1、本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮 DGS8800e 数字调速系统简介与故障分析所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期内容摘要摘要：本文首先对“育鲲”轮 DGS8800e 数字调速系统的结构组成进行介绍，并详细描述了 DGS8800e 数字调速系统的运行模式和控制模式。然后分析了该数字调速系统可能会出现的故障并分析了可能的故障原因。最后结合说明书，提出了对系统的维护保养计划。希望能为“育鲲”轮上的轮机人员以后对该系统的管理提供帮助。关键词:数字调速系统 运行模式 控制模式 维护保养ABSTRACT: The passage firstly introduces the compos
2、ition of the DGS8800e digital governor system used in“yukun”ship,and particularly describes the working mode and control mode of the DGS8800e digital governor system. Then analyses the possible trouble and the possible trouble reason.In the end,the maintenance plan is given combined with the instruc
3、tion manual.I hope that it will be valuable to daily management on the system for the engineers in “yukun”ship.Keywords: digital governor system working mode control mode maintenance目录前言 .11 电子调速器的特点 .11.1 精确的速度控制 .11.2 全面的控制功能 .11.3 广泛的适应能力 .11.4 具有各种不同的操作模式 .11.5 简化的制造,安装和维护 .22 柴油机电子调速器工作原理 .23 电
4、子调速器的选择 .24 DGS8800e 数字调速系统组成 .24.1 驾驶台和集控室的发令装置 .34.2 电源 .44.3 数字调速单元 .44.3.1 控制面板 .44.3.2 执行机构 .54.4 转速检测装置 .64.5 扫气压力传感器 .75 DGS8800e 数字调速系统的运行模式和控制模式 .85.1 调速器的运行模式与操作方法 .85.1.1 正常（NORMAL）模式 .85.1.2 空闲（IDLE）模式 .85.1.3 设定值（SETPOINT）模式 .85.1.4 试验（TEST）模式 .85.1.5 校验（CALIBRATION）模式 .95.1.6 自检（SELF T
5、EST）模式 .95.2 调速器的三种特别控制模式 .95.2.1 恒定供油量（CONSTANT FUEL）控制模式 .95.2.2 恶劣海况（ROUGH SEA）控制模式 .105.2.3 燃油设定值（FUEL SETPOINT）直接控制模式 .106 故障分析 .106.1 电源故障 .106.2 反馈故障 .106.3 发动机不能起动 .116.4 发动机转速不稳 .116.5 发动机运行中自动停机 .116.6 发动机超速 .117 维护保养 .118 总结语 .121“育鲲”轮 DGS8800e 数字调速系统简介与故障分析前言随着电子技术的发展，电子控制系统已愈加广泛地应用在发动机上
6、，其中电子调速器在柴油机上的应用已达到非常令人满意的效果,同时电子调速器具有调节精度高、全面的控制功能、广泛的适应能力、具有各种不同的操作模式及简化的制造, 安装和维护等特点。电子调速器的应用也是提高柴油机性能最有效的途径和最主要的措施之一。“育鲲”轮主机遥控系统包括 AT2000 推进系统、电子调速器 DGS8800e、安保装置SSU8810 三个系统联合实现对主机的控制。电子调速器 DGS8800e 是由计算机控制的全数字式调速系统，直接接受 AT2000 推进控制系统的调速指令，控制主机油门拉杆，从而实现主机加减速或维持主机转速稳定。1 电子调速器的特点1.1 精确的速度控制以机械液压调
7、速器为核心的控制系统一般来说可以适合各场合，但对于一些比较复杂场合的控制却不是很理想。电子调速器对于转速的控制是通过飞轮处安装的传感器监测,并根据设定转速和实际转速的差异进行调节以保证柴油机的稳定运转, 由于控制器具有很高的响应及 PID ( 比例微积分) 计算功能, 因此对发动机的速度有很精确地控制，稳定状态下的转速波动率可低于 0.1%。为了减轻扭振信号的影响 , 在电子调速器中设有联轴节扭振滤器，滤掉速度信号中的扭振信号, 使调速器不会反映和放大这些扭振信号。联轴节扭振滤器还可以自身调节达到不同的自振频率并抑制由温度变化可能产生的频率偏移。这样在不牺牲稳定性的前提下大大改善了传递特性,保
8、证了速度的精确控制。 1.2 全面的控制功能现代船用电子调速器不仅可以精确地控制柴油机的转速, 而且对柴油机具有全面的控制能力。在带有轴带发电机的船上, 可以把电负荷作为前馈信号送回系统以增加系统对负荷的响应, 良好地控制轴带发电机和柴油发电机组间的负荷转移。电子调速器大量的限制功能可以在各种运转条件下使柴油机不承受异常负荷, 保证柴油机安全可靠地运转。 1.3 广泛的适应能力电子调速器有很强的适应能力。通过修改软件设置可以将调速器用于各种场合。调速器可以在现场调整设定点和进行动态调节以适应技术条件的变化, 如果需要的话, 在安装若干年后也能够很方便地加以改进。1.4 具有各种不同的操作模式各
9、种不同的操作模式是指可以根据不同的要求由操作者选择机器的运转模式，例如DGS8800e 数字调速系统具有正常模式、空闲模式、设定值模式、试验模式、校验模式和自检模式，并保证发动机一直处于最优化状态运转。21.5 简化的制造,安装和维护电子调速器所有的控制参数都是由电位计确定而不是弹簧、连杆和孔,也不需要齿轮传动的驱动系统及压缩空气和液压系统, 这使得制造、安装过程大大简化。电子调速器的各个部分不需要对不同的应用场合限制调速器的编号, 各部分可以作为标准元件进行制造。电子调速器和执行器只是在需要进行油量调节时才工作, 而不是像液压调速器那样需要不停地运转。这使得电子调速器的维修工作大大减少,有足
10、够的可靠性，一般来说不需要维修。2 柴油机电子调速器工作原理常见的电子调速器按照控制器划分可分为模拟式电子调速器和数字式电子调速器两类。模拟电子调速器的控制器由模拟电子元件组成，数字式电子调速器由数字式微处理器及外围设备组成。电子调速器工作原理是利用转速调整电位，传感器通过测量发动机的转速，将信号送至控制器中与设定值相比较后，按一定的规律或运算，放大后驱动执行器调节喷油泵齿条，调节供油量，从而达到稳定转速的目的。 “育鲲”轮上所选用的电子调速器就是DGS8800e 数字调速系统。 3 电子调速器的选择在选用电子调速器时要考虑到动力装置的复杂程度,根据动力装置复杂程度的不同,可以把它们分为“传统
11、型”和“新型”两类。传统型的动力装置主要包括:发动机与定距桨连接，发动机与无离合器、对螺距变化也无特殊要求的变距桨连接，发动机带有功率不超过 15%MCR 的轴带发电机及变距桨。这类动力装置和柴油机可以选用认可的电子调速器。例如“育鲲”轮选用的 NOR Control 公司的 DGS8800e 数字调速系统。新型的船舶动力装置包括:动力装置中带有弹性联轴器 ,齿轮装置,可脱开螺旋桨的离合器,柴油机直接带动要求能够迅速改变螺距的变距桨及对频率准确性有很高要求的轴带发电机。对于这类动力装置,电子调速器一定要订做,并且系统的布置应同时得到用户、调速器供应厂及柴油机制造厂共同许可.在确定总体方案时,一
12、定要注意停车系统,调速器和遥控系统必须是兼容的。4 DGS8800e 数字调速系统组成DGS8800e 数字调速系统由驾驶台和集控室的发令装置、电源、数字调速单元（DGU8800e） 、转速检测装置和扫气压力传感器（GT7 或 GT100）五个基本部分组成。图1 为 DGS8800e 数字式电子调速器的配置图。3图 1 DGS8800e 数字式电子调速器配置图4.1 驾驶台和集控室的发令装置DGS8800e 数字式电子调速系统可以接受驾驶台和集控室两个位置的信号，并根据信号大小进行控制。图 2 为驾驶台和集控室控制面板。在航行中，主机的运转速度和可调距桨的螺距可以分别从转速仪表和螺距仪表中读出
13、。通过调节车钟手柄的位置可以改变船舶的航速。准备航行时，主机的起动就可以通过在 AT2000 操作面板上按照主机起动的步骤操作来完成。图 2 驾驶台和集控室控制面板1、主机转速仪表 2、螺距仪表 3、车钟 4、AT2000 操作面板 44.2 电源220 伏三相交流动力电源用来给三相伺服电机提供服务的，220 伏单相交流电源用来给控制电路提供服务的，24 伏直流电源用来给数字伺服单元提供服务的。4.3 数字调速单元数字调速单元包括调速器和执行机构两部分，这两部分都有各自的微处理器。它主要作用就是接受外部过程的各种信号并转换成标准的数字量信号，然后将数字量信号送到调速器内。4.3.1 控制面板控
14、制面板位于机舱集控室的控制台面板上，图 3 为 DGU8800e 数字调速单元的控制面板，左面为调速器控制部分，右面为执行机构控制部分，右面的钥匙开关时两部分公用的。调速器控制部分运行模式指示灯和调速器状态指示灯分别指示调速器的运行模式以及所处的状态，警报指示灯能够直接指示出故障。可以在参数选择面板上选择所要知道的参数，该参数的数值将会在参数数据显示面板上显示。检测按钮在系统所有模式中都会用到，通过按动上面的按钮直接输入一个模拟信号量，模拟量的输入将会被转化为当前信号，可以通过“+”或“ -”按钮来调整。通过控制模式按钮可以选择调速器的控制模式。执行机构控制部分模式指示灯和执行器状态指示灯分别
15、指示执行器运行模式和所处的状态，警报指示灯能够直接指示出故障。执行器参数选择面板、参数数据显示面板和执行器测试按钮的作用和调速器的一样。所有的参数都具有调整保护，该保护就是通过钥匙开关实现的。图 3 DGS8800e 数字调速单元控制面板1、运行模式指示灯 2、调速器状态指示灯 3、调速器警报指示灯 4、执行器模式指示灯 5、执行器状态指示灯 6、执行器警报指示灯 7、调速器参数选择面板 8、调速器参数数据显示面板 9、执行器参数选择面板 10、执行器参数数据显示面板 11、钥匙开关 12、执行器测试按钮 13、伺服机构测试按钮 14、调速器检测按钮 15、控制模式按钮54.3.2 执行机构D
16、GS8800e 数字调速系统的执行机构包括了数字伺服装置和电动执行器。（1）数字伺服装置数字伺服装置是一个标准的可墙挂式数字伺服装置控制箱，它位于机舱集控室前门和控制台之间的墙壁上。图 4 为 DSU001 数字伺服装置。它是电子调速器的一个重要中间环节，接受数字调速单元输出的指令，经过线性变换与功率放大，其输出信号就去控制电动执行器输出轴的角度变化。与此同时，它也接受电动执行器有关转角输出变化的反馈等信号。图 4 DSU001 数字伺服装置（2）电动执行器电动执行器位于主机机旁操作台后面。图 5 为电动执行器实物图，电动执行机构包括一个三相无刷伺服电机和减速齿轮。伺服电机不含电子元件，使用球
17、型长寿润滑轴承。它是受伺服放大器 SBS 15/30A 控制，内部装有一个刹车装置，在故障时，例如系统故障、电源故障时，执行机构将保持燃油齿条在当前位置上，燃油齿条位置会保持在安全状态，柴油机会保持当前速度；同时外部也有保护设备。执行机构输出位置通过一个直接安装在伺服电机内部的绝对编码器进行测量，测量信号既是转速调节器的反馈信号，又是电动执行机构的反馈信号。6图 5 电动执行器4.4 转速检测装置速度检测采用电磁式传感器安装在主机齿轮对面，并且成对安装，提高系统的可靠性。图 6 为转速检测装置实物图，图 7 为转速检测装置结构原理图。该转速检测装置属于非接触式测速装置，它没有运动部件，不会发生磨损，具有使用寿命长、检测精度高等特点。传感器靠近齿轮安装，齿顶之间保持一个较小的间隙（间隙要求在 2.5mm0.5mm） 。主机转动时，齿顶和齿谷交替经过，引起线圈内的磁通量交替变化，使线圈感应出一系列的脉冲信号。脉冲频率 f 取决于齿数 Z 和转速 n，即 。传感器输出的感应电势脉)(60HzZf冲信号经过整形放大电路，使其转换成同频率的矩形波。矩形波再经频率/电压转换电路变成电压信号。该电压信号的大小反映了转速的高低。图 6 转速检测装置1、电磁式传感器 2、齿轮
