电子调速器的工作原理及故障分析

毕业论文（设计）
电子调速器的工作原理及故障分析Electronic Governor Working Principle and
Fault Analysis
学生姓名：徐平平
指导教师：刘雨
合作指导教师：
专业名称：轮机工程
所在学院：航海与船舶工程学院
二〇一六年六月
目录
摘要 (I)
Abstract (Ⅱ)
第一章前言 (1)
第二章电子调速器的工作原理 (2)
2.1系统描述 (2)
2.2电子调速器系统的原理 (7)
2.3电子调速器的原理 (9)
2.4本章小结 (9)
第三章电子调速器的故障分析 (10)
3.1发动机不能启动 (10)
3.2发动机转速不稳 (11)
3.3发动机运行中自动停机 (12)
3.4电子调速器的其它故障 (13)
3.5案例 (14)
3.6本章小结 (16)
第四章电子调速器的维护管理 (17)
4.1 电子调速器的维护 (17)
4.2报警系统的维护 (17)
4.3电子调速器的滑油 (17)
4.4本章小结 (18)
第五章结论 (19)
致谢 (20)
参考文献 (21)
摘要
由于电子控制技术的快速发展，人们研制了新一代的电子调速器。

本文主要描述发动机的电子调速器是DGS 8800f数字调速系统，正因为它的优越性，得到行业的认可。

电子调速器的重要性关系到的发动机性能和经济效益。

描述电子调速器的流程为输入转速与原设定值进行比较，产生偏差值，以此为信号传递给控制器，控制器再进行处理，指令执行器，执行器进行调节转速，如仍不满足，反馈给控制器，直到满足要求，使得发动机合理的转速。

电子调速器主要故障有四个方面:发动机不能启动，发动机不稳，发动机运行中自动停机。

电子调速器本身，外界环境因素的影响和轮机人员的维护保养。

轮机人员没有良好的维护保养是电子调速器故障主要起因，轮机人员应加强对电子调速器的保养维护的能力，保证电子调速器能正常稳定工作，最终获得发动机的稳定运行，具有良好的性能。

关键词:工作原理、故障分析、维护管理
Abstract
Due to the rapid development of electronic control technology, people developed a new generation of electronic governor. Of this paper describes the main engine electronic governor is DGS 8800f digital speed control system, because of its superiority, get the industry recognized. Electronic governor of importance related to motivation, performance and economic benefits. Describe the process of electronic governor for input speed and the original set values are compared, resulting in deviation value, taking the opportunity of signal transmission to the controller, controller and then processed, instruction execution, actuator to adjust the speed, if still not satisfied, and is fed back to the controller, until the meet the requirements, so that the engine is reasonable transfer Speed. Electronic governor main fault has three aspects: electronic governor itself and external environmental factors influence and engineer maintenance. Engineers do not have good maintenance is the main cause of the trouble of electronic speed governor, the engineers should strengthen the electronic governor of raising maintenance ability, ensure the electronic governor can work stably and finally obtain the stable operation of the engine, with good performance.
Keywords：Working principle, fault analysis, maintenance management
第一章前言
随着电子技术的发展，尤其是微电子计算机的运用,传统的控制方式逐步被电子控制方式代替[1]，如电子注油器取代机械式注油器，电子调速器取代机械、液压调速器。

电子调速器安装在发动机具有非常重要的意义。

电子调速器具有精确地控制燃油喷油量，燃料适应好及足够的可靠性[2]，得到行业界普遍的认可。

目前本文描述了关于DGU 8800f数字调速系统。

数字调速系统是一个完整的方案，满足所有任务治理低速速度的Sulzer RT-flex型，该系统可以安装在固定和可控螺距螺旋桨系统（FPP 和CPP系统）。

DGS 8800f数字调速系统由这些基本单元：DGU 8800f数字调速器。

数字调速器，DGU（1.2）安装到标准的19英寸机架。

正常模式该模式显示系统的正常运行模式。

此模式的传输是由操纵手柄自动完成的。

此模式有的调整系统参数是允许的，节省调节时间。

系统中的所有数据值的监测可以通过适当的参数数据（调试参数表参考）。

空闲模式此模式是自动选择后，供电系统。

在这种情况下，实际的实时处理是不关键的。

在这种模式下停留的最终条件是，停止为了（零燃料阶信号上的）。

重新编程的参数值可以做到。

注意：当系统处于停机状态时，自动转移到空闲状态。

设定模式这一模式可以按下按钮“燃料步选择。

”的DGU前面板。

使设定模式可以避免与参数设置。

测试模式如图：
本文研究电子调速器的目的是在工作中减少和排除电子调速器的故障，减少调速器系统部件的损坏，延长装置使用寿命；提高电子调速器系统稳定性和可靠性，降低发电机运行成本，提高企业效益；降低因电子调速器系统故障产生的发动机工作性能恶化。

第二章电子调速器的工作原理
2.1系统描述
DGU 8800f是微机控制的全数字式调速器，可用作为AC-IV系统的调速控制回路，也可以直接接受调油手柄给出转速指令，进行发动机转速、燃油的控制[3]。

DGU 8800f调速器系统主要由数字调速器单元（分成调节和执行两部分）数字伺服单元（DGS）测速传感器TRAFO 00 1型变压器ELACT型电子执行器油门调节杆等组成。

DGU 8800f不仅拥有全制式液压调速器的所有功能，而且能充分利用微机控制的灵活性，实现多种操作控制方式精确的限制功能及故障自动显示与报警，其功能的全面强大和灵活性是传统调速器无法比拟的。

给定转速指令处理，接受安保装置SSU8810送来的故障停车指令；实现转速限制，包括最大车令转速限制临界转速自动避让轴带发电机的最低转速设定、故障降速转速、系统出故障时的“替代转速”；实现速率限制和程序负荷控制；起动（正常启动重启动）油量设定；操作方式和状态切换。

发动机转速检测采用低通滤波，滤除高频噪声信号；采用自适应频率，通过电子测速，测出发动机转速。

航行中，不同的环境影响发动机，而采用滤波测速，能有效的稳定发动机转速。

调节转速一般采用PI和PID稳定转速。

转速调节包括PI和PID,前馈控制，死区控制，调节器增益特性控制，发动机延时估计器[4]。

燃油限制可用（CCP系统）来控制最大和零位油位。

系统油门加大时，通过信号的延迟，可以求出燃油性能的指标。

执行器伺服机构用PI调节，通过信号来监视控制信号。

调节器的主要功能DGS 8800f系统包括一个模块化的微处理器控制系统进行转速调节功能。

一个简化的块的DGS 8800f系统框图如图1所示。

图 1 DGU 8800f框图。

转速控制器的功能：转速的参考值是自动计算的所有发动机运行条件，如开始/停止，慢下来，应急运行，和正常运行。

转速测量的转换从脉冲的频率数据过滤、数字的内在价值。

参考和测量之间的差异进行处理，以确保最佳的校正信号的燃料设置，同时考虑负载特性和运行转速考虑。

最大燃油自动限制根据速度和电荷的空气压力给定的公差。

在图1.8中显示了每一个转速调节功能，如图2：
图 2总督函数。

数字调速系统是一个完整的方案，满足所有任务治理低速速度的Sulzer RT-flex型，该系统可以安装在固定音高和可控螺距螺旋桨系统（FPP和CPP系统）。

系统变慢和外部安全系统停机信号响应。

燃油在发动机的保护功能，如负载限制功能，运行功能[5]。

DGU 8800f系统的主要目的是控制燃料量，通过发送一个信号给柴油机系统的建立[6]。

速度传感器的传感器是一种感应式，安装在柴油机飞轮的主机内。

它们是完全复制的提高系统的可靠性。

柴油机充气压力是可以测量的，可以根据压力值来限制燃油喷射量。

对于该数字调速器系统，沥青值是输入来补偿负载条件。

该系统的速度参考输入可能是三个选择之一，但通常使用2，无论是从远程控制系统（从桥或控制室），或控制室后备板。

调节功能主要目的是：速度参考计算，速度测量和滤波。

输出和限位信号的燃料控制系统（WECS）此外，调节功能有几个子功能，如：显示数据值。

编程用户相关参数。

在线测试。

离线测试。

替代模式操作的选择。

系统配置这种配置图显示归属配件DGU 8800f，安排与丹尼斯9一致（RT-flex柴油机）Wärtslia NSD发布规格。

如图3所示：
图3系统配置。

2.1.1系统单元
DGU 8800f数字调速系统由这些基本单元：DGU 8800f数字调速器。

数字调速器，DGU DGU（1.2）安装到标准的19英寸机架。

它具有低电压分布的内部功率模块。

面板部分可以直接操作控制系统功能。

来自专业的信号过程都与标准端子板，用简单的扁平电缆连接到单元。

该进程信号通过单个插件适配器来适应数字数据，用以所有标准信号格式的选项。

主要规格是输入和输出数据通道。

两速度输入信号从两感应是由引擎制造商交付和安装spesified Wärtsila瑞士公司措施加速超过300转。

最小频率约4赫兹，根据最大的速度和接收的脉冲数的速度拾取。

三速命令输入，其中每一个都有以下选择输入信号：4-20毫安的电流，0-10 V，5K电位器。

一个进气压力信号：0-4巴，4-20毫安。

俯仰反馈信号，5K电位器或- 10 + 10 V（CPP装置）。

输出，燃料命令WECS，4-20毫安。

两个输出通道，反映柴油机燃油指数（负荷指示器）是可利用的。

他们每个人都有以下选择的输出信号：4-20 mA或0 - 10 V直流[7]。

注：这些信号是相同的命令系统。

启动柴油信号（活跃的时候，轴是主动和速度命令是减少）。

（可选特征）
2.1.2逻辑输入信号
外部停止（关闭）外部安全系统的信号。

三个二进制（开/关）命令位置选择信号，选择三个速度命令信号的使用。

从外部安全系统中慢下来的信号。

零燃料指令从每个三个命令位置。

远程控制系统的电源故障信号（最后一个命令的冻结速度）。

支持RPM（CPP装置只）。

重启动（或增加燃油限制器）从远程控制系统。

如图4控制图所示：
图.4控制图
正常模式该模式显示系统的正常运行模式。

此模式的传输是由操纵手柄自动完成的。

所有的调整系统参数是允许的，也可以节省。

系统中的所有数据值的监测可以通过适当的参数数量（调试参数表参考）。

空闲模式此模式是自动选择后，供电系统[8]。

在这种情况下，实际的实时处理是不关键的。

在这种模式下停留的最终条件是，停止为了（零燃料阶信号上的）。

重新编程的参数值可以做到。

注意：当系统处于停机状态时，自动转移到空闲状态。

设定模式这一模式可以按下按钮“燃料步选择”的DGU前面板。

使设定模式可以避免与参数设置。

测试模式如图5：
图5 测试图
测试模式可以启动从上线（从正常模式）或离线（从空闲模式）[9]。

在这种模式下，该系统的输入值可以直接从面板上设置。

系统应重新对应这些设置在相同的方式作为原始值从输入传感器。

当这个功能是在使用时，会有一个系统在测试报警。

从正常模式转换是通过选择一个按钮在前面板测试区域：检测，沥青，或收费。

注：发动机的转速按钮（发动机的转速）是不允许的，因为一个假设运行发动机工况。

从空闲模式转换为通过选择一个参数1，调整数据值为2。

在这种情况下，也可以选择转速测试按钮。

校准模式可从正常和空闲模式转移[10]。

在正常模式运行的校准测试按钮开始覆盖转速值的输入数据。

这种“干扰”的价值可能会发起以测试总督回应。

从空闲模式的转移是通过选择参数1等于3。

在这种情况下，一个覆盖移动信号增加了选择的选择的价值通过检查，推动CMD，转速，或充电按钮。

自测模式只能从空闲模式下启动。

在这种模式下，计算机的硬件存储器进行测试。

选择参数1，调整数据到5（面板上的指示灯）。

TH推灯测试按钮。

计算机将响应“上升”状态，或“错误”状态。

如果错误状态，参考故障排除。

控制模式如图6：
图 6控制图
2.2电子调速器系统的原理
电子调速系统的组成主要由调速控制器、执行器、转速传感器和调速电位器[11]。

电子调速系统的控制图1所示，传感器由信号传递到“大脑中心”控制器，控制器处理指令执行器，执行器执行命令进行转速调整电位器，使系统转速调整到合理的范围转速。

图1电子调速系统的控制图
图2所示，发电机提供能量给发动机，发动机提供转速测量信号给传感器[12]，传感器传递给了“大脑中心”的控制器，控制器经过原先设定的转速范围进行处理，发送指令给执行器，执行器处理转速调整到合理的转速范围。

期间有电信号的短路保护，超速保护。

图2 调速系统控制框图
图3所示，转速调整电位器是由PID控制的通过电压信号传递给控制器，实现转速满足范围的功能。

若不满足则指令执行器，执行器调节，再反馈给控制器，不断反复，直到满足要求。

使得发动机被实现电子控制。

2.3电子调速器的原理
图4所示，输入转速与原设定值进行比较，产生偏差值，以此为信号传递给控制器，控制器再进行处理，指令执行器，执行器进行调节转速，如仍不满足，反馈给控制器，直到满足要求，使得发动机合理的转速。

图4电子调速器结构图
2.4本章小结
本章描述了电子调速系统，其中调节功能主要目的是：速度参考计算。

速度测量和滤波。

本章描述了其DGS-8800f的正常模式，正常模式该模式显示系统的正常运行模式。

空闲模式此模式是自动选择后，供电系统。

设定模式这一模式可以按下按钮“燃料步选择”的DGU前面板。

使设定模式可以避免与参数设置。

测试模式可以启动从上线（从正常模式）或离线（从空闲模式）。

校准模式可从正常和空闲模式转移。

自测模式只能从空闲模式下启动。

本章描述电子调速器的流程为输入转速与原设定值进行比较，产生偏差值[13]，以此为信号传递给控制器，控制器再进行处理，指令执行器，执行器进行调节转速，如仍不满足，反馈给控制器，直到满足要求，使得发动机合理的转速。

第三章电子调速器的故障分析
3.1发动机不能启动
正常情况下，环境温度高于5 °C,柴油发动机通常按三次启动按钮均能顺利启动。

若经多次按启动按钮，发动机仍不能启动，则应视为启动困难或不能启动。

发动机不能启动的原因是多方面的，但概括起来主要有三个方面:一是蓄电池电量不足，引线接触不良，启动电机的电磁开关短路片接触不良;二是电子调速器的执行器不工作，转速传感器无信号输出等;三是启动油量过小，油路有空气，供油时间过早过晚，气门间隙过小等。

判断排除发动机不能启动的故障，见图1所示。

首先，在按启动按钮时，即可判断蓄电池和启动电机是否正常。

风扇转得很快，即为正常，反之亦然。

其次，检查电子调速器执行器是否工作依按启动按钮的同时，注意观察执行器是否动作，有动作说明正常，反之有故障);转速传感器是否正常，可通过测量电阻来判断。

第三，启动供油量是否正常可通过油泵实验台进行校验，油路中有空气，可以通过排空空气来排除气门间隙可通过调整达到正常值，气门间隙可通过调整达到正常值
图1发动机不能启动故障判断与处理程序流程
3.2发动机转速不稳
发动机在运行中，转速表、频率表指针左右摆动，而摆动幅度超过允许值范围。

引发发动机转速不稳的原因很多。

但主要的有三个方面:一是电子调速器调整微分，增益调谐失灵;二是电子调速器执行器与喷油泵齿条接合处有松动现象或不灵敏;三是喷油泵各缸供油量不均匀和供油时间过早等。

首先，应对微分、增益、稳态调速率，进行检查调整;其次，检查电子调速器执行器与喷油泵齿条接合处的间隙是否正常以及运动是否灵敏;第三，拆下喷油泵上油泵实验台进行校验;检查调整供油时间等。

图2发动机转速不稳故障判断与处理程序流程
3.3发动机运行中自动停机
发动机停机通常有突然停机和缓慢停机两种情况，其现象都是有额定转速迅速或缓慢降至为0. 电源是否有偶发断电现象发生，如，保护继电器是否有误报警动作，电源供电回路是否有接触不良等;检查执行器电缆、转速传感器电缆，微调电位器电缆是否有接触不良部位;其次，检查柴油箱是否有柴油及油路是否畅通和油路中是否有空气。

应逐项排查。

4. 2原因突然停机的主要原因有电子调速器电源偶发断电，转速传感器无信号输出;发动机受到的阻力距超过了其输出扭矩力，抱轴、拉缸等无缓慢停机的原因通常是燃油供不上或油路中有空气所致。

首先，检查电子调速器电源是否有偶发断电现象发生，如，保护继电器是否有误报警动作，电源供电回路是否有接触不良等;检查执行器电缆、转速传感器电缆，微调电位器电缆是否有接触不良部位;其次，检查柴油箱是否有柴油及油路是否畅通和油路中是否有空气。

应逐项排查
图3发动机运行中自动停车故障判断与处理流程
3.4电子调速器的其它故障
DGS 8800f的指示报警，当出现LOW VOLTAGE灯亮时，说明了指示+5V、+15V、－15V、+24V 等四组电源中任意一组电压偏低，详情信息可以由适配卡上LED予以指示。

RPM DETECT FAIL 表示转速传感器测速系统硬件故障，详情信息可以由适配卡上的LED予以指示或查找。

IN-DATA ERROR表示调节部分和执行部分之间的通信有故障。

FEED-BACK FAIL 表示执行器位置测量装置故障导致的反馈故障。

IN-DATA ERROR是通过输入数据的定时自检发现的故障。

还有其他如伺服放大器有故障，系统测试时的故障。

电子调速器的执行器故障，导致系统发动机调节转速不灵[14]；电子调速器的控制器故障导致整个发动机转速系统的崩溃；电子调速器的传感器的故障导致了信号无法传递，使得发动机转速调节不了；电子调速器的PID器件损坏，导致发动机的转速反复上下摆动；电子调速器的调节不准，灵敏度不灵敏，放应速度缓慢等等故障。

电子调速器以外的故障原因：环境恶劣，转速超过的发动机所要求控制范围。

负荷变化很不均匀，燃油供给不稳定，转速的不稳定，甚至有可能导致发动机突然停止熄火。

电子调速器压力不够，发动机起动困难。

调速器驱动轴传动齿轮啮合不良，过紧或过松。

发动机不能起动，故障原因：油箱无油或油箱开关未打开，检查措施是加油或打开开关。

无燃油进入缸盖，检查
措施是启动马达时，松开缸盖上的燃油管，检查止回阀。

燃油不能经过油泵上的电磁阀，检查措施是手动打开电磁阀，检查修复电磁阀控制电路。

无燃油通过正常关闭执行器，检查措施是检查执行器的电源，检查控制器的输入输出电源[15]。

不能正常打开或关闭执行器，检查措施是更换执行器或更换控制器。

执行器和控制器正常，无转速传感器。

检查线路和传感器的安装位置或更换传感器信号。

电子调速器油脏污变质：这是最常见的故障原因，应清洗电子调速器及更换新油[16]。

电子调速器反馈系统发生故障：表现在当外在负荷发生变化时，发动机转速大幅度波动，仍需长时间才能恢复正常转速，应对调速器进行稳定性调节，导致有损发动机的稳定性能。

电子调速器其余部分零件故障：如轴承磨损严重、把持润滑与套筒、伺服活塞与油缸、补偿活塞与缸体的配合间隙不合适等都会造成故障应仔细检查，当外界阻力升高，发动机的转速会低于正常值弹簧预紧力太大，使供油量增大[17]。

电子调速器不能使发动机达到全速运转的转速，电子调速器传动杆件阻或间隙过大出现空动使油量加不上去。

燃油油量为“零位调节”负值过大，电子调速器输出轴供油量已达全速需要值时，仍不能满足发动机的所需的燃油量。

器调速弹簧预紧力调节不足，未达到设定转速的要求.。

3.5案例
2001年11月5日，某轮48航次赴印度途中遇些风浪，将主机电子调速器的调速方式置AUTO CHANGE位，其自动选择“FUEL CON-ST"燃油固定)。

4天后，电子调速器于航行中发生故障，集控室车钟旁SIMOS RCS上的警报编号49，内容“FAILURE PX-COVERTERFATAL”主站OP396上显示:“转换器故障，驱动器关闭，燃油杆冻结。

”调速器上显示警报编号为F008。

因“燃油杆冻结”，驾驶台和集控室的车钟都失去遥控作用，主机按故障发生前所设定的油门格数运转。

将抵印度DAHEJ港前，为使主机能机动用车和船舶顺利靠港，将遥控转为机旁应急操纵。

靠港后，我们对电子调速器内部的转换器的电源电压、三相相间电压、保险丝、接线等方面做了仔细检查，没发现问题。

接着又采取关掉主站内CPU电源开关Q3，关掉配电板上的主机遥控电源开关NO. 1和NO. 2，关掉主站内PS模块电源等办法都没有使49号警报复
位，直至12月下旬回到国内，更换了电子调速器内的控制单元和刹车单元后，才使警报复位，电子调速器恢复正常。

电子调速器的控制单元内，从P001至P045，有32个初始参数是厂家设定的，如果更
换的是新备件，其中29个初始参数需船上重新设定。

具体设定的方法请参考对图1的说明。

图1
图1是控制单元上的4位数显示窗和3个功能键，显示窗可显示参数编号，参数数值和警报编号下部左边“p”键有2个功能，按第一下“p”键，使显示窗左第一个0变成P字母.按“▲”或“v”键，使后三个0由右至左加减数字，这样可查找所要的参数编号，按第二下“p”键，显示窗显示该编号所含的参数值.如果发生故障，显示窗的左边第一个0将变成“F”，后三个0显示警报编号，比如我轮此次报警编号是F008，查阅说明书可知警报内容。

更改原设定的参数须首先取消写保护，即用“P”键和两个有三角图形的数值增减键找到1'051，把P051的参数值由0改成4. (P051=0写保护，P051=4取消写保护)。

这样再按
“p”键和数值增减键找到所要修改的参数编号，按第二下“P”键看到其参数值，用数值增减键进行修改，改妥后仍把P051的参数值由-1改成0，重新进人写保护状态。

船存电子调速器说明书中有一个表格，列有初始设定值和装船后重新设定值的参数对照，我们可根据此表格检查和输人设定值。

图2
主机运行中实施应急转换和机旁手动操车，需注意以下两个事项:
请参阅图2。

运行中的主机在应急转换到机旁控制方式之前，必须检查换向阀是否处于当前主机运转方向的位置，停车阀应脱开，以避免转换过程中主机突然停车。

松开油门调节杆锁紧手柄，转动油门调节手轮使联接平板上的锥形槽对准冲击手轮上的锥面轴，这样转换时主机不会发生较大速度波动，掀开冲击手轮的止动臂，快速旋转冲击手轮，脱开调速器联接平板。

与油门调节手轮的联接平板联接并旋紧，扳动转换阀至机旁应急控制位置.实现从遥控到机旁控制的转换。

主机由遥控方式转到机旁控制方式后，自动调速机构不再因主机油门和转速的变化对气缸油泵的注油量进行控制，需手动输人信号实现增减气缸油注油量。

当主机由海速转为港速时气缸油注油量应增加，但此时各缸气缸油泵无动作，我们拆下调速器油门杆旁边的反馈杆的螺帽，拆开反馈杆，沿反馈电机旋转方向稍微动一下反馈杆，使反馈电机发出油门变化信号，几秒钟后反馈电机旁边的电磁阀会有一个放气的动作和响声，同时6个气缸注油泵的油量控制轴都转到增大供油量位置。

这个办法虽然有点“土”但挺管用。

做这项工作时，集控室车钟旁的SIMOS RCS会显示编号为22的警报，反馈杆装回后即可复位。

当主机由港速加到海速，稳定15min后，需减少气缸油的注油量，操作方法与以往一样，按一下电磁阀放气按钮即可。

主机电子调速器发生故障，使我们对它多了一些注意和了解。

在印度的4次靠离码头和
黄浦江的10h机动航行，使轮机员们对于机旁手动操车更加熟练。

现把我们的一点点经历和
经验写出来，供各位参考。

3.6本章小结
本章描述了DGS 8800f的指示报警种类的故障，指出了相应的查找方式；本章描述了电子调速器的本身故障，如控制器，执行器，传感器，PID元件等等，指出了导致相应的后果；本章描述了电子调速器以外的原因导致故障。