康明斯发动机工作原理

【专家解说】：柴油发电机组维修后，必须检测其性能。试验流程一般是调节机组负载，使其在不同的功率点上稳定运行一段时间，实时测试其机组参数是否异常。通常用以下几种方式来模拟柴油发电机组的负载，第一，用水阻；第二，用于阻；第三，采用并列方式把柴油发电机组的功率回馈回电网。采用水阻作负载与采用干阻作负载相比有以下的优点：价格便宜，负载调节连续，但由于试验过程中水温上升，因而负载变化较大，为了保持负载稳定，必须调节极板吃水深度或者及时补给冷水，以保持水温恒定，因此必须有溢流与充流装置。采用干阻相对而言负载较稳定，但价格昂贵。采用第三种方式虽可以节能，但受电网许可的限制，并且若采用准同期方式并列，需要检测电网侧与待并机组的电压幅值、频率与相位，还要加一些如逆功率等的保护装置，系统相对复杂。因此，采用水阻是一种经济合理的方案。 　　采用水作负载是在一个盛水的圆形容器里，相隔120°垂直插入三相极板，如图1所示。为了保证三相负载均匀，每一组极板又分为A、B、C三相，其板间间距均为d。试验表明，负载的大小与极板吃水面积S、水的电导率成正比，与极板间距d成反比，为了能调节负载的大小，圆形容器顶上设有提升极板用的交流异步机，异步机正转时，极板下降，功率增大；反转时，极板上升，功率减小。异步机转速控制采用富士变频器FVR022G7S-2。 1、测控系统 　　图2是测控系统的原理图。采用PC586系统微机作主控器，用C语言编程，32通道12位A/D加上一路12位D/A板，用于对模拟量采样和控制变频器的频率；定时/计数器板，用于测频和设置启动采样时间；16路输入输出I/O板主要控制柴油机的启停、怠速/额速运转、加载、减载、负载断路器的合/分闹、报警以及对发电机绕组温度过高和极板位移上下限的状态进行监测；它们都采用ISA总线标准。 　　要检测的主要参数有：三相电压额定值400/230V，三相电流额定值580A，功率额定值300KW，励磁≤30V，油温82~107℃，水温74-91℃，油压3.53~4.97ks/cm2（1KVcd=9.807KPa），进气压≤3kg/cd，排温≤800℃，环境温度0~50℃，以及柴油机转速（1500±15）r/min。 微机按上面的次序依次对模拟量采样，对检测的数据进行处理、存档，对结果进行分析，实时诊断故障，本文主要介绍其测控部分。 　　1.1倍号检测及变换电路 　　为了能测出电压波形，用跟踪型交流电压传感器对发电机相电压取样，电流信号由CT把一次侧电流变为5A量程的电流，通过小电阻取样，再经精密检波电路、放大电路后送νD板，如图3所示。柴油机转速通过测频算出。其余信号经变送器变为合适的直流量后接入A/D板的输入通道。 　　1.2同步信号 　　A相电压传感器信号经过零比较器后变为如图4所示的方波，经光隔后接在PC机中断控制器IRQ10端，其上升沿向PC机申请中断，作为系统同步信号。在系统中它具有以下几个方面的作用：①提供了一个基准的参考点，使采样的电压波形显示稳定；②与定时/计数板上8253配合使用，可便于测出电压频率；③引人同步信号后，便于对模拟量进行n（n≥1）个整周波测量，可有效地消除干扰信号的影响。 　　1.3模拟量采样 　　定时/计数板上8253通道2工作在方式0，以设定采样周期。同步信号上升沿第一次引起中断时，启动定时器工作，以后每隔4个周期同步一次，如图5所示。定时时间到时，其OUT2输出一个由低到高的跳变信号，通过IRQ12端申请中断，在中断服务子程序中对模拟量轮流采样。为了缩短中断服务程序的代码，减少中断服务程序执行的时间，在中断服务程序中只采集数据，而把采样码的转换、数据存盘和其他一些处理工作放在外面进行，因此设置一个公共数组a[]，中断采集的采样码放其中，当前存放数据的位置由指针Pa指示，一个数据存放后指针加1，由中断服务程序维护组a[]指针，14个模拟量采样完后重新启动定时器。数据存放的格式如图6所示。 　　为了消除系统频率波动的影响，提高系统的测量精度，采用4个整周波滑动平均值滤波法。第4次同步信号到来时，Pa指针的值赋予pa_end指针，然后Pa又指向初始位置，这样，就可以求出每个模拟量实际采样点数m为 　　1.4电压有效值计算 　　根据定义，交流电压真有效值为