康明斯發(fā)動機工作原理

【專家解說】：柴油發(fā)電機組維修后，必須檢測其性能。試驗流程一般是調(diào)節(jié)機組負載，使其在不同的功率點上穩(wěn)定運行一段時間，實時測試其機組參數(shù)是否異常。通常用以下幾種方式來模擬柴油發(fā)電機組的負載，第一，用水阻；第二，用于阻；第三，采用并列方式把柴油發(fā)電機組的功率回饋回電網(wǎng)。采用水阻作負載與采用干阻作負載相比有以下的優(yōu)點：價格便宜，負載調(diào)節(jié)連續(xù)，但由于試驗過程中水溫上升，因而負載變化較大，為了保持負載穩(wěn)定，必須調(diào)節(jié)極板吃水深度或者及時補給冷水，以保持水溫恒定，因此必須有溢流與充流裝置。采用干阻相對而言負載較穩(wěn)定，但價格昂貴。采用第三種方式雖可以節(jié)能，但受電網(wǎng)許可的限制，并且若采用準同期方式并列，需要檢測電網(wǎng)側(cè)與待并機組的電壓幅值、頻率與相位，還要加一些如逆功率等的保護裝置，系統(tǒng)相對復(fù)雜。因此，采用水阻是一種經(jīng)濟合理的方案。 　　采用水作負載是在一個盛水的圓形容器里，相隔120°垂直插入三相極板，如圖1所示。為了保證三相負載均勻，每一組極板又分為A、B、C三相，其板間間距均為d。試驗表明，負載的大小與極板吃水面積S、水的電導(dǎo)率成正比，與極板間距d成反比，為了能調(diào)節(jié)負載的大小，圓形容器頂上設(shè)有提升極板用的交流異步機，異步機正轉(zhuǎn)時，極板下降，功率增大；反轉(zhuǎn)時，極板上升，功率減小。異步機轉(zhuǎn)速控制采用富士變頻器FVR022G7S-2。 1、測控系統(tǒng) 　　圖2是測控系統(tǒng)的原理圖。采用PC586系統(tǒng)微機作主控器，用C語言編程，32通道12位A/D加上一路12位D/A板，用于對模擬量采樣和控制變頻器的頻率；定時/計數(shù)器板，用于測頻和設(shè)置啟動采樣時間；16路輸入輸出I/O板主要控制柴油機的啟停、怠速/額速運轉(zhuǎn)、加載、減載、負載斷路器的合/分鬧、報警以及對發(fā)電機繞組溫度過高和極板位移上下限的狀態(tài)進行監(jiān)測；它們都采用ISA總線標準。 　　要檢測的主要參數(shù)有：三相電壓額定值400/230V，三相電流額定值580A，功率額定值300KW，勵磁≤30V，油溫82~107℃，水溫74-91℃，油壓3.53~4.97ks/cm2（1KVcd=9.807KPa），進氣壓≤3kg/cd，排溫≤800℃，環(huán)境溫度0~50℃，以及柴油機轉(zhuǎn)速（1500±15）r/min。 微機按上面的次序依次對模擬量采樣，對檢測的數(shù)據(jù)進行處理、存檔，對結(jié)果進行分析，實時診斷故障，本文主要介紹其測控部分。 　　1.1倍號檢測及變換電路 　　為了能測出電壓波形，用跟蹤型交流電壓傳感器對發(fā)電機相電壓取樣，電流信號由CT把一次側(cè)電流變?yōu)?A量程的電流，通過小電阻取樣，再經(jīng)精密檢波電路、放大電路后送νD板，如圖3所示。柴油機轉(zhuǎn)速通過測頻算出。其余信號經(jīng)變送器變?yōu)楹线m的直流量后接入A/D板的輸入通道。 　　1.2同步信號 　　A相電壓傳感器信號經(jīng)過零比較器后變?yōu)槿鐖D4所示的方波，經(jīng)光隔后接在PC機中斷控制器IRQ10端，其上升沿向PC機申請中斷，作為系統(tǒng)同步信號。在系統(tǒng)中它具有以下幾個方面的作用：①提供了一個基準的參考點，使采樣的電壓波形顯示穩(wěn)定；②與定時/計數(shù)板上8253配合使用，可便于測出電壓頻率；③引人同步信號后，便于對模擬量進行n（n≥1）個整周波測量，可有效地消除干擾信號的影響。 　　1.3模擬量采樣 　　定時/計數(shù)板上8253通道2工作在方式0，以設(shè)定采樣周期。同步信號上升沿第一次引起中斷時，啟動定時器工作，以后每隔4個周期同步一次，如圖5所示。定時時間到時，其OUT2輸出一個由低到高的跳變信號，通過IRQ12端申請中斷，在中斷服務(wù)子程序中對模擬量輪流采樣。為了縮短中斷服務(wù)程序的代碼，減少中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時間，在中斷服務(wù)程序中只采集數(shù)據(jù)，而把采樣碼的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存盤和其他一些處理工作放在外面進行，因此設(shè)置一個公共數(shù)組a[]，中斷采集的采樣碼放其中，當前存放數(shù)據(jù)的位置由指針Pa指示，一個數(shù)據(jù)存放后指針加1，由中斷服務(wù)程序維護組a[]指針，14個模擬量采樣完后重新啟動定時器。數(shù)據(jù)存放的格式如圖6所示。 　　為了消除系統(tǒng)頻率波動的影響，提高系統(tǒng)的測量精度，采用4個整周波滑動平均值濾波法。第4次同步信號到來時，Pa指針的值賦予pa_end指針，然后Pa又指向初始位置，這樣，就可以求出每個模擬量實際采樣點數(shù)m為 　　1.4電壓有效值計算 　　根據(jù)定義，交流電壓真有效值為