电动机调试方法（共7篇）
电动机调试方法 篇1
1阀门的种类
电动装置和阀门组合在一起,称为电动门。要调整好电动门,需了解电动装置所配阀门的种类和特性。目前现场使用的阀门主要有以下几种:
(1)闸阀。闸阀的启闭件是闸板,闸板的运动方向与流体方向相垂直。闸阀只能全开和全关,不能调节和节流。优点: 流体阻力小,密封面受介质的冲刷和侵蚀小;开启和关闭较省力;介质流向不受限制,不扰流、不降低压力。缺点:密封面之间容易受介质冲刷、腐蚀和擦伤,维修较难。
(2)截止阀。截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面或锥面,阀瓣沿流体的中心线作直线运动去截断流体通道, 截止阀是强制密封型阀门,关的位置可以用力矩中断来确定; 阀门关闭时必须向阀座施加压力,以强制密封面不漏,其密封力的方向和介质压力方向一致。截止阀介质由阀瓣上方进入阀腔,在其作用下,阀门关闭后再次开启时,由于热膨胀的影响,所需力矩值要比关闭时大得多。优点:阀门开启、关闭过程中密封面之间摩擦力小,比较耐用,开启高度不大;适用于中低压、高压。缺点:截止阀只许介质单向流动,安装时有方向性; 流体阻力大,长期运行时密封可靠性不强。
(3)蝶阀。蝶阀的启闭件为圆盘(阀瓣或蝶板),其围绕阀轴旋转来实现启闭或调节的目的。蝶阀在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀全开到全关通常小于90°,蝶板和阀杆本身没有自锁能力,为了蝶板的定位,在阀杆上加装蜗轮减速器,使蝶板可以停止在任意位置。工业专用蝶阀的特点是耐高温,适用压力范围也较广;蝶板的密封圈采用金属环代替橡胶环。蝶阀主要可应用于介质温度高的烟风道和煤气管道。缺点:阀门公称通径大,不容易关严,调整不好容易产生泄漏。
2DZ型、DZW型电动装置的特性
目前,机组使用的电动装置型号很多,所配阀门的种类也较多。但万变不离其宗,各种型号的电动装置其机械结构都大同小异。下面以DZ型和DZW型电动装置为例来介绍其机械特性。
(1)电动机:采用YDF系列三相电动机,短时工作制,持续时间不大于10min。
(2)减速器:由一对正齿轮和涡轮组成,电动机的动力经减速器传递给输出轴。
(3)蝶簧:每台电动门的蜗杆上有16只蝶簧,2只为1组, 开向、关向各4组,开向的蝶簧组大,关向的蝶簧组小,以保证电动装置工作时开向力矩大,关向力矩小。
(4)电动装置的转矩控制:由曲拐、碰块、凸轮、分度盘和微动开关组成,当输出轴遇到一定的阻转转矩后,蜗杆除旋转外还产生轴向位移,带动曲拐旋转同时产生角位移,从而压迫凸轮,使支板上抬直至微动开关动作,切断电源,电机停转。
(5)电动装置的行程控制:由齿轮组、顶杆、凸轮和微动开关组成,简称计数器。如果计数器按阀门开、关位置调整好,阀门动作时,计数器的输出轴转到预先调整好的位置,则凸轮将转动90°,压迫微动开关动作,切断控制回路,实现电动门的行程控制。如果要控制行程较大的阀门,凸轮可转动180°、270° 来满足要求。
3电动门的常见调试方法
电动门的调试主要是对电动门开完、关完的中断位置进行调整,分为行程调整和力矩调整,行程调整又分为开向行程调整和关向行程调整,力矩调整又分为开向力矩值大小调整和关向力矩值大小调整。
(1)行程调整:即电动门开方向或关方向的中断位置调整。 电动门开向调整和关向调整以行程控制为主(一般情况下,开向和关向各留5%的空行程)、力矩控制为辅,行程先于力矩动作。行程达到调好的位置时,行程微动开关动作,切断控制回路,电动门停止工作;如果行程控制失灵,力矩微动开关可起后备作用,动作切断控制回路,电动门停止工作。
(2)力矩调整:此种调试方法虽能保证电动门的正常开启或关闭,但由于关向空行程留得过多,不能保证电动门关严,容易造成泄漏,造成介质冲刷阀门密封面,从而缩短电动门的使用寿命。
4现场使用中建议采取的电动门调试方法
现场使用中,由于受介质温度、工作环境、阀门长时间不动作等因素的影响,经常出现以下现象:
(1)阀门的密封面和阀体金属件膨胀或电动门较长时间处于关闭状态,造成开启较困难。
(2)电动装置本身以及电动装置和阀门离合存在间隙。
(3)为防止电动门卡涩,在调试中预留一定的空行程,导致电动门关不严,造成介质泄漏。
在此重点介绍经过多年实践总结出的电动门调试方法。 电动装置的输出力矩值有的是由刻度盘调整,有的是由遥控器设定,有的是由凸轮调整,不管哪种电动装置,力矩值都是可调整的。电动门一般开度只要高于全行程的85%,管道中介质流量便能达到最大,所以电动门的开方向控制可以行程控制为主,开方向位置调整只要保证能达到电动门全行程的90%以上即可,力矩控制为后备的保护方式。
经过多年工作试验,得出如下调整方法:
(1)对非强制密封性阀门,风道、烟道的挡板等可以采用常见调试方法。
(2)对强制密封性阀门,开向位置调整以行程调整为主、力矩调整为辅,关向位置的调整以力矩、行程相结合的方式调整。 开向或关向力矩的调整:在电动门空载的情况下,将电动门手动盘到中间位,试验测定出电动装置开向或关向启动力矩,正常情况下,此值为最大工作力矩的30%~40%;增加15%~ 25%的最大工作力矩,作为开向或关向工作力矩值(正常情况下此值为最大工作力矩的45%~65%,最大不能超过70%)。 这样既能保证电动门开向或关向正常工作,也能保证开向和关向力矩动作后,阀门不被卡死,容易将电动门手动盘开;以阀门关得严、开得起、无泄漏为准,关方向工作力矩越小越好。切记,开向或关向工作力矩值不能调整得过大,如果调整到最大工作力矩,一旦阀门卡死,此门可能盘不动,容易损坏。如果调试后不符合上述要求,说明此电动门的阀门和电动装置不匹配,应更换。关向位置的调整:在电动门关向启动力矩测定后, 保持关向启动力矩值不变,电动关阀门直到力矩动作,然后手动关电动门,如果能盘动,行程还较长,可适当增加力矩值,将阀门再开启,电动关下,直到力矩动作,再手动关电动门,直到电动门手动不能再关下去,或所留行程很短。将此时的位置作为阀门的关完行程中断位置。如果阀门行程过长,密封面宽, 可适当多留一点空行程,但不能超过全行程的2%~3%,这样能保证电动门关完后无泄漏。
(3)对于阀门和电动装置配套的电动门,在厂家出厂时已经给出了力矩输出动作曲线,现场调试可根据该曲线进行。如果阀门和电动装置不是配套的,电动门调试应根据以上方法进行。
(4)采用以上方法调整,无论是何种介质,在阀门关向时, 正常工作力矩都比启动力矩大,行程先于力矩动作,在行程中断后,虽然控制回路已中断,但电机不是立即停转,电动装置在电机惯性的冲击下,能将阀门关严。再加上控制回路接触器动作带有一定的迟延性,能保证阀门关严,无泄漏。
(5)有的强制密封性阀门由于受介质温度、工作环境影响, 密封面膨胀系数大,有可能力矩先于行程动作,也就是阀门关严后行程还没动作,这种情况就可适当留点空行程,调整时,以行程和力矩同时或力矩稍后动作为准。
(6)对于经常动作的电动门,为防止因离合的原因造成行程中断出现偏差而位置不准,应定期对该门的行程调整位和力矩调整位进行校正。
5结语
由于笔者自身水平有限,以上只是总结了阀门调试中的部分经验和技巧,更多的内容,还待在以后的工作中去继续钻研。
电动机调试方法 篇2
关键词：高压电机的保护,控制原理,电气调试,方法
随着我国工业化进程的加快, 高压大功率的电气设备的数量日益增多, 其在我国工业发展的作用越来越重要。在使用过程中, 高压电动机的优点得到了承认, 逐步代替了低压电动机的地位。减少低压电动机在使用过程中带来的问题。高压电机设备应用, 能有效降低其启动电流和工作中的电流, 输电过程中降低其在启动时对电网形成的电力负荷。
1 高压电机的保护控制的种类和保护控制原理
高压电动机的保护控制分为几种:速断保护类型、过负荷断电保护类型、低电压保护、过电压保护、接地保护等。高压电机需保护的功能很多, 主要有主电路高压部分控制, 一般采用计算机综合保护控制器和交流真空断路器联合控制。控制手段一般是直接启动或高压变频器控制及高压软启动器控制。 (1) 直接启动式的控制保护理论和方法。综合保护控制器和真空接触器直接启动相连合, 由电TA与零序电TA采样电路, 利于高压电机工作产生的电流、漏电部分的电流导入综合保护控制器的电流信号输入口。待综合保护控制器监测分析电机运行状态。通过执行元件真空接触器动作, 在发生过流、漏电、短路时能及时的切断电机电源, 将事故数据传到控制中心。在没有排除电机故障前, 不能解开综合保护控制器程序的锁定, 一定要使真空接触器处于分离状态。 (2) 变频启动式控制保护的理论和方法。高压变频启动器比较先进。一般是由大功率IGBT绝缘栅双极性晶体管控制。经过大功率高电压等级IGBT绝缘栅双极性晶体管开关管的研发, 成功采用了新型结构的交直交形式。三相高压交流电经大电流高压整流二极管流成高压直流电, 供快速绝缘栅双极性高压开关管IGBT触发生成可变频的三相交流高压脉冲电源, 经电抗器滤波后, 变成可变频的三相正弦波交流电, 供高压交流电机工作。电压输出频率的可控范围为:0~400Hz。停车时, 通过计算机内部程序控制触发脉冲触发高压滤波电容放电控制的IGBT管, 使整流电容的残余存电通过放电电阻释放, 高压电源指示灯熄灭放电完毕, 避免检修高压电路发生电击事故。
2 高压电机电气调试方法
首先, 高压电机电气调试范围。在使用之前必须对高压电机性能进行调试, 电气调试是保证高压电机正常工作的主要环节。高压电机电气调试的范围主要有高压电缆的性能、电机高压真空接触器的灵敏性、电机综合保护器的灵敏性、高压电机的运转情况、高压避雷器的性能、TA.TV, 高压变频器的运转状态。确定高压电机的调试范围, 最大限度的提高高压电机系统在工作运行中的效率, 实现高压电机自动化控制的优越性。其次, 高压电机调试的实验数据监控。严格按照高压电机出厂说明书中的技术参数和电机设备运转的的实际情况来设定电气综合保护器的各种技术参数。必须进行一次高压不送电实验, 二次线路模拟动作试验。试验的步骤和数据应该参照《高压电气设备交接试验标准》和《建筑电气安装工程施工与验收规范》来进行。在高压耐压前、后的绝缘电阻测试中要均匀的摇表转速, 转速在120r/min左右为宜, 对绝缘电阻的选择选用AC2500V, 0~2500MΩ兆欧表测量, 一般在15s和60s记录读数。根据测量的数据计算阻值吸收比。读数完毕后, 第一步是撤离试验表笔, 再停止摇表, 转速逐渐下降, 以防试验高压反冲损坏绝缘电阻摇表。高压真空接触器应测量合闸线圈、分闸线圈的动作电压 (吸合电压、释放电压) , 并计算其返回系数值、主触点直流电阻、主触点断口耐压等。其三, 高压电机的调校的方法和过程。经过三相直流电阻、绕组极性、绝缘电阻、高压耐压等试验是高压电机投入使用前的工作。对三相直流电阻的测量一般使用精密直流电桥测量。高压电机的电压在400k W以下的耐压试验电路, 由试验操作台经过变压器调压后, 输入高压变压器升压, 接入放电保护球隙器高压侧, 另一侧应接地。放电保护球隙器应调整好球放电间隙。注意放电动作保护, 为了安全起见电压值应稍大于试验电压值, 调整好放电动作保护电压值的放电保护球隙后, 切断调试电源, 操作台调压器返回至零位, 连接高压电流表、水电阻、高压电机绕组等试验连接线。一定要检查接地连接线, 一定要确认可靠接地, 确定无误后, 才能进行下一步试验。试验时电压应缓慢上升, 在试验时间内, 高压电流表的指针应无闪动现象, 时间到应缓慢下降后切除电源。高压电机400k W以上的耐压试验应进行直流高压泄漏试验, 泄漏电流值应符合规范要求。综合电机保护器、高压变频器等电子器件设备不宜进行高压耐压试验, 但需进行各种技术参数设定, 并进行模拟动作试验, 动作、指示应正常灵活、可靠。
3 高压电机调试过程需注意事项
(1) 高压耐压直流泄漏电流试验素养注意的事项有:接地线一定要接牢固, 实验过程要派专人在试验电缆的两端守护, 确保实验安全。最好用安全隔离带拉线划分隔离区域, 试验期间严禁任何人进入试验隔离区。试验成功后, 由于高压电缆测量的两极还带有电, 把两侧接入地面, 进行放电处理, 防止剩余高压存电导致其它不安全因素发生。 (2) 高压电机的直流电阻测量, 接牢固测量极和电机电极, 保持数据的稳定性, 减少实验测量误差。 (3) 不能擅自提高高压避雷器的泄漏试验电压。实验用的电压数据要按照产品说明书的要求施行。
总之, 随高新技术的进步和发展, 电气设备越来越发达, 为高压电机设备自动化技术的发展提供广阔的空间。加强对高压电机的保护和控制, 为保障电机的运行效率有很大的意义。通过对高压电机的自动化控制技术和电气调试进行分析, 掌握高压电机自动化控制技术, 注意调控和实验的各项安全工作, 有效提升高压电机设备的实践作用, 并实现高压电机自动化控制技术安全使用进一步推广。
参考文献
[1]王雪忠.高压电器设备的自动化控制及电气调试技术[J].电工技术, 2006, (11) .[1]王雪忠.高压电器设备的自动化控制及电气调试技术[J].电工技术, 2006, (11) .
[2]金庆华, 顾强.变电站电气调试系统的质量控制[J].云南电业, 2008, 28 (8) .[2]金庆华, 顾强.变电站电气调试系统的质量控制[J].云南电业, 2008, 28 (8) .
[3]郜建钢.高压电机水电阻软启动装置在我厂的应用[J].同煤科技, 2007, (3) .[3]郜建钢.高压电机水电阻软启动装置在我厂的应用[J].同煤科技, 2007, (3) .
电动机调试方法 篇3
关键词：建筑机电设备,安装技术,电动机调试
1 前言
随着社会经济的发展, 人们具有越来越高的生活水平, 而智能楼宇的出现使得现代人的生活质量得到进一步的提高。智能建筑系统有机的结合了建筑技术、信息技术、通信技术和智能型电脑技术等, 可以分析、判断和处理各种设备的自动监控信息。而电动机的安装调试工作在建筑设备自动化安装工程中属于一个关键关节, 这是由于电动机在电梯、水泵和风机等各种设备中都是核心动力部件。由于现阶段建筑物具有越来越高的智能化程度, 电气设备系统也开始变得越来越复杂, 因此做好建筑机电一体化设备安装及电动机的调试工作显得尤为重要。
2 建筑设备自动化系统概述
在当今智能建筑中建筑设备自动化系统属于三大基本系统之一, 同时也是目前智能建筑的施工难点和重点。基于此, 要想顺利进行智能建筑设计和施工, 应该对建筑设备自动化的技术和相关理论进行深入研究, 并通过各种先进技术对建筑设备自动化系统进行构建。建筑设备自动化技术主要指的是在建筑领域中以计算机技术为代表的IT技术的具体应用, 所以建筑设备自动化技术的一个非常显著的特点就是多学科交叉, 其除了与现代自动控制技术、现代网络数据通信技术、现代计算机技术等具有密切关系, 同时还涉及到建筑设备技术、建筑环境技术、建筑技术等相关技术, 属于一种典型的多学科技术结合。
3 建筑机电一体化设备的安装和施工
3. 1 安装电力电缆
作为输送电能的载体, 电缆安装在建筑机电设备安装工作中属于关键环节。通常需要沿着沟道、竖井和桥架等铺设电缆, 在平行安装电缆和电力管道时, 应保证两者具有2 米的距离, 在交叉安装时应保证两者具有0. 5 米的距离。在普通支架上电缆不应该超过1 层, 在桥架上电缆不应该超过3 层。在对电力电缆线路路径进行选择的时候, 应对今后的运行维护和检修工作予以充分的考虑。
3. 2 安装配电装置
在整个建筑工程机电安装中配电装置和设备属于核心部件, 特别是在安装变压器、高、低压开关柜等设备时很容易出现各种技术性问题, 比如开关大小不符合实际要求, 或者低压开关柜内回路开关的动作整定电流无法在设计中适用等[1]。
在安装配电装置时, 要确保已完成安装建筑场所的门窗施工和基本墙体粉刷, 并且完成安装需要的预埋管道施工。应在容易操作、干燥和安全的场所安装配电箱, 在安装配电箱时, 应保证其底口与地面之间具有1.5 米的距离; 如果采用明装的方式, 其底口应与地面之间具有1.2 米的距离。明装电度表板底口与地面之间应具有1.8 米的最小距离。同类盘在同一建筑物内必须要保持一致的高度, 允许偏差应该控制在10 毫米以内。要在总开关的外侧连接配电箱电源指示灯的电源, 同时要安装单独熔断器。要与支路相对应设置盘面闸具的位置, 并在盘面闸具位置的装设卡片框, 将其容量和路别标清楚。要保持配电箱上各个仪表、电具的整洁、平正和牢固性, 使其形成均匀的间距, 确保齐全的零部件、灵活的启闭和无松动的铜端子等[2]。
3. 3 安装弱电设备
在现代建筑物内一般需要对大量的弱电设备进行铺设, 而弱电设备安装工作的专业性比较强, 所以必须要配备专门的技术人员对每个弱电子系统进行安装和调试, 确保其具有较高的安装质量。建筑物的弱电设备主要包括楼宇自动化系统、出入口控制、防盗报警 ( 见图1) 、综合布线系统、电话通讯、闭路监控电视、火灾报警与消防联动控制 ( 见图2) 、卫星电视接收与共用天线电视、音响系统、会议系统、厅堂扩声与公共广播等。在正式安装之前, 工作人员首先应认真详细的检查工程缆线器材的质量、数量、程式和规格等, 要保证光缆电缆等设备具有与设计相符合的标志和编排, 同时注意各类标志应具有清晰、正确的位置和统一的名称。
3. 4 建筑机电一体化设备的安装
应高度重视建筑机电一体化设备的安装工程质量管理, 要使用经过质量检查和评定的施工设备和材料进行安装施工。在布线施工时应保证其中的流量计线路、开关线路、水位浮子、温度湿度传感器、线路通信线路等使用专门的导线。要严格以现场实际情况、产品的要求和设计内容等为依据确定不同类型传感器的具体位置[3]。
4 电动机的调试工作
4. 1 在正式启动电动机前应认真检查电动机及控制系统
电动机及控制系统的检查项目主要包括以下内容: (1) 应详细检查电动机是否采用与铭牌所示相同的接法、是否具有稳定的电源电压、其所接电源的电压、频率是否符合铭牌的所示电压和频率。在进行降压启动之前, 应该对启动设备是否具有正确的接线情况进行认真检查。 (2) 通过兆欧表对电动机每相绕组与机壳之间、各相绕组之间的绝缘电阻进行认真检查, 在正式测试之前应该将所有出线端子上的外部接线拆除; 如果测试中出现较低的绝缘电阻值, 这时工作人员应采用烘干的方式对电动机进行处理, 随后再对绝缘电阻进行测试, 只有在确保合格之后, 才可以正式通电使用。 (3) 应对保护电器是否具有合适的整定值、是否具有良好的动、静接头接触情况进行检查, 对电气控制装置型号规格是否与设计要求相符合、是否正确牢固的安装连接电器和线路进行检查。 (4) 应对电气控制系统是否具有正确的二次回路接线进行检查, 对电动机引出线是否具有正确的连接情况、是否符合要求的相序和旋转方向、导线截面积进行检查。 (5) 检查电动机外壳的接零保护和接地保护[4]。 (6) 要对电动机是否具有正常的润滑系统和通风系统进行检查。 (7) 要对电动机内是否存在各种杂物进行检查, 对电动机转子的灵活性进行检查, 对传动装置是否具有完好的联轴器连接情况、是否适度的传动带松紧情况进行检查。 (8) 对机组周围是否存在影响运行的杂物进行检查。
4. 2 电动机运行工作中的检查内容
(1) 对电源电压是否与相关要求相符合进行检查。 (2) 对电动机带动的设备是否正常进行检查, 对设备和电动机之间的传动是否正常进行检查。 (3) 对电动机转动时是否有杂音、转动是否灵活进行检查, 以要求的旋转方向为依据检查电动机的旋转方向是否正常。 (4) 对电动机运行的过程中是否有焦味、是否冒烟、声音是否正常进行检查。 (5) 对电动机的轴承温度和外壳温度进行检查, 检查是否存在外壳过热的情况[5]。 (6) 对起动时间、起动电流和起动电压进行详细记录。 (7) 对电动机外壳是否存在接地不良或漏电情况进行检查。
5 结论
作为一项具有较大复杂性、较高难度的工作, 建筑机电设备的安装工程要求施工人员具备过硬的工作技能和较高的责任心。在机电设备及其控制应用越来越多新技术的今天, 机电设备的安装和电动机的调试也变得越来越复杂, 因此应高度重视机电设备的安装技术管理工作, 不断地强化机电设备安装工程的质量, 从而全面地推动我国智能建筑的不断发展。
参考文献
[1]黄友志.智能建筑机电设备自动化技术应用与研究[J].科技创新与应用, 2014 (28) .
[2]刘晓斌.探究建筑机电设备的安装要点及电动机的安装调试[J].经济与社会发展研究, 2014 (08) .
[3]郑辉, 林莉.建筑机电一体化设备安装的管理[J].现代妇女 (下旬) , 2013 (10) .
[4]陈叶.建筑机电一体化设备安装技术及电动机的调试方法探析[J].法制与经济 (中旬) , 2012 (07) .
水泥厂直流电动机传动调试案例 篇4
1 窑体变形引起启动失败
1.1 现象及分析
某Φ3.95m×149m回转窑主电动机为ZSN4-355-092, 440VDC/280kW/580A, 选配了全数字直流控制器MENTORⅡM825/440V、励磁回路为FXM5/20的成套的直流驱动装置。2003年夏某天午后开始下大雨, 因窑头熟料拉链机故障引起停窑;虽然临时启动窑中辅传电动机慢转窑体, 窑体仍有轻微变形。2h后拉链机故障排除, 再启动窑时, 启动电流过大 (超过1 200A) , 且启动过程长, 电流振荡严重, 无法启动。我们到现场后, 首先上窑中观察机械设备和直流电动机, 然后检查了直流驱动设备和直流控制器的菜单参数设置。
水泥行业所用的直流电动机是传统的双闭环负反馈调节系统, 内环是PI调节的主电枢电流环;外环是由PI调节的电动机速度环。本故障的症结是:窑体负载变化使飞轮转矩GD2变化, 也就是使得直流电动机机电时间常数Tm变化, 在保证原系统启动速度变化率dn/dt不变的情况下, 必须增大电动机启动转矩T, 也就是增大系统启动电流Ia。由于系统装置都有最大过流保护措施, 机电时间常数Tm增大后, 启动电流大, 而且电流环有振荡, 更使得系统产生保护跳停, 回转窑无法启动。
1.2 解决方案
按照MENTORⅡM825控制器的电流环菜单的步骤顺序, 进行“电流环参数自整定”。
1) 临时断开电动机励磁回路;
2) 设定参数“05﹒09”=1 (自整定允许开始) ;
3) 先将系统装置置于零给定 (非常重要的顺序步骤) , 然后使系统装置允许工作, 上电投入运行。
近1min的整定运行后, 电流环调速器自动计算出电流环的参数;MENTORⅡM825自动跳停一次, 使系统从参数设置状态跳出, 这意味着“电流环参数自整定”步骤成功结束。然后, 我们重新恢复了系统装置的励磁回路接线, 并对此次“电流环参数自整定”步骤中, 所有牵涉到的电路作了检查。一切稳妥无误后, 再次上电, 重新访问MENTORⅡM825, 进入系统的电流环菜单, 发现“05﹒12”电流断续积分增益I、“05﹒13”电流连续比例增益P、“05﹒14”电流连续积分增益I和“05﹒15”机电时间常数Tm这4个电流环菜单的重要参数, 在自整定自动计算后, 自动生成了新的数值。
自整定后, 开始转窑;给定逐步加至最大, 电动机主电枢电流超过了1 200A, 并一直延续了20s后, 沉闷的回转窑机械启动声音传来, 说明启动成功, 主电枢电压旋即升至440V, 电流值立刻下降, 回到400A以下, 振荡幅度在80A。连续运行1h后, 电流振幅逐步变小, 稳定在10A内。
1.3 经验
充分利用全数字直流控制器的软件功能和菜单参数, 尤其是控制器的自整定功能, 使电动机的Tm受到负载影响而发生变化时, 能够迅速恢复正常运行。本案中, 由于需要带电在线操作, 而且分几个步骤, 并涉及到改动直流电动机的励磁回路, 使电动机处于短暂的零给定、失磁状态, 因此, 自整定的设定过程, 必须细致周到。
2 电气接线与机械安装存在问题
2.1 现象及分析
2006年夏, 某企业新建Φ3.6m×58m回转窑生产线, 配套主电动机为ZSN4-315-092, 440VDC/220kW546A, 选配了全数字直流控制器ADS800/440V/800A、励磁回路为FXM5/20成套的直流驱动装置。业主坚持使用测速发电机反馈, 而不采用我院建议的电压反馈测速方式, 测速发电机为ZYS-3A, 110V/22W。我们现场调试任务完成后撤离, 但是设备投运试生产后, 出现了以下故障, 无法正常生产:
1) 速度环有时开路, 而且是软故障, 时有时无, 无规律;
2) 主电枢电流偏大, 说明回转窑运转不正常。空窑运行时主电枢电流在100A以上, 投料运行后400A以上 (一般的回转窑正常带料运行时主电枢电流为额定电流的1/2值以下) 。
首先对控制室内电气设备进行常规检查, 均正常。然后再到窑中机旁现场, 使离合器脱开减速机, 在连续运行了20min后, 出现速度环开路故障, 并使直流控制器跳停。了解到该窑及其驱动机械设备都是从不远处的另外一条旧窑上拆下的, 业主在拆装过程中, 尽量维持不动, 而且也没有再对原有接线进行交接检查, 测速发电机包括连线都是原封不动照运过来的。
2.2 解决方案
对主电动机、测速发电机的电缆以及设备接线进行了一次详尽认真地检查, 结果发现测速发电机比较旧, 两个极的输出线中的一条疑似有虚接。重新将线头加固后, 再次开机投运, 始终未再出现速度环开路故障。第一个故障被排除。
对于第二个故障, 初步判断是由于传动机械设备的原因。我院的机械专业技术人员来到窑中机旁现场后, 发现窑一档的两个托轮轴中线与窑中心线之间, 均有比较明显的不同心、偏离现象, 俗称“八字窑”。经过核对所有托轮, 制定了调整托轮、对中的方案。经过机械对中调整后的窑电动机电流在正常带料负荷运行时, 下降到300A以下, 整个窑系统运行一切正常。
2.3 经验
回转窑的调试为系统工程, 需要技术人员严谨、细致、专业, 且相互配合。
3 违反操作规程造成控制装置损坏
3.1 现象及原因
2007年国庆节前, 某企业新建的2 800t/d生产线的建设工程完成了调试工作。回转窑Φ4.2m×60m, 主电动机为ZSN4系列, 440VDC/420kW。按照设计院的要求选配全数字直流控制器MENTORⅡM1850440V, 励磁回路为FXM5/50的成套直流驱动装置。开工典礼当天, 生产管理安排不规范, 投料运行后, 新聘的中控室操窑工误操作, 致使窑突然急停, 旋即违规擅自再次误操作进行急开, 整个过程不到1min。但是窑直流驱动设备启动失败, 直流控制器跳停, 故障提示为过压。我们连夜赶赴现场进行检查, 发现是主回路的一对可控硅被击穿, 直流控制器的一相主回路输入输出短路。紧急安排技术人员将新的一对可控硅配件送到现场并安装。再次检查无误后重启, 窑恢复了正常运行。
3.2 预防措施
我们与业主交流, 要求加强对中控人员的技能培训, 规范操作;启停窑时要求应该尽量首先操作窑的给定:给定减速回零至关机, 给定从零起开机。另外, 我们在直流控制器的菜单参数里, 把给定斜坡又进行了处理, 使给定斜坡角度更小, 防止负载有阶跃式的变化而影响窑的启动。
3.3 经验
全数字直流控制器目前配置是大电流大功率的绝缘栅型PN结的IGBT硅管, 电流大, 开关性能好, 频率高, 受控能力好, 缺点是耐压能力弱, 尤其是阶跃突变电压脉冲, 容易击穿硅管。当急停时, 主电枢回路存在多余的惯量势能;又突然急开, 势能的残存电压与突加的工作电压叠加, 出现了过压, 击穿可控硅。
4 结束语
电动机调试方法 篇5
冶金轧制工程建设, 如高速线材、棒材、中厚板、中厚板轧机前后的辊道、冷轧带钢、热轧带钢、型材热轧、钢轨热轧、无缝热轧钢管等生产线的轧机传动都是使用的直流电动机驱动, 其电动机功率大到几千千瓦, 小到几十千瓦。直流电动机的速度调节、电流调节和控制系统都离不开调试、试验、参数整定和试车。经过多年和多个工程的建设, 直流电动机调速调试试车已基本形成了一套可行地调试方法和步骤, 本文就是对直流传动调速系统的调试技术进行研讨。
直流电动机调速系统发展了三代, 电子技术发展后, 形成了第一代自动控制 (调节) 系统, 这个系统是由一块一块插件板构成系统, 插件板中的电子元器件基本都是分立的, 这些分立元件在生产后就存在参数离散性较大, 系统抗干能力扰较弱, 系统运行稳定性较差。为了解决分立元件存在的缺陷, 80年代中期成了第二代, 即大板结构, 将一些元器件集成在两大块板上, 这样就提高了电子元器件抗干扰能力, 从而提高了控制 (调节) 系统稳定性。但是, 用唯物辩证法去看, 用分立元器件组成的控制 (调节) 系统, 在调试、检查和措施整定, 能学以致用, 从而可提高电气调试工程师讲师水平, 在实际的应用中能够起到保证人身和设备安全。随着微电子科技研发和发展, 到了90年代, 直流传动调速系统发展成第三代, 控制 (调节) 系统中应用了微处理器和应用软件, 这是直流电动机传动控制系统技术革命。但是, 还是要进行试验和参数整定等特殊工作。无论是第一代还是第三代直流调速控制系统的调试都离不开本文所提及的调试试车的步骤和方法[1,2,3]。
1 系统原理框图简介
系统框图如图1所示。
轧机采用直流电动机驱动, 用于轧制生产线上, 其优势是轧制速度调节性能快, 从而达到稳定速度生产, 保证产品质量, 即使轧机接受到钢的热度不一时, 轧机在直流电动机控制系统自动调节下, 迅速进行速度、电流调节, 其轧制运行速度和功率得到快速调节, 保证了生产产量和品种质量。
直流电动机传动系统由三大部分组成。
1.1 主回路
包括交流主电源、双并联晶闸管整流桥、直流供电回路。
1.2 电流速度调节系统
速度、电流调节、脉冲发生和脉冲放大环节、主回路过电流和超速保护环节、励磁电流调节和保护环节。
1.3 保护系统
继电保护装置、过电流机械保护装置 (快速开关) 、介质情况等。
2 调试方法及其操作
调试分为静态和动态。
2.1 静态调试方法及其操作
(1) 熟悉设计 (包括工厂和设备设计图纸) 和设计意图, 了解生产工艺;
(2) 编制调试、试验方案;
(3) 准备调试试验仪器仪表;
(4) 按设计技术要求和施工规程规范检查和校对设备安装情况和系统主回路、一二次线路、各元器件;
(5) 检查直流电动机物理中心线, 其目的是防止电动机旋转换向器还火, 而损坏换向器;
(6) 搭设调试试验台, 检查仪器仪表准确度, 试验线路搭接;
(7) 上述第 (1) 项~第 (6) 项工作完成后, 分系统给受电部位一步步上电 (不要送出) , 检查各受电部位的电压值, 并做好记录。每完成一步的检查工作必须切断电源, 保证人身安全, 此项正确无误工作完成后, 便可按设计技术要求分系统进行正常受送电和调试试验;
(8) 交流电源主回路在各种检查工作完成, 确认正确后方可上电, 并设置好安全警示标识, 保证人身和设备安全;
(9) 操作、调节和继电系统上电, 按调试方案开始一步步进行静态检查、调试、实验;
(10) 控制系统的保护环节要首先调整好, 如过电流保护、截止电流整定, 过电压保护、失磁和欠磁保护等各种保护。
2.2 电流和速度调节系统调试
直流电动机调节系统有三环:电流环、电压环、速度环, 在此只讨论电流环和速度环。控制系统的静态调试是为了打通各个调节环节和电子保护的各种信号通路, 也就是为动态调试作可靠的准备工作。
2.2.1 电流环调试准备:将电动机转子堵转 (不让其转动) , 励磁电流不送入电动机;
2.2.2 电流环调试:将电流反馈回路断开, 电流调节器的比例积分环节换接成线性比例环节, 即输入与输出信号按线性比例控制, 按设计要求和电动机电流参数设置整流电流的截止值和保护值, 并调整整流回路保护装置快速 (机械) 开关;
2.2.3 电流闭环:在第2.2.2项工作完成后, 将电流比例环节换回比例积分调节, 电流反馈信号加入调节器, 在调节器的输入端突加信号, 在调节器反馈端用示波器观察反馈信号的波形;
2.2.4 第2. 2.2项工作完成后拆除转子的固定装置, 使转子成自由状态;
2.2.5 速度环调试:将速度环比例积分 (PI) 器的比例积分环节接成输入与输出的信号按1:1线性控制, 速度反馈信号断开, 在输入端施加给定信号 (由0 V上升至满给定值10 V) , 用示波器观察触发脉冲移项角α和逆变角β, 并将α和β设置完成;
2.2.6 电动机失励磁保护调整;
2.2.7 在完成第2.2.4项调试试验设置完成后, 将全部电源送上, 在速度调节器的输入端缓慢施加速度 (+) 给定信号, 使电动机 (空载) 由低速旋转至额定速度, 同时在低速试运转时检查速度反馈信号大小和极性, 并检查系统有无异常现象, 再在速度调节器的输入端施加速度-给定信号, 使电动机由低速至额定速度反转;
2.2.8 第2. 2.5项调试工作完成后, 将速度反馈信号接入调节器;
2.2.9 速度闭环:将比例积分调节器接成比例积分调节环, 在速度给定输入端施加阶跃按10%、30%、50%、100%给定信号, 用示波器观察电动机速度响应的过渡过程;
2.2.1 0 电动机带轻负载 (机械) 精调试。
2.3 调试实验方法 (案例)
(1) 整流角α和逆变角β设定 (定相) 试验简图见图2。
(2) 脉冲序列检查调试试验简图见图3。
(3) 电流环调试试验简图见图4。
电流调节动态响应特性曲“0”是电流信号给定, “3”是电流反馈信号。
(4) 速度环调试试验简图。
如图5, 速度调节动态响应特性曲线中的0……阶跃给定信号;1……R1值过大, C1值过小;2……R1值过小, C1值过大;3……R1值和C1值最佳。
(5) 电动机速度动态精调试
电流和速度调节系统是采用成熟了的可控硅可逆调速控制系统, 它们都有一套相同的比例积分调节器。如图6所示。
动态精度调试系统:包括调节系统, 控制系统。在空中板面突加满速度给定信号 (10 V) , 并用视波器打印出速度反馈信号与速度给定信号的响应临摹曲线图7, 比较速度响应时间的快慢, 是否满足工艺运行要求。
静态参数已选好, 由于电子元器件的参数分散性较大, 因此, 速度比例积分调节器的比例电阻R1和比例积分电容C1要根据多次试验才能确定这两个元件的合适参数, 这也就是动态调试。
3 调节系统原理分析
由于速度比例记分调节器是一阶惯性环节, 不可能有在突加速度给定信号时, 电动机的转速在0+时刻上升到额定速度或超速的特性, 而是非要在一段时间内电动机转速才能建立起来。
速度比例记分调节器在静态时, 比例记分电容C1积分回路相当于开路状态 (相当于频率特性上ω=0) 。放大器的放大倍数Kp≈R1′/R0, 这时PI的放大倍数很大, 近似开环状态, 使静差减少到几乎等于零。这时对启动有好处, 但调节器的随动特性不佳, 在动态时, 电容器C1相当于短路 (相当于频率特性ω=∞) , 这时侯放大器的放大倍数Kp≈R1′/R0, 放大倍数大大降低, 这时对调节器的随动性有益。
在具体调试时, 关心的是R1和C1这两个元件参数的配合。用示波器观察电动机在突加速度给定信号情况下的速度反馈信号波形, 即电动机的速度特性。速度调节器R1的数值过大, C1的数值过小, 电动机的启动时间就长, 反之则电动机启动过程振荡的厉害, 对机械不利。前面提到过, 计算的理论值只是R1C1是理想值, 由于电子元器件参数分散性较大。因此, 只有通过反复的调试试验才能得到或选出R1C1实际最佳值, 即电动机启动和运行状态才能最佳。
3.1 电动机速度调节基本原理如下:
直流传动整流装置和调节系统是世界上比较先进的可控硅整流装置和调节系统, 见系统框图图1。
这套整流装置的控制、调节、保护系统各有一个Z80CPU微处理机, 它们各负其责, 并相互通迅, Z80CPU程序是可调试和设定的, 试运行后便存入RAM固化。
3.2 试运行速度特性曲线 (临摹)
通过多次精调试和热负荷试运行, 调试的结果满足生产要求。
4 结束语
本文是通过多个工程建设的电气调试经验而总结, 阐述了直流传动系统控制系统, 及其自动化从理论到实践的一个转化, 把书本理论运用到实际工作中。工厂电气系统无处不存在电气理论中所说的电容、电感、电阻三大参数, 这些参数是无法测得的, 系统设计参数只是理论数据, 是未考虑系统电气元器件参数分散性, 也是无法考虑的。因此, 这些设计的参数是不能直接设置到系统中的, 要靠调试试验和试车来设定适合本系统的参数。实践证明运用该文所述的方法和步骤, 既可以节省调试工期, 又能够做到设备和人身安全。
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[2]刘星平.电力电子技术及电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 1999.
电动机调试方法 篇6
1 三相异步电动机原理
当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时, 就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以转速旋转, 转子导体开始时是静止的, 故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势 (感应电动势的方向用右手定则判定) 。由于导子导体两端被短路环短接, 在感应电动势的作用下, 转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用 (力的方向用左手定则判定) 。电磁力对转子轴产生电磁转矩, 驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组 (各相差120度电角度) , 通入三相对称交流电后, 将产生一个旋转磁场, 该旋转磁场切割转子绕组, 从而在转子绕组中产生感应电流 (转子绕组是闭合通路) , 载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力, 从而在电机转轴上形成电磁转矩, 驱动电动机旋转, 并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
2 三相异步电动机的故障分析和处理方法
2.1 通电后电动机不能转动, 但无异响, 也无异味和冒烟
2.1.1 故障原因:
a.电源未通 (至少两相未通) ;b.熔丝熔断 (至少两相熔断) ;c.过流继电器调得过小;d.控制设备接线错误。
2.1.2 故障排除:
a.检查电源回路开关, 熔丝、接线盒处是否有断点, 修复;b.检查熔丝型号、熔断原因, 换新熔丝;c.调节继电器整定值与电动机配合;d.改正接线。
2.2 通电后电动机不转, 然后熔丝烧断
2.2.1 故障原因:
a.缺一相电源, 或定干线圈一相反接;b.定子绕组相间短路;c.定子绕组接地;d.定子绕组接线错误;e.熔丝截面过小;f.电源线短路或接地。
2.2.2 故障排除:
a.检查刀闸是否有一相未合好, 可电源回路有一相断线;消除反接故障;b.查出短路点, 予以修复;c.消除接地;d.查出误接, 予以更正;e.更换熔丝;f.消除接地点。
2.3 通电后电动机不转有嗡嗡声
2.3.1 故障原因:
a.定、转子绕组有断路 (一相断线) 或电源一相失电;b.绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;c.电源回路接点松动, 接触电阻大;d.电动机负载过大或转子卡住;e.电源电压过低;f.型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;g轴承卡住。
2.3.2 故障排除:
a.查明断点予以修复;b.检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;c.紧固松动的接线螺丝, 用万用表判断各接头是否假接, 予以修复;d.减载或查出并消除机械故障, e.检查是还把规定的面接法误接为Y;是否由于电源导线过细使压降过大, 予以纠正, f.重新装配使之灵活;更换合格油脂;g.修复轴承。
2.4 电动机起动困难, 额定负载时, 电动机转速低于额定转速较多
2.4.1 故障原因:
a.电源电压过低;b.面接法电机误接为Y;c.笼型转子开焊或断裂;d.定转子局部线圈错接、接反;e.修复电机绕组时增加匝数过多;f.电机过载。
2.4.2 故障排除:
a.测量电源电压, 设法改善;b.纠正接法;c.检查开焊和断点并修复;d.查出误接处, 予以改正;e.恢复正确匝数;f.减载。
2.5 电动机空载电流不平衡, 三相相差大
2.5.1 故障原因:
a.重绕时, 定子三相绕组匝数不相等;b.绕组首尾端接错;c.电源电压不平衡;d.绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。
2.5.2 故障排除:
a.重新绕制定子绕组;b.检查并纠正;c.测量电源电压, 设法消除不平衡;d.峭除绕组故障。
2.6 电动机空载, 过负载时, 电流表指针不稳, 摆动
2.6.1 故障原因:
a.笼型转子导条开焊或断条;b.绕线型转子故障 (一相断路) 或电刷、集电环短路装置接触不良。
2.6.2 故障排除:a.查出断条予以修复或更换转子;d.检查绕转子回路并加以修复。
2.7 电动机空载电流平衡, 但数值大
2.7.1 故障原因:
a.修复时, 定子绕组匝数减少过多;b.电源电压过高;c.Y接电动机误接为Δ;d.电机装配中, 转子装反, 使定子铁芯未对齐, 有效长度减短;e.气隙过大或不均匀;f.大修拆除旧绕组时, 使用热拆法不当, 使铁芯烧损。
2.7.2 故障排除:
a.重绕定子绕组, 恢复正确匝数;b.设法恢复额定电压;c.改接为Y;d.重新装配;e.更换新转子或调整气隙;f.检修铁芯或重新计算绕组, 适当增加匝数。
2.8 电动机运行时响声不正常, 有异响
2.8.1 故障原因:
a.转子与定子绝缘纸或槽楔相擦;b.轴承磨损或油内有砂粒等异物;c.定转子铁芯松动;d.轴承缺油;e.风道填塞或风扇擦风罩;f.定转子铁芯相擦;g.电源电压过高或不平衡;h.定子绕组错接或短路。
2.8.2 故障排除:
a.修剪绝缘, 削低槽楔;b.更换轴承或清洗轴承;c.检修定、转子铁芯;d.加油;e.清理风道;重新安装置;f.消除擦痕, 必要时车内小转子;g.检查并调整电源电压;h.消除定子绕组故障。
2.9 运行中电动机振动较大
2.9.1 故障原因:
a.由于磨损轴承间隙过大;b.气隙不均匀;c.转子不平衡;d.转轴弯曲;e.铁芯变形或松动;f.联轴器 (皮带轮) 中心未校正;g.风扇不平衡;h.机壳或基础强度不够;i.电动机地脚螺丝松动;j.笼型转子开焊断路;k.绕线转子断路;加定子绕组故障。
2.9.2 故障排除:
a.检修轴承, 必要时更换;b.调整气隙, 使之均匀;c.校正转子动平衡;d.校直转轴;e.校正重叠铁芯, f.重新校正, 使之符合规定;g.检修风扇, 校正平衡, 纠正其几何形状;h.进行加固;i紧固地脚螺丝;j修复转子绕组;修复定子绕组。
2.1 0 轴承过热
2.1 0. 1 故障原因:
a.滑脂过多或过少;b.油质不好含有杂质;c.轴承与轴颈或端盖配合不当 (过松或过紧) ;d.轴承内孔偏心, 与轴相擦;e.电动机端盖或轴承盖未装平;f.电动机与负载间联轴器未校正, 或皮带过紧;g.轴承间隙过大或过小;h.电动机轴弯曲。
2.1 0. 2 故障排除:
a.按规定加润滑脂 (容积的1/3-2/3) ;b.更换清洁的润滑滑脂;c.过松可用粘结剂修复, 过紧应车, 磨轴颈或端盖内孔, 使之适合;d.修理轴承盖, 消除擦点;e.重新装配;f.重新校正, 调整皮带张力;g.更换新轴承;h.校正电机轴或更换转子。
2.1 1 电动机过热甚至冒烟
2.1 1. 1 故障原因:
a.电源电压过高, 使铁芯发热大大增加;b.电源电压过低, 电动机又带额定负载运行, 电流过大使绕组发热;c.修理拆除绕组时, 采用热拆法不当, 烧伤铁芯;d.定转子铁芯相擦;e.电动机过载或频繁起动;f.笼型转子断条;g.电动机缺相, 两相运行;h.重绕后定于绕组浸漆不充分;i.环境温度高电动机表面污垢多, 或通风道堵塞;j.电动机风扇故障, 通风不良;定子绕组故障 (相间、匝间短路;定子绕组内部连接错误) 。
2.1 1. 2 故障排除:
a.降低电源电压 (如调整供电变压器分接头) , 若是电机Y、Δ接法错误引起, 则应改正接法;b.提高电源电压或换粗供电导线;c.检修铁芯, 排除故障;d.消除擦点 (调整气隙或挫、车转子) ;e.减载;按规定次数控制起动;f.检查并消除转子绕组故障;g.恢复三相运行;h.采用二次浸漆及真空浸漆工艺;i.清洗电动机, 改善环境温度, 采用降温措施;j.检查并修复风扇, 必要时更换;检修定子绕组, 消除故障。
摘要：结合生产运行与检修实践, 对生产过程中三相异步电动机烧毁原因进行了探讨, 分析了电动机启动常出现的各种故障, 提出了相应的对策及建议。
关键词：三相异步电动机,控制线路,调试,故障,分析
参考文献
[1]何新军.基于DSP的三相异步电动机直接转矩控制系统研究[D].长沙:湖南大学, 2002.
摩托车发动机点火调试仪的研制 篇7
摩托车诞生至今已有100多年的历史, 摩托车点火器经历了机械式调节、模拟电路式调节, 目前正朝着数字式控制方向发展。现有的数字控制点火系统一般根据发动机转速调节点火提前角, 这种控制方法与传统的点火方式相比能大大提高点火特性, 提高发动机的动力性、经济性。然而, 发动机最佳点火提前角的大小受到各种因素的影响, 按对点火提前角影响的程度和频度来说, 发动机转速、负荷的影响比较大, 因此, 为能更好的优化发动机的性能, 应该对点火提前角进行二维控制, 根据发动机当前转速和负荷确定其最佳点火提前角。
1 硬件电路设计
1.1 硬件结构
点火调试仪首先将磁电机引出信号经整形电路整形, 得到适合主控制电路的脉冲信号——触发信号和照明信号;主控制电路对触发信号和照明信号进行分析计算, 得到发动机的当前平均转速和瞬时转速波动值, 并以此判断发动机的当前工况, 从已有的发动机点火特性图 (MAP) 信息中读取对应的最佳点火提前角, 计算点火延时, 发出点火脉冲信号, 同时将发动机的工况信息在LCD显示界面上显示。设计系统的硬件结构框图如图1所示。
1.2 主控制电路设计
主控制电路是点火调试仪的核心单元, 主控制电路检测发动机的平均转速和瞬时转速, 计算和判断发动机的当前工况, 并根据该工况信息在存储器中的点火特性图 (MAP) 中寻找对应的最佳点火提前角, 计算点火延时, 并发出点火脉冲信号实时驱动点火, 同时在LCD上显示发动机工况信息。主控制电路的结构框图如图2所示。
1.3 主控制器芯片选择
系统中的主控制器采用2片ATMEL89C52单片机。AT89C52不但和8051指令、管脚完全兼容, 而且与一般的8051单片机相比, 具有更多的优势:内部RAM空间达到256字节, 其中地址单元80H~FFH为特殊寄存器与通用RAM的复用区域, 用不同的寻址方式可以进行独立访问;片内的8K程序存储器是FLASH工艺的, 这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写;同时ATMEL89C52内部有3个16位定时器T0、T1、T2, 比一般的8051单片机多了定时器T2。
1.4 存储器
虽然AT89C52单片机内部有256个字节的RAM存储空间, 比普通的51系列单片机多1倍, 但是在设计中仍不够用;同时2片AT89C52之间需要进行数据交换和共享, 因此在电路中需要扩展数据存储器。扩展的数据存储器选用DALLS的1609芯片。DS1609为256字节双端口RAM, 具有两个独立的端口, 各自拥有一套相应的数据/地址复用总线和控制总线。
1.5 LCD显示
为了缩短系统开发时间, 采用思普瑞特公司的LCD显示模块5DSA进行开发研制。该模块的显示点阵为320×240象素, 工作电压5V, 最大功耗为5V×950mA, 作温度为0~50oC。串行通讯接口为5芯单排插座, 引脚分别为“DSR”“、TXD”、RXD”、“CTS”、“GND”, 分别用作状态标志、数据输出、数据输入、忙信号、信号地。
1.6 驱动电路
设计点火驱动电路如图3所示。电路的能量提供为蓄电池, 电路的点火信号来自“DH, GGND”。电路的输出为两路, 一路为火花塞点火信号“IGN+, IGN-”输出至点火线圈 (高压包) , 一路为点火放电感应信号“LCDI2, LCDI3”, 输出至主控制机箱, 经光耦隔离整形后送入单片的P1.1 (T2EX) , 作为检测实际点火角度信息。
2 软件设计
为缩短开发时间, 提高程序得可移植性, 软件开发过程采用C语言编程。
2.1 主控制器程序设计
主控制器需要实现的功能有:在系统上电初始化时, LCD显示提示信息, 并等待从PC机接收发动机点火特性图 (MAP) 信息;主控制器实时采集、计算发动机的平均转速与瞬时转速信息, 并判定发动机的转速和负荷;根据当前的平均转速与瞬时转速, 在MAP信息里选择对应的点火提前角, 结合当前的平均转速确定点火定时器延时并点火;当点火驱动电路驱动点火线圈放电点火后, 主控制器根据反馈电路的反馈信号, 对点火提前角进行修正, 实现闭环控制;为了能够实时显示发动机工况信息, 需要每隔一定周期向LCD发送的显示信息。
2.2 两CPU协作流程
硬件设计中CPU采用2片ATMEL89C52单片机, 根据它们与双口RAMDS1609的A、B端口的连接, 分别将它们叫做“A口单片”“B口单片”。为了能够完成上述任务, 将两任务进行分配。A口单片当检测到B口已将MAP信息写入双口RAM中后, 开始进入实时控制状态, 提示可以起动发动机。
在对发动机点火进行实时控制时, A口单片负责主要计算, B口单片进行辅助计算。A口每隔一定周期将待处理的数据写入1609, 等待B口处理;若A口检测到B口处理完毕, 则读出处理后的数据, 并送往LCD。两单片的相互协作流程及1609的地址分配如图4所示。
2.3 25045的读写操作
25045是串行存储器, 通过4根线CS、SCK、SI和SO进行对其内部存储器进行读写操作。其中CS为片选输入, 同时作为看门狗复位输入;SCK为同步时钟输入;SI为串行输入;SO为串行输出。对25045读/写一个字节的流程如图5所示。
2.4 点火特性图标定
在MAP图谱标定过程中, 主控制电路负责将采集的发动机平均转速信号以及瞬时转速波动值通过B口单片的串行口上传给PC机, 同时PC机实时采集测功机测量的发动机负荷和节气门大小。通过这些数据, PC机进行自寻优控制, 迅速得到该工况下最佳点火提前角度, 并将该角度用串口下行发送至控制系统, 控制系统根据此点火角度点火, 以维持发动机的正常工作。PC机标定MAP的流程图如图6所示。
3.1 瞬时转速与负荷关系
用点火调试仪测量发动机的瞬时转速。发动机每旋转1周, 产生1个INT0中断与8个INT1中断, 将8个INT1中断之间的定时器计数值作为该1/8周期的时长, 并计算各段瞬时转速。记录不同负荷下, 该瞬时转速 (5000转/分) 的波动如图7所示。
将上述瞬时转速的实验数据进行积分处理, 得到瞬时转速波动与负荷的关系曲线如图8所示分别将上述两条曲线进行线性拟合, 得到的函数关系为:
由式 (3-1) (3-2) 可知, 发动机的瞬时转速波动率与发动机的负荷存在线性关系。可以根据瞬时转速的波动率确定发动机负荷。
3.2 标定CG125发动机点火特性图 (MAP)
用点火调试仪结合上位机和测功机标定发动机点火特性图如图9所示。该MAP信息较准确的反映了发动机点火提前角与转速、负荷的变化规律。用该点火调试仪结合测功机与上位机标定CG125发动机的点火特性图, 得到最佳点火提前角与转速、瞬时转速波动的关系。标定结果证明该关系符合最佳点火角与转速、负荷的变化规律, 能较准确反映最佳点火提前角与转速、负荷的关系。
参考文献
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