电气百科:调速器的工作原理、常见故障、后期维护及运转方式

电气百科:调速器的工作原理、常见故障、后期维护及运转方式
2020-12-28 11:19:37 工业电器网官博

调速器(governor)是一种自动调节装置,它根据柴油机负荷的变化,自动增减喷油泵的供油量,使柴油机能够以稳定的转速运行。

调速器已经在工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。

变频调速器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。

电子调速器的工作原理

调速器(governor)是一种自动调节装置,它根据柴油机负荷的变化,自动增减喷油泵的供油量,使柴油机能够以稳定的转速运行。调速器已经在工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。

一、电子调速器的定义:

电子调速器是一个控制发电机转速的控制装置。它是根据接受的电信号,通过控制器和执行器来改变喷油泵供油量的大小。

二、电子调速器的应用范围:

广泛应用于包装、印刷、电子、仪器仪表、医疗器械等行业生产流水线作调速装置。

三、 电子调速器的分类:

1、根据控制机构的不同分:

(1)电子式;

(2)液压式;

(3)气动式:

(4)机械式:

2、据用途的不同分为:

(1)单制式:单置式调速器又称恒调速器,只能控制柴油机的最高速度。这种调速器中调速弹簧的预力是固定不变的,只有当柴油机转速超过最高标定转速时,调速器才能起作用,故称恒速调速器。

(2)双置式:双置式调速器又称两极式调速器,用来控制柴油机的最高转速和最低稳定速度。

(3)全置式:全置式调速器可以控制柴油机在规定的转速范围内任意转速下运动。其工作原理与恒调速器的区别在于弹簧承盘做成活动的,因此弹簧的弹力不是固定值,而是由操纵杠杆控制,随操纵杠杆位置的变化,调速器弹簧的弹力也随之变化,故可以控制柴油机在任意转速下稳定工作。

电子调速器的基本原理

一、电子调速器的组成

E6-E30型电子调速器可分别应用在150一5000kW的内燃机调速系统。

本调速器属全电式调速器,不需要机械液压传动。它由转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器和保险电路等组成。 其结构如下图所示:

1.转速传感器

它应采集尽可能高的信号频率。设计采用最高的信号频率为12000Hz发动机转速与频率关系的计算公式如下:f=nz/60

式中f--频率Hz n--发动机的转速r/min; Z--传感齿轮齿致(或飞轮外圈齿数)。

传感器最好是从飞轮处测量转速,安装时传感器与飞轮齿圈齿顶的间隙为0.4-0.8mm。

2.控制器

它的作用是根据传感器测出的转速实际值与其中设定值,进行比较、并驱动执行器执行。

3.转速调整电位器

它用来根据发动机使用的最高允许转速来调定频率。在订购时若写明发动机的运行频率,工厂根据要求调定好频率。若订单上未注明机组运行频率,则出厂时频率调定为2000Hz。如果此调定的频率在发动机的空转和最高转之间,则可起动发动机并调节“speedmax” (最高转速)电位器使发动机获得最高运转频率。

4.执行器

执行器主要由直流电机,传动齿轮,输出轴及反馈部件组成。 执行器由直流电机驱动,其扭矩通过一个中间齿轮传至输出轴。 反馈部件将执行器的工作状态传入控制器以形成闭环控制系统。 执行器的输出轴摇臂通过调节连杆与喷油泵齿杆相连。 5.保险电路

在电子调速系统中设有保险电路,当传感信号中断,如因电缆断裂发动机停止远行时,它可以使执行器停止工作,并使输出轴摇臂恢复至“0”位置。

二、电子调速器的工作原理

用转速调整电位器设定需要的转速,传感器通过飞轮上的齿圈测量出发动机转速实际值,并送至控制器,在控制器中实际值与设定值相比较,其比较的差值经控制线路的整理、放大,驱动执行器输出轴,通过调节连杆拉动喷油泵齿杆,进行供油量的调节,从而达到保持此设定转速的目的。

这种电子调速器还可根据发动机使用场合的需要选择不均匀度的大小。当进行无差调速时,电子控制系统会将负荷变化而引起的设定转速与实际转速之间的差值消除,使发动机保持原设定的转速。根据机组需要,也可调节不均匀度电位器,以使调速系统获得满意的静态调速率。

该电子调速器还配有多种附件装置,根据机组需要,装上相应附件,可以实现自动同步、负荷分配及负荷预置等功能要求。

电子调速器的特点是可分别独立的决定调速特性,在装有全部附件的情况下能够确定最佳的扭矩特性、怠速特性和过渡特性等。用电子调运器能适应各种不同机型的要求。

E6-E30型电子调运器可分别应用在柴油机、汽油机、燃气轮机、蒸汽轮机及水轮机等的调速系统上。

变频调速器怎么设置

变频调速器可以实现将工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源的功能,因此,适用范围广,然而,其参数的设置一直是用户困扰的地方,下面合能变频调速器厂家为您总结变频器参数设置6大步骤。

变频器的设定参数较多,每个参数均有一定的选择范围,使用中常常遇到因个别参数设置不当,导致变频器不能正常工作的现象,因此,必须对相关的参数进行正确的设定。

1 、控制方式:即速度控制、转距控制、 PID 控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度进行静态或动态辨识。

2 、最低运行频率:即电机运行的最小转速,电机在低转速下运行时,其散热性能很差,电机长时间运行在低转速下,会导致电机烧毁。而且低速时,其电缆中的电流也会增大,也会导致电缆发热。

3 、最高运行频率:一般的变频器最大频率到 60Hz ,有的甚至到 400 Hz ,高频率将使电机高速运转,这对普通电机来说,其轴承不能长时间的超额定转速运行,电机的转子是否能承受这样的离心力。

4 、载波频率:载波频率设置的越高其高次谐波分量越大,这和电缆的长度,电机发热,电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。

5 、电机参数:变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

6 、跳频:在某个频率点上,有可能会发生共振现象,特别在整个装置比较高时;在控制压缩机时,要避免压缩机的喘振点。

按照上述6个步骤进行的话,变频调速器参数设置再也不会阻挠你了,让你轻松应对变频调速器。

变频调速器怎么调快慢

变频调速器怎么调快慢?其实相此类设备绝大多数的情况下在进行调速的时候是不用打开机器壳体的,但是也存在一些个别的变频调速器是需要通过打开机壳来进行调节速度的快慢,具体操作如下。

首先需要确认您的设备接线方式和给定方式,其次在对改变最大速度的时候先关掉设备,同时修改变频调速器的最大频率与上限频率,通常是将出厂参数50Hz调整到70至80Hz范围,不过在这里需要注意的是具有两个参数值,绝大部分的变频调速器生产厂家都是提供了两个参数值,所以请查看一下这台设备是不是存在两个,若是没有那可忽视这条要求。

然后在修改给定值,一般调速器都是提供了三种方式。在调节速度的时候键盘给定是不用做出修改的可采用直接调整,而且模拟量给定应该修改最大给定对应的频率,部分变频调速器是直接和最大或者是上限频率相互对应以及校验,最后设备的上位机给地直接进行修改就可以了。

变频调速器速度调节快慢的原理是根据n=60f(1-S)/P.。。。。。(1)方式形成,其中n代表了异步电动机的转速,f代表异步电动机的频率,s代表电动机转差率,p代表电动机极对数。

由以上原理式子我们可以看出转速n和频率f成正比,只要改变频率f就能够调整电动机的具体转速,也就是说当频率f范围在0至50Hz之内产生变化的时候,而电动机转速调节范围就可以变得十分的广,因此变频调速说白了就是利用更改电动机电源频率来实现速度的调节。

变频调速器可控加速就是能在零速启动并根据实际需要进行均匀的加速,同时它的加速曲线特性可选择直线、S以及自动等方式进行。应用变频调速器可以做到优化工艺过程,而且还可以按照工艺过程迅速改变,通过远程PLC或者其它类型的控制器来实现速度变化。

调速器的后期维护

1、注意事项

在雷雨季节,如果整个车间电网防雷效果不好,强烈雷击会造成电网不稳定,容易发生晶闸管模块击穿、熔断器烧坏现象,这在大功率直流调速器上表现的尤为严重。因此保证供电电网的稳定是直流调速稳定运行的基础条件,若遇到强烈雷雨天气或电网不稳定时,最好暂时停止使用设备,待电网稳定后再重新投入使用。

由于压力机的启动为重载启动,因此,电机不能频繁启动,次数限制在每小时不超过4次为宜,机床断电时,必须首先停主电机,等主电机停稳后,再切断电源。

只有经过审定合格的人员(具备有关整流器的知识,并理解所提供的资料的内容)才能从事整流器的安装、启动、操作、故障排除或修理工作。在电源断开后,吸收电容器上继续携带危险电压,出于这个原因,在整流器切断至少2分钟内一定不要打开整流器。为了避免飞弧和由此引起的不可挽回的损失,整流器必须对尘埃入口做彻底的保护,根据污染等级,尘埃和外来物体,特别是通过冷却气流带入的污染物必须定期清理,至少每年一次,整流器必须以干燥压缩空气来清扫,最大压力1bar。

2、后期维护

1)风扇的更换

风扇轴承的设计工作寿命为30000小时,为了维护晶闸管设备的有效性,在使用期满时应及时更换。

2)印刷电路板的更换

印刷电路板包含静电敏感元件,在触摸一块印刷电路板之前,执行工作人员必须自己进行静电放电,做到这一点最简单的方法是触摸一下一个导电接地导体,例如插座的接地线。

3)晶闸管模块的更换

晶闸管模块是通过自攻螺丝安装的,当一个模块更换时,散热器支撑表面必须清扫并且在晶闸管模块上涂上一层新的导热膏。使用和原来长度相同的公制螺钉和固定件去固定模块。

调速器的常见故障

生产过程中,直流调速装置通常会因为直流调速系统硬件故障、电机故障、操作使用不规范或参数设置不准确等原因,造成装置报警无法正常运行,出现故障时,维修人员首先需要观察装置操作面板上显示的故障代码,用FXXX表示,参考西门子6RA70系列直流调速装置使用说明书中的故障信息进行故障排查,也可通过查看故障诊断存贮器r047中的内容对故障代码做进一步判断。在故障原因消除后,必须按下PMU上的P键消除故障报警。

常见故障代码如下:

F001 电子板电源故障。

F004 电枢电源中的相电压故障。

F005 励磁回路故障。

F030 换向故障或产生过电流。

F040 在激活了的故障状态下,电子板电源被切断。

F042 测速机故障。

F050 优化运行不可能。

调速器的调速参数设置

图为该装置在机械压力机应用中的外部接线图,另外需在电枢电源前端加装快速熔断器、电抗器及滤波器,以起到保护直流调速装置、稳定电网、减少电磁干扰等作用,在直流电源输出和电机之间也要加装快速熔断器,电机一侧短路时可以快速熔断以保护直流调速装置。

图上直流调速装置上的1U、1V、l W端子为电枢可控整流电路三相交流电源引入端,KMl为主接触器,5U1、5W1端子是装置电子板供电电源输入端,4U1、4V1、4W1端子为装置散热风扇,3Ul、3Wl为电机励磁可控整流电路交流电源引入端,为了限制电源系统中的换相电压降,加装三相进线电抗器L2及励磁进线单相电抗器L1,直流电机电枢短路保护采用快速熔断器FU4、FU5,v1为电枢电压表,装置3C、3D端子为输出至电机励磁绕组,1C1、lD1端子为输出至电机电枢绕组,装置4、5端子为模拟量输入端子,用作给定输入,103、104端子是直流测速机反馈电压输入端,109、110端子是进线接触器合闸信号,装置的46和47,48和54端子都是可设置的输出开关量,46和47控制继电器K1,检测装置正常;48和54控制继电器K2,检测主电机零速,装置的14和15,16和17都是可选择的模拟量输出端子,14和15实际编程为电枢电流,16和17实际编程为磁场电流,都引至主操作面板电流表,作现场监视用。

查看西门子直流调速使用说明书,通过装置简易操作控制面板,将P051设置为40,先将负载电机的基本参数(额定电压、额定电流、励磁电压、励磁电流等)输入直流调速装置内,然后根据速度反馈的信号类型选择P083的数值,根据励磁控制类型选择P082的数值,根据基本工艺功能的选择设置电流限幅、转矩限幅、斜坡函数发生器等数据。

对于直流调速装置首次使用或者电机首次使用或电机维保之后应该对装置和电机匹配进行优化,在装置运行状态为07.0时,进行最优化运行:P051=25电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化(电机轴上无负载时进行,或将电机机械锁死),持续大约40S;P051=26速度调节器的优化(在电机轴上必须接上最终有效的机械负载),持续大约6S;P051=27励磁减弱的优化(此优化必须在无机械负载下执行),持续大约1min;P051=28摩擦和转动惯量补偿的优化(根据需要),持续大约40S;P051=29具有摆动机构的传动系统的速度调节器优化,持续大约10分钟。优化过程完成后,每个优化过程所对应的参数将被自动设置。

首次手动设置装置参数并优化成功后,可以通过Drive Monitor软件连接PC和直流调速装置,打开软件所有参数将件中显示,然后即可在线进行参数查看、设置、调整。也可将参数下载保存到PC中备份,以后换了新的直流调速装置可直接上传参数,不必再手动一一设置。

调速器的运转方式

调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。

可使机器转速保持定值或接近设定值。水轮机、汽轮机、燃气轮机和内燃机等与电动机不同,其输出的力矩不能自动适应本身的载荷变化,因而当载荷变动时,由它们驱动的机组就会失去稳定性。这类机组必须设置调速器,使其能随着载荷等条件变化,随时建立载荷与能源供给量之间的适应关系,以保证机组作正常运转。调速器的理论和设计问题,是机械动力学的研究内容。调速器的种类很多。其中应用最广泛的是机械式离心调速器。而以测速发电机或其他电子器件作为传感器的调速器,已在各个工业部门中广为应用。

调速器必须满足稳定性条件:

①当机组转速与设定值出现偏差时,调速器能做出相应的反应动作,同时又必须有一经常作用的恢复力使调速器回复初始状态。离心调速器中的弹簧就是产生恢复力的零件。这样的调速器称静态稳定的调速器。但是静态稳定的调速器也可能在调节过程中出现动态不稳定性,当调节动作过度而出现反向调节时,实际调节动作会形成一个振荡过程。使振荡能很快衰减的调速器,称为动态稳定的调速器,否则是动态不稳定的调速器,后者不能保证机器正常工作。

②在调节系统中增加阻尼是提高动态稳定性的一种方法。调节系统中的阻尼,例如运动副中的摩擦,使调速器具有一定的不灵敏性,即当被控制轴的转速稍微偏离设定值时,调速器不产生相应的动作。机械式调速器的不灵敏性一般约为其设定值的1%。灵敏性过高的调速器,也会由于机组正常运转中周期性的速度波动而产生不应有的调节动作。

调速器是用来保持柴油机的转速稳定的。在柴油机的负载变化的过程中,它的转速是会相应发生变化的。当转速降低时,如果调速器不调节,柴油机最终将停掉;当转速升高时,如果调速器不作用,柴油机最终将无法承受过大的离心力而损坏。调速器的作用就是保持柴油机的转速稳定。另外,调速器还可以保持柴油机的最低转速和最高转速,防止,低转速运转时熄火和高转速运转时“飞车”,造成机械损坏。

来源:网络、电气百科、工业科普、电器百科等综合

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