努 力实现。 柴油发电机组的额定功率 o发动机的额定功率一般是指在使用标准的燃油 、润滑油、冷却液的情况下，在标准的环境中 即：海拔1000m 环境温度25 相对湿度60 、1500r/min12小时连续运行功率（不包含风扇 等消耗发动机的净功率） o发电机组的功率是除去必要的独立辅助设备吸 收的电功率之外的发电机组端子处输出的有效 功率（GB/T2820） （海拔1000m、环境温度 40 、相对湿度60条件下） 柴油发电机组的额定功率 o发动机和发电机组的功率匹配原则 1 发电机组在匹配发动机的输出功率时，应计算客户整套设备需要 的电功率、必要的独立辅助设备需要的电功率和交流发电机的功率 损失(GB/T2820_2) 2 除了要求稳态功率外，应考虑因附加负载（如电动机）启动引起 的突然功率变化，因为他们影响发动机的输出特性和交流发电机的 电压特性。为此，发电机组制造厂应考虑用户预期连接的电气负载 和某一负载接受条件的任何特有性能。(GB/T2820_2) 3 发动机及发电机组超出ISO中规定的标准环境下运行时应该对功 率做出修正 柴油发电机组的额定功率 o发动机的使用功率 对于某种特殊用途，在现场条件下驱动交流发电及和一 些必要的独立辅助设备，并使发电机组输出额定电功率 所要求的发动机输出功率，应根据用户要求的环境状况 确定。 为了确保给连接的负载连续供电，驱动发电机的发动机 所输出的实际功率不大于使用功率。为了满足某些规定 的瞬时负载要求，驱动发电机的发动机应输出附加功率 。 柴油发电机组的额定功率 发动机的使用功率 除非发电机组厂家明示的备用发电机组，其它各类机组的额定输出 功率，发动机必须有能提供附加功率供调速用。（例如转变负载状 况和突加负载） 该附加的发动机功率通常为发电机组额定功率的10%，且不得向电 气耗电装置供电 同样是一个机型，发电机组厂家可以选择1500r/min额定转（50Hz） 或者1800r/min额定转速（60Hz），1800转时的额定输出功率将会 相对地提高。对于军用400HZ用户，发动机将在2000r/min的额定转 速下使用，这更有利于发挥本机型的能力。我们将会替用户匹配出 更高的功率等级 柴油发电机组的额定功率 o发电机组输出功率的种类 o备用功率（LTP）：没有过载能力（超负荷功率）每年最多只能以 80定功率运行200h，其中以额定功率运行时间不超过25h。 o基本功率（PRP）： n不限时运行。每250h运行期间发动机平均功率不超过额定 功率的70；每年以额定功率运行时间不超过500h；在12h运行 期间，能以110的额定功率运行1h；每年以110额定功率运 行时间不超过25h n限时运行。以额定功率运行时间不得超过750h；超过750h 后应以持续功率运行。这种功率比较适合负载比较恒定的场合 。 o持续功率（COP）：可以以恒定的额定功率运行，每年运行时间没 有限制，没有过载能力。 柴油发电机组的额定功率 o低负载运行 长期低负载运行会对发动机的可靠性和寿命造 成影响，甚至损坏发动机。 根据Cummins发动机公司的的有关试验证明，长期 低于额定功率的30%负载运行会直接导致发动机的损坏 。发电机组制造厂应该采取必要的措施限制这种情况的 发生。 o小结：发电机组功率和发动机功率的关系 由上面的阐述可以看出发电机组额定功率的标定取决于： 用户的使用环境、拖动负载的类型、机组的使用 方式、发电机组的额定频率、发动机的性能优劣，发电 机的性能优劣等因素，我们在分析时应该全面考虑这些 因素。 一般通俗来讲，发电机组的功率首先取决于驱动交流发电机的 柴油机的功率，然后减去柴油机驱动一些必要附件的功率消耗（如 风扇、直流充电电机、液压泵），然后减去柴油机与交流发电机中 间联结部分的机械能传递的损耗，最后乘以交流发电机本身的发电 效率，就得到了该机组所能达到的最大输出功率(理论值)。 当然，最终的功率标定要通过试验来确定，为了达到国标中对各 项指标的的要求（主要是为了满足某些规定的瞬时负载要求），最 终的标定功率至少要最大输出功率的90% 发电动力机的结构特点介绍 o东风康明斯发电类动力机是在原来车用发动机 的基础上根据发电机组的使用特点和性能要求 进行特殊配置的。主要是更改了： o燃油系统-专用电子调速器高压油泵、机械调速器高 压油泵、喷油器 o发电专用飞轮和飞轮壳 o进气系统-专用增压器、空滤总成 o取消空压机及液压助力泵 o专用发动机悬置 o发电专用转速传感器 发电动力机的结构特点介绍 发电动力机主要性能零件配置.xls 电子调速系统介绍 常见故障诊断排除 基础电工知识 发电动力机的结构特点介绍 o电子调速系统介绍 o东风康明斯电子调速系统主要采用用了美国GAC公司的 ESD5500E速度控制器+ACD175A-2电子调速器产品组 成，用来替代原来机械喷油泵上的机械调速器。 o电子调速系统的基本工作原理是ESD5500E电子速度控 制器利用改变电子调速器电流的大小来控制电子调速器 内部的电磁铁吸力，通过吸力的变化从而驱动高压油泵 油量控制齿调条运动达到控制发动机转速的目的。 1.泵体 2.GAC电 子调速器 3.连接板 电子调速器油泵分三部分组成： 泵体、连接板、电子调速器 电子调速油泵的大脑-速度控制器 GACESD5500E速度控制器调整和安 装 o起动前：首先检查接线是否正确，并拆去A、B接线， 测量执行器的电阻是否正确，如均正常，将这两根电线 碰触电瓶正负极，执行器应“啪”的一声推至最大油量位 置，断电时“啪”的一声回到零油量位;检查油泵齿条是否 自由活动且没有阻力。 o起动燃油的调校（Starting Fuel 电位器）：此电位器 设定发动机起动供油量的大小。在出厂时大约调校在中 间位置，顺时针=增加起动供油量，逆时针=减小起动供 油量。连接G-M，在未开机前先顺时针旋到底。待机组 调校好后再调校起动燃油电位器，从顺时针的最大值调 至逆时针的最小值，再将发动机起动，并在起动的同时 ，将起动燃油电位器作顺时针调校至发动机刚能起动运 行，反复起动机组及调较起动燃油电位器至最小的起动 排烟状态。 ESD5500E控制器各电位器作用 及调整顺序 ESD5500E控制器各电位器 作用 及调整顺序 o稳定（STABILITY 电位器）：（响应时间或积分控制）开始时 调较在中间位置，起动及调好设定的转速后，将增益电位器慢慢顺 时针调整至发动机不稳定，再慢慢逆时针调整至发动机运行稳定， 再进一步逆时针旋转增益电位器5-10度以确定稳定性能。（包括在 任何负载情况下） o增益（GAIN 电位器）：（灵敏度或比例控制）开始时调较在中 间位置，起动及调好设定的转速后，将稳定电位器慢慢顺时针调整 至发动机不稳定，再慢慢逆时针调整至发动机运行稳定，再进一步 逆时针旋转增益电位器5-10度以确定稳定性能。（包括在任何负载 情况下 ） o调速率调整（DROOP 电位器）：此电位器设定发动机的调速率 特性（并机时使用），在出厂时大约调较在1-5%范围内。（连接K- L后）顺时针转=增加调速率，逆时针转=减小调速率。此处可接一 开关，当机组并机使用时，调校此电位器使多台机组的调速率一致 ESD5500E控制器各电位器 作用 及调整顺序 o微分时间补偿（E1 E2 E3）：如果发动机增益小时快 速油车，请将跨接线E1-E2剪断；如果发动机慢速油车 ，请将一只电容焊接在E2（-）、E3（+），电容器为 15V1020mfd。 o超前/滞后电路开关（C1）：通常在ON位置，如果调 速器性能良好，但执行器快速跳动，将开关打到OFF。 o剩余频率抑制线路（C2）：通常在OFF位，若执行器 因为软接合引致不正常摆动，将开关打到ON。 ESD5500E控制器各电位器 作用 及调整顺序 o速度斜坡的调较（SPEED RAMPING 电位器）：此电位器设定 发动机从起动速度转换至额定速度的快慢。在出厂时大约调校在中 间位置，顺时针=延长转换时间（最慢约20秒），逆时针=缩短转换 时间。在未开机前先逆时针旋到底。待机组调校好后再将发动机起 动，并在起动的同时调节电位器至顺利起动且为最小的起动排烟状 态 o额定转速（SPEED 电位器）：此电位器设定发动机的额定转速 。在出厂时大约调较在1500转，顺时针转=增加转速，逆时针转=减 小转速。 o怠速（IDLE 电位器）：此电位器设定发动机的怠速。在出厂时 大约调较在发动机要求的怠速范围内，（连接G-M后）顺时针转= 增加转速，逆时针转=减小转速。此处可接一开关，转换发动机的 怠速与额定转速。 ACD175型电子调速器结构和 调整 ACD175型电子调速器结构和 调整 发电类发动机转速传感器- 3971944 发电类发动机转速传感器 o目前发动机上配装的转速传感器大多都是磁电 式传感器，如上图所示。由转速传感器累的永 磁体和线圈和发动机飞轮齿圈共同作用产生一 个交流电压信号（ AC 2V-6V） o 当轴旋转时带动齿轮旋转，根据电磁感应的 原理在传感器内部线圈的两端产生一个脉冲信 号，轴转动一圈时就产生在Z个电压脉冲信号， 根据下式： F(n/60)Z 式中：F为频率 Hz秒 n为被测轴转速 转分 Z为齿轮齿数 机械泵断油电磁铁的接线方法 小结： 电子调速系统真简单！ 简单总结一下电子调速系统的工作原理就是，转速传感器 将发动机的转速信号传输给速度控制器，速度控制器将 信号处理后模拟成发动机的转速，然后确认应该给电子 调速器（执行器）多大的电流，通过电磁铁的驱动将发 动机转速控制在设定值内。 例，当发电机组负荷突然增加，使发动机转速下降，速 度控制器通过转速传感器探知转速低于设定值就马上给 执行器增加电流，执行器电流增加磁力增大，将油泵油 量控制齿调向内推，加大油泵油量使发动机加速旋转直 到恢复到设定值，当然这都是一瞬间完成的。 维修发电类动力机用得上的小知识 -非专业电工的电工 知识 o直流、交流、 o电流、电压、功率 o功率因数 功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功 率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析 、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。 所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有 二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间 的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是 指平均功率，也称为有功功率，它等于 P=UIcos 非专业电工的电工知识 o 由此可以看出，电路中消耗的功率P，不仅取 决于电压V与电流I的大小，还与功率因数有关 。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性 质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差 为0，因此，电路的功率因数最大（cos=1）； 而纯电感电路，电压与电流的位相差为2， 并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压 与电流的位相差则为（2），即电流超前 电压。在后两种电路中，功率因数都为0。对于 一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间 。 非专业电工的电工知识 o对于电力设备，电压与电流额定值的乘积，称 为这台设备的额定视在功率S即 SUI o也称它为设备的容量，对于发电机来说，这个 容量就是发电机可能输出的最大功率，它标志 着发电机的发电潜力，至于发电机实际输出多 大功率，就跟用电器的功率因数有关，用电器 消耗的功率为 P=Scos 非专业电工的电工知识 o按功率计算电流 o电流的大小直接与功率有关,也与电压,相别,力率(又称功 率因数)等有关。一般有公式可供计算,由于工厂常用的 都是380/220伏三相四线系统,因此,可以根据功率的大小 直接算出电流。 o以380/220V三相四线系统中的三相设备为准,计算每千瓦 的安数 o电压380/220 伏系统每KW，电力加倍，电热加半。单相 千瓦，4 . 5 安。单相 3 8 0 ，电流两安半。 非专业电工的电工知识 o“电力”专指电动机.在380V三相时(力率0.8左右),电动机 每千瓦的电流约为2安.即将“千瓦数加一倍”(乘2)就是电 流,安。这电流也称电动机的额定电流. 【例1】5.5 千瓦 电动机按“电力加倍”算得电流为11 安 ， o电热是指用电阻加热的电阻炉等。三相380V的电热设备 ,每千瓦的电流为1.5安.即将“千瓦数加一半”(乘1.5)，就 是电流,安。 【例2】15 千瓦电阻炉按“电热加半”算得电 流为23 安 非专业电工的电工知识 o这口诀并不专指电热,对于照明也