1、柴油发电机控制系统调试难点的分析和研究摘要：油田钻机是油井生产的最主要的设备之一，它的正常运转和工作效率直接关系到油井的经济建设和成井率。由于其钻井工艺的特殊性，对钻机电控设备要求特别苛刻，因此钻机出厂前的调试工作以及技术要求的优化尤为重要。本项目结合石油钻井设备的具体应用实例，探讨了先进的 DB（电动变频）系列钻机控制系统的结构和特点，并根据这些特点介绍了 DB 系列钻机电控系统厂内调试的步骤和方法，以及现场调试中系统的优化和技术要求。 关键词： 钻机 电控系统 变频 调试 优化 一、系统简介 调试柴油发电机组的主要难点是 2301A 的调试。公司的柴油发电机组主要采用了 2301A 电子调
2、速器。电子调速器是继机械调速器、液压调速器以来的第三代速度控制器，它具有结构简单、调节精度高、便于实现多台机组同步并联运行、便于同发动机保护系统相结合、便于实现动力装置全自动化等特点，在现代发动机中得到广泛应用。2301A 调速器是由美国 WOODWARD 公司生产的。2301A 调速器又可分为两类：一类是无负荷分配功能的调频型调节器，因只对转速或频率脉冲调节，故称为单脉冲调频调节器，一般只用于一台机组或备用型调速系统。另一类是具有负荷分配功能的调频调载型调节器。 二、技术指标 本文主要介绍 2301A 电子调速器的型式、结构与原理，有助于用户灵活应用，方便用户操作与维修。主要由以下几部分组成
3、： 1.结构与工作原理 单脉冲 2301A 电子调速器由一块双面印刷线路板和铁质外壳构成。外壳上有 7 个调节电位器，分别提供起动燃料调节、额定转速调节、怠速调节、加速斜率调节、增益调节、稳定性调节、执行器补偿调节。有l7 个接线端子，分别提供电源输入、转速信号输入、怠速/额定转速切换、失速保护、保护停机、调速率调整、转速微调、同步信号输入及辅助输入。 2、操作与调整 在正确安装电子调速系统后，还必须对电子调速器进行一系列的操作与调整工作，使之按要求运行，并具有良好的性能。 1）.稳定性调整 电子调速器的控制属于 PID 控制，调节应遵循其调节规律：先调增益、再调积分，后调微分。增益电位器起比
4、例控制作用，对转速偏差及时作出响应，可以改变转速瞬态变化量；恢复电位器起积分作用，主要用来消除静差，改善系统的静态特性；执行器补偿电位器起微分控制作用，对转速偏差有预测能力，可以消除系统滞后，减少超调，克服振荡，使系统趋向稳定，还可加快系统的动作速度，减少超调时间，可以改善系统的动态特性；执行器低速摆动时顺时针增加执行器补偿电位器，即增强微分作用，加快执行器响应；执行器快速波动时逆顺时针减小此电位器；调整过程中有时还需要调整增益和恢复电位器。 2）. 转速调整 先调整额定转速，再调整怠速。额定转速的调整影响怠速，而怠速调整不影响额定转速。 3）. 动态性能优化调整 为使调速器快速、平稳、准确地
5、控制，在工作稳定的条件下应使增益尽可能高；其次积分作用要适宜，在负荷或转速以一个周期达到稳定为宜；最后微分作用尽可能高。按此调节基本可以获得满意的控制效果。3、安装与接线 4、其主要核心技术为内部电路原理分析，包括： 1）.频率-电压变换电路 该部分由脉冲互感器、整形反相器、数字电路、滤波与电平变换电路组成。工作原理：时钟振荡电路产生稳定的时钟信号。输入转速信号经单稳态触发器后形成宽度为一个时钟周期的复位控制信号使计数器输出清零，使时钟信号通过或非控制门，送到计数器的计数端，当达到设定的计数值（根据转速范围由拨动开关选择）时，计数器输出高电平，送到或非门输入端，封锁了时钟信号的输入，从而使计数
6、器停止计数直到下一个转速信号引起新的复位为止。如此可产生一个与输入转速同频、脉冲宽度固定的矩形脉冲信号，经倒相放大后输出。 2）.怠速/额定转速切换电路 当外接怠速/额定转速开关从怠速位置转换到额定位置时，光电耦合器 OC1 导通，产生正的积分电压，由积分器进行反相积分，输出电压缓慢降低，输出运算放大器电流逐渐增大，发动机转速不断提高。调整加速时间调整电位器可改变积分电流，使积分时间发生变化。增大电位器阻值，则加速时间增长。当外接怠速/额定转速开关从额定位置切换到怠速位置时，由于电位器两端接有二极管进行放电，所以积分时间不受加速时间调整电位器变化的影响。 3）.调速控制电路 转速微调电路：+1
7、2V 电源电压经 RC 阻容网络滤波后，再经一固定电阻与外接转速微调电位器分压及 RC 阻容网络滤波后输出至综合运算放大器反相端。发动机单机固定运行时，可不接转速微电位器；发动机并网、并车运行时需进行转速微调，此时应外接电位器。转速微调输入端子灵敏度为 10%额定转速。 辅助输入电路：辅助输入信号从端子 17 经过 RC 阻容网络滤波后输出至综合运算放大器反相端。该端可用于外接负荷分配器。辅助输入端子灵敏度为每伏电压变化 3%负荷。 调速率反馈电路：取自控制器输出反馈端的反馈电压信号，经 RC 阻容网络滤波后，再经一固定电阻与外接调速率电位器分压后输出至综合运算放大器反相端。在调速率电位器调到
8、最小时或无差运行方式下反馈电压为零。调速率输入端子灵敏度为每伏电压可产生 10%的调速率。 以上三路输出信号及怠速/额定转速切换电路产生的输出电压在综合运算放大器反相端进行加法运算后，与转速偏差电压相叠加。转速稳定时，此叠加点电压为零；转速不稳定时存在偏差电压，就会通过恢复电位器输出到积分器反相端进行积分，产生控制电压，经隔离二极管送到功率输出电路，实行偏差纠正。 三、性能效果 该电控系统结构紧凑，性能稳定，可靠性强，其质量标准完全达到国家标准。 四、研制过程 1、对分厂现有发电柜进行逐步分解研究，掌握各元件性能。 2、对 2301A 进行拆解，查清内部结构，及逻辑关系。 3、在现场与柴油发电机组连接，进行功能测试，并将测试值与理论值进行对比分析，找出最佳调试柴油发电机组方案。 4、故障模拟测试，分析故障产生原因，并拟定处理方案。 五、推广应用前景及推广措施 目前发电机组的调速系统应用非常广泛，石油钻机，冶金发电等等行业都需要，尤其是公司自身就需要高品质的调速系统，大功率钻机平均每套需要 3 套调速系统，而可以对外销售创造更多产值。 推广采取统一柜体出售，一个柜体及一套控制调速系统。并且，体积小便于运输。
