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柴油发电机的控制系统原理如何分析 6BT型柴油机中冷型采用的是水对空中冷类型。它由中冷器壳及中冷器芯等组成。中冷器壳由铝板模压而成。中冷器壳分为中冷器盖和中冷器体两部分。中冷器盖通过进气岐管与空气压缩机相连，中冷器还进气岐管与气缸盖进气口相连。中冷却芯由铜合金管子组成。发电机冷却液从中冷器后端的进水街头进入中冷器芯中，然后由前端出口流向节温器。空气由增压器压送到中冷器，流过中冷器受到冷却液的冷却，降温后而进入气缸。现在智能控制系统的使用已经大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，柴油发电机组的控制系统就像发电机组的心脏，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现的呢？ 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在CPU上进行实现。为了实现的数字励磁控制，需要得到实时、的电量数据，而要获得实时、的电量数据，则需要采用交流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个5V的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±12V的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个+24V的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组DC电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向CPU提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实现同步等间隔采样的原理图，在相位比较器PD、低通滤波器LP、压控振荡器VCO构成的锁相环内加入n分频器，输入为被测信号的频率，作为锁相环的基准频率，输出 为采样频率。经n分频后与相比较，根据锁相环工作原理，锁定时/n=，即：=n。由于锁相环的时跟踪性，当被测信号频率变化时，电路能自动快速跟踪并锁定，始终满足=n的关系，即采样频率为被测信号频率的整数n倍，从而实现一周内等间隔采样n点。此外，还可将分频系数n为程序控制，则可根据不同频率的被测信号及CPU、A/D转换器的速度，动态改变n值，以达到 的效果。 柴油发电机组控制系统的工作原理和算法很复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来实现。柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路，励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 四、对继电保护装置的要求 继电保护装置是确保供电，保护电气设备而装设的，因此，对它的要求是：动作要迅速当供电系统或电气设备发生故障时，继电保护装置动作时限应短，迅速切除故障，以减轻被保护设备的损坏程度，阻止故障的蔓延。对于电气元件，如果短路电流通过时，产生的热量与短路电流的平方和电流通过的时间成正比，因此，保护装置切除得越快，产生的热量就越小，设备就不易损坏。灵敏度要高灵敏度是指保护装置对其保护范围内的故障或工作状态不正常的反应能力。灵敏度越高，故障发觉和切除就越早，从而对系统和设备的破坏就越小。可靠性要高可靠性是指装置本身应能可靠地工作。在正常运行或不属于它保护范围的故障，不应误动作，而属于它保护范围内的故障，不应拒绝动作。因此，保护装置的可靠性很重要，否则，它本身就可能是产生和扩大事故的根源。

发电机无触点点火系统之所以应用较广是因为这个原因 无触点磁电机点火系统 无触点磁电机点火系统是通过触发线圈（传感器）获取触发电流的，通过控制晶体管或晶闸管来控制点火线圈初级电流的通断，使次级线圈产生高电压。无触点磁电机点火系统又称为磁电机半导体点火系统，简称PEI。无触点点火系统无需保养，成本不高，技术上也不复杂，所以应用较广。现在的小型柴油机几乎全部都使用这种无触点磁电机点火系统。 无触点磁电机点火系统按照点火能量储存方式的不同，可分为电感式和电容式两种。目前，在小型柴油机（摩托车和柴油发电机组）上广泛使用的是电容式。电容式点火系统是以磁电机为电源，将点火能量储存在电容器中的点火系统，简称CDT点火系统。根据触发线圈结构形式的不同，CDT点火系统又分为带触发线圈的CDI点火系统和不带触发线圈的CDI点火系统。下面以带触发线圈的CDT点火系统为例讲解无触点磁电机点火系统的工作原理。 电容放电无触点磁电机点火系统主要由磁电机、电子点火器、点火线圈和火花塞等组成。 （1）电机 磁电机是永磁交流发电机的简称，它是点火系统和其他用电设备的电源。磁电机是借 磁铁转子绕定子旋转时，使固定在定子上的线圈切割磁力线而发电。根据转子和定子的相互位置，磁电机可分为如下两种类型：内转子式磁电机和外转子电机。 摩托车和机组等用的磁电机转子常与飞轮做成一体。常用的四极外转子装在飞轮内，在飞轮上固定四块尺寸、形状相同，用铁氧体材料制成的磁铁，并沿径向充磁，相邻磁铁的极性相反。飞轮体为导磁良好的低碳钢，是磁路的组成部分。 在作为定子的底板上固定着充电线圈、触发线圈和信号、照明线圈等。充电线圈向点火系统电子点火器中储能电容器充电。触发线圈输出触发脉冲送出点火信号。信号、照明线圈分别向摩托车信号系统和照明系统供电。 四极外转子磁电机，转子旋转180°，穿过定子线圈铁芯的磁通和产生的感应电动势变化一个周期。也就是说，转子每转一周，线圈上的磁通和感应电动势变化两个周期。 （2）电子点火器 电子点火器的全部电子元件通常都封装在一起。其工作过程可分三个阶段：充电、触发和放电。 ①充电 充电线圈的感应电动势是正、负交变的。当其电动势在图示的上端为正时，经二极管向储能电容器充电到所需的点火电能。在充电回路中，点火线圈的匝数少，电感不大，它对电容器充电没有明显的影响。 磁电机在低速段，随着转速的升高，充电线圈的电动势增大，电容器上的端电压迅速上升。在高速段，虽充电线圈电动势继续增大，但由于充电时间缩短和充电线圈中的自感电动势增加，电容器上的端电压反而下降，这对点火系统的高速性能不利。 采用小容量的电容器可提高点火系统的高速性能。因为电容器的充电时间常数与电容器的容量成正比。减小电容量，可以减小充电时间常数，加快电容器的充电，电容器端电压得以。当点火开关闭合时，则充电线圈搭铁，电容器不能充电，点火系统停止工作。 ②触发 来自触发线圈上的电子点火器的触发信号通过由触发线圈电动势的正端一二极管VD2一限流电阻R1—R2、C2组成的高通滤波器（使触发电流更陡一些）一曰日日闸管SCR控制极（和R3）一触发线圈电动势的负端的触发电流，使晶闸管SCR导通。限流电阻R1的作用是限制触发电流，使其不超过晶闸管的允许值。分流电阻R3用以调整并稳定触发电流。二极管VD2阻止触发线圈L4的负脉冲加于晶闸管SCR控制极上。为满足柴油机在启动等低速时的点火要求，触发线圈L4的匝数较多。 ③放电 晶闸管SCR触发导通时，电容器上的电能经晶闸管SCR阳极、阴极向点火线圈初级绕组Ll迅速放电，点火线圈铁芯磁通迅速变化，在次级绕组上感应出使火花塞产生电火花的高压。 点火提前角由飞轮、曲轴及充电线圈、触发线圈的相互安装位置决定。对四极外转子式磁电机而言，飞轮旋转一周，充电线圈、触发线圈产生两次正脉冲，电容完成充、放电两个循环，晶闸管导通两次，火花塞跳火两次。对于二冲程柴油机来说，有一次是多余的，但没有坏处，因为它是发生在排气冲程。但对四冲程柴油机来说，则产生4次点火，有3次是多余的，这些多余的跳火会影响柴油机的正常工作。为此，常在飞轮外边缘安装单独的触发线圈的磁铁，使触发线圈在飞轮旋转一圈中产生一个脉冲，火花塞只跳火一次。 电容放电式点火系统能产生快速上升的高电压；能有效地抑制高压点火电路中诸如火花塞积炭污染出现的电气故障；在高转速，触发脉冲电压升高，晶闸管控制极触发电压提前到达，晶闸管提前导通，点火可自动提前，这使电容放电式点火系统在高速范围能产生一个稳储能量，增大点火电压和点火能量。其主要缺点是电压上升快产生过大的无线电干扰；放电时间短，火花持续仅0.1~0.3ms，不能保证混合气特别是稀混合气的完全燃烧，不但增加了有害气体的排放量，而且恶化了燃油经济性，所以其使用范围受到较大限制。

只有正确的操作和保养才能减少柴油发电机气缸套的异常磨损 柴油发电机气缸套磨损的形式多样而复杂，主要有：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损和穴蚀等，通常是几种磨损形式同时存在，互相影响，相互作用，从而加剧了气缸套的磨损。柴油发电机气缸套异常磨损与操作、保养方法有很大关系，只有保持正确的操作和保养方法，才能有效减少和柴油发电机气缸套的异常磨损，延长使用寿命和大修间隔期，降低使用成本，提高企业的经济效益。 气缸套异常磨损的原因分析：气缸套的磨损分为正常磨损和异常磨损。正常磨损是在正常工作条件下所发生的磨损，一般分3个阶段，即：初始磨合期、稳定磨损期和后期急剧磨耗期。正常磨损的磨损率较低，一般为0.01～0.08mm/1000h；异常磨损率则达到10～15mm/1000h。根据维修经验分析，在灰尘多的环境下工作的柴油发电机的气缸套异常磨损主要与下列因素有关： 1.操作不正确造成的气缸套异常磨损分为以下几类： 超速超负荷作业：柴油发电机超速运转时，活塞运动速度加快，缸套和活塞环间摩擦表面温度随速度增加而升高，当缸套表面温度升高至200℃左右时，缸套表面润滑油膜遭到破坏，摩擦状态也由边界摩擦变为干摩擦。同样，超负荷作业时，进油量增多，燃烧室内空气充量相对较为不足，造成燃料燃烧不完全，导致排气温度高，缸套表面温度随之上升，润滑油膜被烧蚀、破坏，使摩擦面间润滑不良，产生干摩擦。燃烧不完全和润滑油被烧蚀，使缸套表面积炭增多，产生了磨粒磨损；同时润滑油的高温扩散性差，易产生高温腐蚀。因此，长期超速超负荷作业，缸套异常磨损特别严重。 频繁变换工况：当发电机在变换工况下运行时，如启动、停机、变负荷等，缸套和活塞环表面间的润滑油膜会随之发生变化，容易使缸套磨损。 为以下几类： （1）“三滤”未清洁或失效而没能及时更换：烟尘主要含有石英砂等，柴油发电机在含尘量较多的环境中作业时，灰尘易随着空气经进气系统带入气缸中。此外也有可能是污染了灰尘的机油和燃油一道进入发电机。当空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器因灰尘堵塞而未清洁或失效而无及时更换时，灰尘就较易进入发电机，这些尘埃进入摩擦面后，由于硬度比摩擦面高，引起磨粒磨损。有试验表明，当磨粒直径在30m左右时，所造成的磨粒磨损为剧烈，而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨损则较轻微。在弗列加滤清器过滤效果良好的情况下，弗列加滤清器一般能过滤掉10m以上的磨粒，因此经常清洁弗列加滤清器和及时更换失效的弗列加滤清器，对减少磨粒磨损有很大作用。 （2）冷却水温度太低或太高：冷却水温度过低，则因燃烧生成的二氧化碳、硫的氧化物容易与凝结于缸壁的水滴结合成碳酸、硫酸和亚硫酸，对缸壁造成严重的酸腐蚀；同时温度低，燃料不能完全燃烧，一部分成为废气排出，一部分则渗入并破坏缸壁的润滑油，导致摩擦面间润滑不良，磨损加剧。冷却水温度太高，则使润滑油养化严重。有试验表明，温度每增加10℃，氧化速度将增加一倍，因此，缸套壁温度过高，润滑油膜氧化速度进行得很快，此时润滑油粘度降低，油膜容易破坏，加剧磨损，根据对许多柴油机的试验表明，冷却水温度在75～80℃为宜，此时磨损量较低；另外，润滑油在高温氧化后生成的积炭使摩擦表面产生磨粒磨损，使磨损更加严重。造成冷却水温度太低和太高的原因主要有：发电机频繁开开停停或启动时节温器失效致冷却水始终未能进行小循环使冷却水温度太低。水箱水量太少，水泵风扇皮带太松致风扇风力不足；冷却水道堵塞水流不畅，水箱冷却片污物多致散热差；冷却水道渗入高温气体；润滑油变质缸套积碳散热差、磨损严重等，均会造成水温偏高。 （3）燃烧室内积炭多：柴油发电机运转一段时间后，就会在活塞顶、进排气门、气缸盖的燃烧室上面积聚一定数量的积炭，若没有及时清理，这些积炭就会在摩擦面间形成磨粒，使摩擦面产生磨粒磨损；同时因积炭造成表面散热差，导致磨擦面间表面温度升高，降低润滑油的润滑性能，也同样加剧了气缸套的磨损。 （4）润滑油变质：润滑油变质后对金属表面的吸附力和分散力下降，从而使有腐蚀磨损表面更加严重，表面摩擦状态也由于润滑油的变质而粘度下降，容易破坏润滑油膜，使表面磨损加大，对此，应定期更换润滑油，确保表面处于良好润滑状态。 为防止气缸套发生类似上面的异常磨损，应做好以下几点措施： 1）柴油发电机启动后，应适当地慢转一段较短时间，待温度升高后，再带负荷工作；柴油发电机在带负荷工作时转速应均匀，不应在超负荷情况下工作，工作温度要保持在规定的范围内，不可过高或过低； 2）按时清洁更换失效的空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器；按不同季节更换不同的润滑油，定期添加或更换油底壳的润滑油；定期清洁活塞顶、气门及气缸盖上的积炭；经常清洗水箱，清通冷却水道，检查、调整风扇皮带，检查节温器性能，失效应及时更换。 3）发现柴油发电机有故障时要及时排除，避免因小故障而造成大的损失；