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【故障】康明斯柴油发电机组电气控制系统故障分析

导读

康明斯机组的电气控制部分特别是直流电路部分比较复杂,维修工作人员会经常遇到此类故障,本文以与康明斯6CTA8.3 G2 型柴油发动机配套的P52.28.26a 型配电箱为例,归纳一些有代表性的电气系统故障,与同行交流。

一、电气控制系统工作原理

P52.28.26a 型配电箱采用了T-P柴油机引擎控制器(TP表)和 ESD5500E 电子调速控制器(DT),该配电箱在P52.28.26 型配电箱的基础上增加了电子调速控制器和过、欠压保护电路,调速性能更加理想,保护功能更加完善。

图1为该型配电箱的直流电路原理图,图中虚线框部分为备用电路。

配电箱有常用和应急两套控制电路,图1中的SA3即常用和应急控制电路的转换开关。

常用控制电路主要由TP表、传感器和控制电路等组成,电路原理如图2所示。

电源通过 SA3 的 c1,a1 端 向 TP 表内部提供控制电路。

按下启动按钮时,TP 表的 6 端、7 端输出低电平,继电器 J1,J2得电。

J2 常开触点闭合后接通启动电路;J1 得电时,触点闭合,DT的 F 端得电。

同时,DT 的 C,D 端接收到安装在飞轮上的转速传感器的输出信号,调速器开始工作。

此时,M 端通过延时继电器 KT1的常闭触点得到低电平,A,B 端输出怠速工作电流,柴油机油门在直流比例电磁铁的作用下保持在怠速位置。

当转速为300r/min或TP表设定的转速时,6端的内部电路断开,J2 失电断开启动电路,柴油机启动过程结束。

此时,5端输出低电平,KA6 得电,触点闭合,KT1 得电,经过设定的延迟时间后,常开触点闭合,使 TP 的 7端始终保持低电平,保证 DT 有一个更可靠的工作电源。

同时,常闭触点断开,DT 的 M 端恢复原电位,A,B 端输出额定转速工作电流,柴油机进入额定运行状态。

TP表收到停机信号后,5 端和 7 端的内部电路断开,KT1,J1 失电,触点断开,DT 失去工作电源,直流比例电磁铁在复位弹簧的作用下将油门拉至停机位置,柴油机停机。

出现紧急状况时,可以采用应急控制电路,其原理如图 3 所示。

此时,SA3 的 c1 与 b1,c2 与 b2 分别接通(TP 表无工作电压),DS 为应急控制开关。

启动时,DS 的 1,2,3 端均接通;工作时,1,2 端接通。

电源通过 DS 的 2 端和急停按钮的常闭触点向 DT供电。

图3 中的 SA4 为怠速、全速转换开关。

SA4 闭合时,柴油机工作在怠速;SA4 断开时,柴油机进入额定工作状态。

将 SA3 旋至停机或按下急停按钮时,DT 失电,柴油机停机。 

二、典型故障分析

1、启动马达烧坏

在对一台不能启动的机组进行维修时,发现马达烧坏,经检查排除了机械方面的原因,于是将故障锁定在启动电路及其控制部分。

出现该故障的原因主要是马达在柴油机启动后仍通电而导致其烧坏。

经过测量发现 DS 损坏,即 DS 置于工作状态时,1,2,3 均接通。

初步判断是由于其内部绝缘层损坏,导致马达一直通电从而烧坏启动马达。

由于柴油机的启动电路工作时,电流较大,因此在日常维护中应对相关继电器及触点重点检查,特别是启动次数较多的机组。

另外,在柴油机的启动过程结束时,应注意观察马达是否脱开,从而防止此类故障发生。

笔者根据实际经验总结了一些造成马达烧坏的故障原因,如表 1 所示。

2、常用系统不能启动

某发电机组的应急控制电路工作正常,而采用常用系统启动时,TP 表正常,马达转动,但柴油机转速超过300 r/min时自动停机。

经过分析可知,出现该故障的原因主要是 DT 的电源在启动过程中断开,或者是转速传感器的信号没有输入。

启动时测得 DT 的 F 端的电压为 24 V,但转速达到 300 r/min时,电压为零,说明 J1 的常开触点断开。

由于 TP 表无故障,所以将故障锁定在继电器 J1 的接线上。

最终发现 T5,T7 端子接错而导致柴油机转速超过 300r/min 时,TP 表 6 端输出高电平,J1 失电,DT 没有工作电源,所以自动停机。

出现该故障的原因主要是TP 表的 6,7 端是通过接插件分别与 T5,T7 连接(KT1 常开触点的一端与 TP 表 7 端连接后通过接插件与 T7 连接),维修时由于疏忽导致接线错误造成该故障。

表2 所示为对常用系统不能启动的原因进行的归纳总结。

3、柴油机转速不稳

某机组启动后出现转速时高时低,始终达不到额定转速的现象,调整转速微调电位器 RP3 时,故障依旧。

通过检查、测量发现转速传感器正常,DT的电源稳定,KT1 触点正常,说明故障出现在 DT 内部或者 RP3 上。

断线测量 RP3 时,发现其阻值较大,初步判断是由于机组长期不用而造成其内部氧化,所以 DT 的 G,J 端电压信号不稳,从而导致转速不稳。

反复转动 RP3 旋钮后再开机,故障排除。

三、注意事项

(1)TP 表在设置参数后,要开机运行 5 min 左右,TP 表完成参数存储后才能进行下一步操作。 

(2)由于充电发电机的输出电压不稳定,而且有很多尖峰、毛刺,所以柴油机在工作中不允许断开接地开关,以免损坏 TP 表和电子调速控制器的内部电路(蓄电池会吸收尖峰、毛刺)。 

(3)继电器 J1,J2 和 J3 等是一个单独的电路板,其它电路通过接插件与其连接。

柴油机在工作时,接插件可能会由于振动而松动,因此,在日常维护中要加强对该部分电路的检查。

表3 给出了传感器的阻值以及额定转速时 DT的部分端子电压。

四、结束语

康明斯发电机组的电气控制系统自动化程度较高,控制电路较复杂。

故障主要包括接线错误,传感器失效和器件损坏,从而导致 TP 表、DT 没有工作电源,或者相应的继电器不动作等,造成机组不能正常启动。

在实际中应根据故障现象由易到难的顺序通过检查、测量,最终排除故障。

转自:船舶讲武堂

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