[实用新型]一种精密电站用柴油机数字式电控调速装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于精密电站柴油机的转速自动控制领域，特别涉及一种精密电站用柴油机在运行和负载突变情况下的转速自动控制系统。

背景技术：

柴油机稳定运行的基本条件是输出力矩与外界负荷力矩相互平衡，而其输出力矩主要是通过改变循环供油量加以调整的。由柴油机的速度特性可知，其扭矩相对转速的变化关系较为平坦，适应性系数比较低。因而，柴油机的转速受外界负荷的影响很大，由于外界负荷的变化常常是不可预料的，不可能靠人为控制供油量来适应负荷的变化，因而必须配备自动调速系统。当负荷升高使得转速下降时，在调速系统作用下增加循环供油量，使转速上升回到给定转速，保证柴油机按设定转速稳定运行，反之亦然。

一台柴油机电站性能的优劣，在很大程度上取决于其调速系统是否完善。柴油机转速是通过调速器控制完成的，调速装置输出的控制信号通过电磁执行器控制柴油机喷嘴油门的位置，即通过控制单位时间内进入气缸的燃油量来实现的。精密电站柴油机转速的稳定直接关系到电站输出交流电频率的稳定。对于柴油发电机组而言，发动机调速系统性能的好坏是决定整个发电机组电气性能指标(如频率特性及带载能力)的核心部件，因此调速装置是柴油机正常工作必备的配套件之一。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于给精密电站的柴油机提供一种全数字式电子调速装置，适应精密电站转速控制要求，转速调节快速、准确、电站性能指标高，性能可靠。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种精密电站用柴油机数字式电控调速装置，包括与柴油发动机相连接的转速传感器和电磁执行器；所述转速传感器与主控计算机连接，所述主控计算机通过光电隔离电路与电磁执行器连接；所述主控计算机上连接有微计算机和外围电路；所述电磁执行器包括伸缩杆。

所述电磁执行器通过固定螺栓安装在柴油机的挡板上，挡板一端通过执行器支撑杆与柴油机固定。

所述电磁执行器的伸缩杆与U型插件固连接，U型插件与球头轴承连接，球头轴承通过连接铜螺杆与球头轴承连接，球头轴承与柴油电站油门手柄连接。

精密电站用柴油机数字式电控调速装置主要用于柴油发动机转速的高精度控制，主要由转速控制器、油门电磁执行器、速度传感器等部件组成。利用该系统能够使得柴油机的转速稳定在某(设定)转速状态下连续运行，并能在柴油机转速变化后迅速恢复至设定的转速状态并保持稳定。

本实用新型包括电控调速装置硬件电路、控制软件和算法、上位机参数设定和调试软件、转速传感器、电磁执行器、电磁执行器连接安装附件等。

电控调速装置工作过程：接通电源，电控调速装置进入待命状态，按压电站的启动按钮，柴油机在启动电机的带动下开始运转，转速逐步增加，直到柴油机达到启动转速，启动电机退出。

差油机自行供油、进行四冲程循环；在启机、运行和外部负载变化过程中，电控调速装置的转速传感器实时监测柴油机转速，并与设定值比较，当柴油机转速大于设定值时，控制器控制执行器拖动油门，减小柴油机循环供油量，直到柴油机转速下降到目标值，当柴油机转速小于设定值时，控制器控制执行器拖动油门，增大柴油机循环供油量，直到柴油机转速上升到目标值，如此不断循环控制，使柴油机转速始终维持在设定值。

本实用新型在控制器的设计上，采用了微型数字信号处理器作为CPU，提高系统的数据采集和指令执行速度，确保控制的快速性；在控制算法的设计上，将模糊控制与PID控制策略相结合，设计了模糊PID控制律，研制了分段变权重系数、变速积分和不完全微分相结合的智能模糊PID算法，实现了系统瞬态指标和稳态指标要求；在执行部件的设计上，通过理论计算与优化加工工艺，研究开发了结构简洁、磁场分布最优、拖放力量平滑均衡的电磁执行器；在系统的应用上，研制了电磁执行器监测测试台和自动测试记录软件，实现了对执行器性能的量化测量，从而保证了出厂电磁执行器的性能。

目前，发电机组使用的绝大多数是成本较高、性能有限的机械式电控调速产品和模拟式电控调速产品，而精密电站大多使用成本较高的进口数字式电控调速产品。国外全数字式、适应中小功率柴油机使用的电控调速产品成本较高，国内也仅有个别不太成熟的仿制产品。

本实用新型的精密电站用柴油机数字式电控调速装置，根据精密柴油机电站调速的需要，研制性能指标高、运行可靠的柴油机电控调速装置，以从源头上提高柴油机电站的各项性能指标，无疑具有十分重要的意义。

附图说明：

图1为本实用新型的控制系统电路框图；

图2为本实用新型的电磁执行器结构俯视图；