關于ESC1000A調速器油量位置反饋信號丟失的研究

張朋+杜江

【摘 要】論文針對ESC1000A電子調速器的油量位置反饋信號丟失故障，分析此故障對柴油發電機空載及并網特性的影響。根據實際應用經驗，制定了調速器詳細的維護策略。

【Abstract】This paper analyzes the influence of the loss of oil position feedback signal of ESC1000A electronic governor on no-load of diesel generator and grid-connected characteristics. According to the practical application experience， the detailed maintenance strategy of governor is worked out.

【關鍵詞】ESC1000A電子調速器；油量位置；反饋信號

【Keywords】ESC1000A electronic governor； oil position； feedback signal

【中圖分類號】TM31 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0143-02

1 引言

孚創ESC1000A型電子調速器具有結構簡單、性能可靠、操作簡便、易于功能擴展、高性價比等特點，目前較為廣泛應用于船舶行業以及國內新建核電機組中小型柴油發電機的調速控制。在發電機組多年的安裝、調試、運行中，出現過因調速器相關故障而導致發電機無法啟動或啟動超時、轉速波動、發電機自動停車、發電機超速等現象。本文針對油量位置反饋信號丟失這種故障類型進行介紹，分析此類故障對發電機空載、并網工況的影響，并提出調速器全面的維護策略。

2 ESC1000A型電子調速器介紹

ESC1000A型電子調速器為全電式、單脈沖、位置雙閉環結構，具有無差或有差調節（一般應用為DROOP模式投入）、轉速遙控設定、高低速自動轉換、最大供油量限制和緊急停車等功能。調速器通過轉速環及油門位置環實現雙閉環轉速控制。轉速環為PID控制，其中I固定不可調，PD可通過面板上的“微分”“增益”電位器進行調整。位置環為PI控制，出廠時P、I參數已固定好，不可調。

Droop功能可以使柴油機機械特性變軟。在droop調節模式下，柴油發電機速度隨所帶負荷的變化而變化，負荷增加，轉速下降，即犧牲轉速帶動負載。

如圖1所示，其中1、2引腳為電源電壓DC24V；3、4引腳輸出直流信號，驅動執行器，帶動高壓油泵內部齒條，從而控制油門開度；5、6引腳連接轉速傳感器；7、8功能為實現高低速切換；9、10引腳外接滑動變阻器，用來調節柴油機轉速；11、12引腳短接，是將執行器開度開到最大，一般作用是在調試初始時，檢查開度最大時，執行機構帶動的齒條與頂端的距離；12、13、14引腳是執行器的位置反饋。低速設定值為柴油機怠速值，待溫度、潤滑油壓力滿足要求時升為高速。

3 油量位置反饋信號丟失的影響分析

油量位置反饋故障信號丟失，將直接對發電機空載和并網特性產生嚴重影響。

3.1導致空載波動

油門反饋回路出現斷線，將會導致位置環存在偏差，齒條向減小偏差的方向移動，轉速發生變化。此時轉速環根據轉速反饋重新輸出一個油門開度設定值，由于位置環偏差一直存在，結果又導致齒條動作，轉速發生變化，如此循環，結果就是在當前PD條件下產生周期振蕩。

我們可以通過參數錄波曲線分析發現，在空載啟動過程中，位置反饋電壓變化非常小，基本上處于不變的狀態，這將導致發動機下垂特性變硬，轉速波動率變大。

微調小增益可以降低調節速度，超調變小，轉速趨于穩定。

3.2 導致柴油發電機并網自動升功率，過載保護動作

發電機并網后，柴油機發電機轉速跟隨電網頻率變化與電網保持一致。正常情況下，空載至并網帶載時瞬態變化產生的轉速差通過速降補償回路來進行補償。

油量位置反饋信號的丟失，使得速降補償回路失效。導致調速器通過開大油門來彌補轉速差，由于并網特性影響（發電機轉速不變），該轉速差一直存在，油門就不斷地加大，發電機一直處于自動升功率狀態，最后觸發過載保護動作跳閘。

4 調速器的維護策略

調速器相關的故障，特別是油量位置反饋這類故障，對于柴油發電機產生的后果較為嚴重。在調試、運行等相關實踐中，通過經驗積累制定出了針對ESC1000A調速器的詳細維護策略，如下：

①檢查調速器靜態電流（消耗電流）標準≤60mA 。

試驗方法：在調速器上電狀態下在調速器1端或者2端串入一個電流表，檢查調速器靜態電流，以檢測調速器內部是否出現短路/斷路之類故障。

②驗證調速器啟動頻率（調速器開始工作對應頻率），標準50～120HZ。

試驗方法：在5、6端用信號發生器模擬一個較低轉速，逐步增加頻率，直到齒條開始動作時對應的頻率，也可通過測量執行器輸出來驗證。

③高低速設定檢查，低速一般在950～1050RPM，高速為額定轉速。

試驗方法：對于低（高）速設定，手動將調速器置低（高）速模式，用信號發生器模擬950～1050轉（額定轉速）的轉速，然后測量上下方測量引腳的電壓，須符合U設定=U基準±0.01V，否則調整低速（高速）設定電位器直至符合要求。

④檢查高低速轉換時間，7±1S。

試驗方法：先將調速器置到高速，并模擬1500轉的反饋轉速，油門齒條會開到某一位置，此時手動切換為低速，此時油門往回拉然后停止，記錄齒條動作的時間。

⑤油門位置反饋電阻線性檢查：手動推動執行器連接桿，測量反饋電阻，阻值應該平滑變化，無斷點。在停機狀態下13/14端電阻應該在150-200歐左右，油門最大時13/14端電阻應該在2.4K左右。

⑥執行器線圈內阻檢查，標準為2.2～2.6歐姆。

⑦執行器線圈與電位器對外殼絕緣度檢查，標準為≥500MΩ。

⑧最大油量限制電流，一般設置為2A，要求≤3A。

試驗方法：在調速器3端或者4端（執行器輸出）串入電流表，短接11/12端，模擬油門最大開度，調整最大油量電位器，調到2A即可。

⑨齒條最大行程 >14mm。

試驗方法：短接11/12端，模擬油門最大開度，齒條頂到頭，然后斷開11/12短接線，油門拉桿回收，記錄該過程中齒條的位移量（這里需要保證油門最大時，齒條并未完全頂到柴油機本體，也就是油門最大時齒條連桿跟柴油機本體還有一點縫隙，證明這是在限制油門后的最大行程）。

5 結論

油量位置反饋故障可造成轉速波動，同時執行器位置反饋故障導致速降補償失效，在并網時會導致功率自動上升。按照制定的調速器維護策略對ESA1000A電子調速器進行維護，在實踐的檢驗中證明是實用和有效的，基本可以保證調速器的正常運作。