一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置的製作方法
2023-06-02 18:53:41
專利名稱：一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於精密電站柴油機的轉速自動控制領域，特別涉及一種精密電站用柴油機在運行和負載突變情況下的轉速自動控制系統。
技術背景柴油機穩定運行的基本條件是輸出力矩與外界負荷力矩相互平衡，而其輸出力矩主要是通過改變循環供油量加以調整的。由柴油機的速度特性可知，其扭矩相對轉速的變化關係較為平坦，適應性係數比較低。因而，柴油機的轉速受外界負荷的影響很大，由於外界負荷的變化常常是不可預料的，不可能靠人為控制供油量來適應負荷的變化，因而必須配備自動調速系統。當負荷升高使得轉速下降時，在調速系統作用下增加循環供油量，使轉速上升回到給定轉速，保證柴油機按設定轉速穩定運行，反之亦然。一臺柴油機電站性能的優劣，在很大程度上取決於其調速系統是否完善。柴油機轉速是通過調速器控制完成的，調速裝置輸出的控制信號通過電磁執行器控制柴油機噴嘴油門的位置，即通過控制單位時間內進入氣缸的燃油量來實現的。精密電站柴油機轉速的穩定直接關係到電站輸出交流電頻率的穩定。對於柴油發電機組而言，發動機調速系統性能的好壞是決定整個發電機組電氣性能指標(如頻率特性及帶載能力)的核心部件，因此調速裝置是柴油機正常工作必備的配套件之一
實用新型內容
本實用新型的目的在於給精密電站的柴油機提供一種全數字式電子調速裝置，適應精密電站轉速控制要求，轉速調節快速、準確、電站性能指標高，性能可靠。本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，包括與柴油發動機相連接的轉速傳感器和電磁執行器；所述轉速傳感器與主控計算機連接，所述主控計算機通過光電隔離電路與電磁執行器連接；所述主控計算機上連接有微計算機和外圍電路；所述電磁執行器包括伸縮杆。所述電磁執行器通過固定螺栓安裝在柴油機的擋板上，擋板一端通過執行器支撐杆與柴油機固定。所述電磁執行器的伸縮杆與U型插件固連接，U型插件與球頭軸承連接，球頭軸承通過連接銅螺杆與球頭軸承連接，球頭軸承與柴油電站油門手柄連接。精密電站用柴油機數字式電控調速裝置主要用於柴油發動機轉速的高精度控制， 主要由轉速控制器、油門電磁執行器、速度傳感器等部件組成。利用該系統能夠使得柴油機的轉速穩定在某(設定)轉速狀態下連續運行，並能在柴油機轉速變化後迅速恢復至設定的轉速狀態並保持穩定。本實用新型包括電控調速裝置硬體電路、控制軟體和算法、上位機參數設定和調試軟體、轉速傳感器、電磁執行器、電磁執行器連接安裝附件等。電控調速裝置工作過程接通電源，電控調速裝置進入待命狀態，按壓電站的啟動按鈕，柴油機在啟動電機的帶動下開始運轉，轉速逐步增加，直到柴油機達到啟動轉速，啟動電機退出。差油機自行供油、進行四衝程循環；在啟機、運行和外部負載變化過程中，電控調速裝置的轉速傳感器實時監測柴油機轉速，並與設定值比較，當柴油機轉速大於設定值時， 控制器控制執行器拖動油門，減小柴油機循環供油量，直到柴油機轉速下降到目標值，當柴油機轉速小於設定值時，控制器控制執行器拖動油門，增大柴油機循環供油量，直到柴油機轉速上升到目標值，如此不斷循環控制，使柴油機轉速始終維持在設定值。本實用新型在控制器的設計上，採用了微型數位訊號處理器作為CPU，提高系統的數據採集和指令執行速度，確保控制的快速性；在控制算法的設計上，將模糊控制與PID控制策略相結合，設計了模糊PID控制律，研製了分段變權重係數、變速積分和不完全微分相結合的智能模糊PID算法，實現了系統瞬態指標和穩態指標要求；在執行部件的設計上，通過理論計算與優化加工工藝，研究開發了結構簡潔、磁場分布最優、拖放力量平滑均衡的電磁執行器；在系統的應用上，研製了電磁執行器監測測試臺和自動測試記錄軟體，實現了對執行器性能的量化測量，從而保證了出廠電磁執行器的性能。目前，發電機組使用的絕大多數是成本較高、性能有限的機械式電控調速產品和模擬式電控調速產品，而精密電站大多使用成本較高的進口數字式電控調速產品。國外全數字式、適應中小功率柴油機使用的電控調速產品成本較高，國內也僅有個別不太成熟的仿製產品。本實用新型的精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，根據精密柴油機電站調速的需要，研製性能指標高、運行可靠的柴油機電控調速裝置，以從源頭上提高柴油機電站的各項性能指標，無疑具有十分重要的意義。
圖1為本實用新型的控制系統電路框圖；圖2為本實用新型的電磁執行器結構俯視圖；圖3為本實用新型的電磁執行器結構示意圖；圖4為本實用新型的電磁執行器安裝示意圖。其中1為電磁執行器；2為M6螺母；3為M6墊圈；4為U型插件；5為M4螺栓；6 為M4螺母；7為球頭軸承A ；8為連接銅螺杆；9為球頭軸承B ；10為油門手柄；11為執行器支撐杆；12為M12螺栓；13為M12螺母；14為M12墊片。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述參見圖1-4，本實用新型實施實例為將電磁執行器通過固定螺栓安裝在柴油機的擋板上，擋板一端通過執行器支撐杆(11)與柴油機的M12螺栓(包括M12螺母、墊圈) 固定。這種安裝方式使電磁執行器與柴油機既有剛性連接又有彈性連接，提高了電磁執行器在柴油機工作過程中的精確度。電磁執行器的伸縮杆通過M6螺母和M6墊圈與U型插件緊固連接，U型插件通過 M4螺栓與M4螺母與球頭軸承A連接，球頭軸承A通過連接銅螺杆與球頭軸承B連接，球頭軸承B與柴油電站油門手柄(10)連接。當柴油電站工作時電控調速裝置的轉速傳感器實時檢測柴油機轉速，並與初始設定值比較，當柴油機轉速大於設定值時，電磁執行器通過執行器連接安裝附件拖動油門手柄，減小柴油機循環供油量，直至柴油機轉速下降達到目標值，當柴油機轉速小於設定值時，電磁執行器通過執行器連接安裝附件拖動油門手柄，增大柴油機循環供油量，直至柴油機轉速上升達到目標值，如此不斷循環控制，使柴油機轉速始終維持在設定值。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式
僅限於此，對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護範圍。
權利要求1.一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，其特徵在於包括與柴油發動機相連接的轉速傳感器和電磁執行器；所述轉速傳感器與主控計算機連接，所述主控計算機通過光電隔離電路與電磁執行器連接；所述主控計算機上連接有微計算機和外圍電路；所述電磁執行器包括伸縮杆。
2.如權利要求1所述一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，其特徵在於所述電磁執行器通過固定螺栓安裝在柴油機的擋板上，擋板一端通過執行器支撐杆與柴油機固定。
3.如權利要求1所述一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，其特徵在於所述電磁執行器的伸縮杆與U型插件固連接，U型插件與球頭軸承連接，球頭軸承通過連接銅螺杆與球頭軸承連接，球頭軸承與柴油電站油門手柄連接。
專利摘要本實用新型公開了一種精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，包括與柴油發動機相連接的轉速傳感器和電磁執行器；所述轉速傳感器與主控計算機連接，所述主控計算機通過光電隔離電路與電磁執行器連接；所述主控計算機上連接有微計算機和外圍電路；所述電磁執行器包括伸縮杆。本實用新型的精密電站用柴油機數字式電控調速裝置，根據精密柴油機電站調速的需要，研製性能指標高、運行可靠的柴油機電控調速裝置，以從源頭上提高柴油機電站的各項性能指標，無疑具有十分重要的意義。
文檔編號F02D1/02GK201982177SQ20112001544
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者劉延飛, 寧濤, 張福才, 曹世宏, 沈承, 程志軍, 陳星 申請人:中國人民解放軍總後勤部建築工程研究所