WOODWARD2301速度调节控制板

WOODWARD 2301D设置、操作手册

26288 (Revision C)

使用WOODWARD 2301D进行柴油机无差速度调节控制，相关设置、操作如下：

启动过程说明

   采用自动启动控制过程，由控制台控制全部过程，启动控制原理：通过识别柴油机由被动运转，转变到主动运转，实现启动过程自动控制，识别原理:

风马达定速在点火速度以上，怠转速度以下，通过识别风马达达到点火速度后，柴油机会主动运转，并由调速器配合，控制到怠转速度，即认为启动成功，如果超时达不到怠转速度，认为启动失败。

                        硬件

1.   开关输入控制

1.1    接线图

1.2   启动控制描述

1.2.1  系统通电，自检通过，符合启机条件

1.2.2  28号端子同31号端子【停车】触点闭合

1.2.3  28号端子同33号端子【怠转/额定】触点分开，其他控制触点分开

1.2.4  启动风马达

1.2.5  当转速达到点火转速后，柴油机点火主动运转

1.2.6  当转速达到启动控制速度后，调速器开始调整油门，逐步控制到怠转

1.2.7  当转速达到怠转速度后，关闭风马达，启动成功

1.2.8  如果超时未达到怠转速度，则认为启动失败，执行停机过程

1.3   运行控制描述

1.3.1  闭合28号端子同33号端子【怠转/额定】触点（一直闭合）, 调速器控制到额定转速

1.3.2  28号端子同35号端子【升速】36号端子【降速】点动闭合，转速上升或下降

1.4   停机控制描述

1.4.1  打开28号端子同33号端子【怠转/额定】触点，等待发动机转速降到怠转速度后

1.4.2  打开28号端子同31号端子【停车】触点，调速器控制到停车状态

注意：不可将【停车】触点直接用于停车，因为可能在额定高转速下，直接切断油路，对发动机不利，所以必须在怠转低转速下，切断油路，使发动机熄火，达到停机目的。

      不可将【停车】触点用于紧急停车，以防执行器被卡，达不到紧急停车目的。   

注意：在不使用模拟线路控制时，应将模拟线路设置为不使用。

2.  模拟输入控制

2.1 接线图

2.2    4mA-20mA启动控制描述

2.2.1  系统通电，自检通过，符合启机条件

2.2.2  28号端子同31号端子【停车】触点闭合（常闭触点）

2.2.3  加入4mA电流，启动风马达，

2.2.4  当转速达到点火转速后，柴油机点火主动运转（点火转速为多少？理论值为158rpm）

2.2.5  当转速达到启动控制速度后，调速器开始调整油门，逐步控制到怠转

2.2.6  当转速达到怠转速度后，关闭风马达，启动成功（应该是正常启动后就关闭气动马达，为什么要达到怠速后才关闭呢？）

2.2.7  如果超时未达到怠转速度，则认为启动失败，执行停机过程（启动失败/没有点火则关闭气动马达/断电，等待再次启动，启动失败也就不用停机）

2.3   运行控制描述

2.3.1  4mA-20mA对应怠速到额定转速控制

2.4   停机控制描述

2.4.1  将电流降到4mA，等待发动机转速降到怠转速度后

2.3.2  打开28号端子同31号端子【停车】触点，调速器控制到停车状态

2.5   4mA-20mA对应软件设定转速，一般将4mA对应到怠速，将20mA对应到额定转速，以上认为4mA对应怠速，20mA对应额定转速

注意：不可将【停车】触点直接用于停车，因为可能在额定高转速下，直接切断油路，对发动机不利，所以必须在怠转低转速下，切断油路，使发动机熄火，达到停机目的。

      不可将【停车】触点用于紧急停车，以防执行器被卡，达不到紧急停车目的。（紧急停车怎么设置？没有表现出来）

                             软件

软件操作内容共分两大类，即：Service (服务) 和 Confingure（配置），根据Service (服务) 和 Confingure（配置）相关内容，为了通俗易懂，现将Service (服务) 翻译成显示及设置，Confingure（配置）翻译成配置设置，其他翻译按原意，以行业术语优先，部分翻译为快速理解，增减些内容。如有不理解，请参见软件及随机手册，这里不进行英文对照。以下仅与速度控制相关的部分主要内容需要设置改变，其他保持默认，不影响速度控制（代理方技术人员已确认），希望以后有时间把与速度控制有关的全部参数理清楚。

并切把不使用功能的参数也理清楚，避免可能存在的交叉参数影响(即两个以上功能用一个参数) ，是否可以关掉不使用的功能等。只有理清全部参数，才可放心使用。

3.    显示及设置说明service confingure

3.1   显示（A）A**display menu**

3.1.1  第1项：发动机转速显示 (n转/分)engine speed (rpm)

3.1.2  第3项：发动机当前设定转速 (n转/分)speed reference (rpm)

3.1.3  第4项：当前燃油量显示 (0.00 %)fuel demand(%)

3.2   速度设置（G）G**speed settings**

3.2.1  第1项：调速器起控速度，该数值应大于发动机点火速度，小于怠转速度 (n转/分)

start speed (rpm)

3.2.2  第2项：最高转速限制 (n转/分)raise speed limit (rpm)

3.2.3  第3项：最低转速限制 (n转/分) (不能低于怠速)lower speed limit (rpm)

3.2.4  第4项：怠速设置 (n转/分)idle speed (rpm)

3.2.5  第5项：28号端子同33号端子【怠转/额定】触点闭合，从怠速升到额定转速时间 (n秒)accel ramp time (sec)

3.2.5  第6项：28号端子同33号端子【怠转/额定】触点分开，从额定转速降到怠速时间 (n秒)decal ramp time (sec)

3.2.6  第7项：28号端子同35号端子【升速】闭合，从最低到最高转速时间 (n秒)

speed trim inc time (sec)

3.2.7  第8项：28号端子同36号端子【降速】闭合，从最高到最低转速时间 (n秒)

speed trim dec time (sec)

3.3   动力参数设置（H）H*DYNAMICS*（该模块还有其他功能，但是配套的执行机构齐全吗？

3.3.1  第1项：怠速增益 (P = n.nn )PROP GAIN(控制器对于发动机速度与参考速度设定之间偏差的反应快慢，增益设定提供了发动机在轻载或卸载条件时的稳态控制。

3.3.2  第2项：额定转速增益 (P = n.nn)reset

3.3.3  第3项：积分 (I = n.nn)actuator compensation

3.3.4  第4项：微分 (D = n.nn)windowwidth

3.3.5  第5项：辅助增益调节转速波动范围 (n转/分)gain ratid

3.3.6  第6项：辅助增益调节比率 (P = n.nn)speed filter freq

3.4   燃油限制设置（L）L*fuel limiters

3.4.1  第1项：启动燃油限制 ( n %)start fuellimit ( n %)

3.4.2  第2项：燃油在第1项被限制的基础上，每秒以该值递增值 (n % 秒)start ramp rate

3.4.3  第4项：最大燃油限制 ( n %)max fuel limit

3.5           模拟输入设置（P）P*analog inputs settings*

3.5.1  第3项：4mA对应的最低转速  (n转/分)speed w/rmt in@min (rpm)

3.5.2  第4项：20mA对应的最高转速 (n转/分) speed w/rmt in@max (rpm)

3.5.3  第6项：从最低转速到最高转速所需升速时间 (n秒)rmt spdref inc time (sec)

3.3.4  第7项：从最高转速到最低转速所需降速时间 (n秒) rmt spdref dec time (sec)

4.               配置设置说明confingure

5.              

4.1      控制功能 (A)A*engine & speed control*

4.1.1          第1项：额定转速设置 (n转/分)enter rater speed (rpm)

4.1.2          第7项：超速保护设置，当发动机达到该转速后，触发停车命令 (n转/分)overspeed setting（超速停止装置必须独立于原动机的控制系统。超温或是超压停机装置也必须安全和适当。

4.2    发动机参数设置 (B)B*diacrete in options*

4.2.1  第1项：飞轮盘齿数 (n)

4.2.2  第3项：发动机缸数 (n)

4.2.3  第4项：转速传感器失效比例 (n %)

4.2.3  第8项：发动机冲程数 (n)

4.3    模拟输入设置 (E)

4.3.1   第2项：模拟输入线路1设置 (n)（参见随机手册P55 E02）

4.3.2   第4项：设置线路1输入类型 (n)（参见随机手册P55 E04）

4.3.3   第7项：模拟输入线路2设置 (n)（参见随机手册P55 E07）

4.3.4   第9项：设置线路2输入类型 (n)（参见随机手册P55 E09）

4.3                执行器输出类型(F)

4.4.1           第1项：执行器输出类型 (n)（参见随机手册P56F01）

        其他

5.1               必须按照WOODWARD 随机手册及软件相关定义, 正确操作设置

5.2               启机前，应保证调速器参数正确

5.3               调速器通电后，有25秒不反应期，调速器状态灯同时亮25秒

5.4               新试样机应确保调速器使用的转速传感器信号正常

5.4.1          在怠转时，信号应大于1V，占空比50%，误差小于等于±10%，在额定转速时，信号应小于30V，占空比50%，误差小于等于±10%

5.4.2          信号无畸变，过零无畸变

5.4.3          转速传感器同发动机齿轮间距及发动机飞轮齿宽，应符合WOODWARD Manual 82510要求（间距是多少）

5.5               由于柴油机理论数学模型与实际相差甚远，采用凑试法，调整PID

如对文中有异议，应组织研讨，及时改正错误。

本操作说明对原理与接线方式做了详细的表达，但是在安装后参数设

2301A面板上的电位器的初始整定

    a.额定转速电位器(Rated speed)，将发电机组控制柜门上的速度给定电位器R1调至中间位置(5圈)，将额定转速电位器调至最小位置，待柴油机升速后，调它使柴油机到达额定转速1500rpm，顺时针旋转为转速升高。

    b.怠速电位器(Low Idle Speed)，设置至最大位置，顺时针方向为升高怠速值。

    c.初始燃油限制电位器(Start Fuel Limit)，置于最大位置，顺时针方向为增大初始值。

    d.升速时间电位器(Ramp Time)，使其在最小位置，顺时针为时间加长。

    e.增益电位器(Gain)和稳定性电位器(Reset)，置于中间位置。快速性电位器(Actuator Compensation)放在0～2范围内的刻度上， 顺时针方向为增强性能。

    f.负荷增益电位器(Load Gain)，置于中间位置，顺时针方向增大负载输出信号。

    g.调差电位器(Droop)，处于最小位置，顺时针方向增大调差。

    (3) 转速稳定工作调整

    a.若柴油机快速振荡，应逆时针慢慢减小增益(Gain)电位器，直到稳定为止。

    b.若柴油机慢速游荡，应顺时针增加稳定性(Reset)直到稳定为止。

    如果调大稳定性电位器不能改善柴油机的稳定，则还需慢慢调小增益电位器或增益和快速性(Actuator Compensation)电位器都慢慢调小。

    c.小范围的慢速不稳应顺时针增大快速性(Actuator Compensation)  电位器，小范围的快速不稳应逆时针调小快速性电位器。

    (4) 转速动态调整

    a.调整增益和稳定性电位器，使转速变化获得最佳动态响应。

    b.用高灵敏电压表监视20＃(A+)和21＃(B-)为执行器输出的直流电压。

    c.调大增益电位器，可使突变负载时提供转速变化的快速传输响应， 应慢慢顺时针增大增益电位器，直至监视20＃、21＃上的电压表现出轻微不稳，然后轻微逆时针调小一点增益电位器，使监视表上的电压稳定可读。

    d.为了减小加载后的执行器抖动，应顺时针调大稳定性电位器。

    e.当稳定性电位器调整至0～3刻度范围之内，若顺时针增大稳定性电位器时，还可能需要逆时针减小增益才能保持稳定工作。

    f.若柴油机动态响应速度慢，应反时针调小稳定性电位器，以减小积分时间常数，使柴油机能快速达到平衡状态。

    (5)怠速和额定转速的调整

    柴油机工作在稳定状态，发电机组控制柜门上的调速电位器置于中间位置，在怠速状态下调怠速(Low Idle Speed)电位器至要求值600rpm，在额定状态下调整额定转速电位器(Rated Speed)，使其为要求值1500rpm。

    (6)初始燃油限制电位器调整

    a.若不需要应用初始燃油限制，可将初始燃油限制电位器(Start  Fuel Limit)顺时针调到最大即消除此功能。

    b.柴油机在额定转速运行状态下不带负载,记录调速器20＃(+),21＃(-)为执行器输出的电压。

    c.关闭柴油机，在调速器16＃与18＃之间加一短接线，给18＃加入+24V电源，使之退出丢失测速信号保护。调初始燃油限制电位器，使20＃和21＃为执行器输出的电压为其额定值的1.3倍。

    d.去掉16＃和18＃之间的短接线。起动柴油机，观察其起动时间，转速超调量以及排烟情况。若柴油机起动困难，应顺时针调大初始燃油 限制电位器，直到能起机为止。其柴油机起动时浓烟过量，应逆时针轻微调小初始燃油限制电位器，同时应保护冷热状态下都能起机。尽管初始燃油限制电位器调大可以使起机变得容易，但是一旦速度控制占主导地位时，燃油限制的功能则不起作用。

    (7) 升速时间的调整

顺时针调大升速时间电位器(Ramp Time)可使柴油机从怠速状态变为额定状态的升速时间延长。应调节此电位器以获得所要求的升速时间。

    (8) 负载增益的调整

    分别使各柴油发电机组带上额定负载，调整负载增益电位器(Load   Gain)，使调速器13＃(+)和11＃(-)负载信号输出电压为6V，当负荷为半载的情况下为3V。

    (9) 调差特性的调整

    a.各机的负载增益调好后，调整调差电位器(Droop), 使各机组空载与满载状态下的频率差都为要求值，如3%。

    b.各发电机组控制柜门上的调速电位器R2调在中间位置不动。分别调各机的额定转速电位器(Rated Speed)使其空载频率为51.5Hz，分别调各机的调差电位器(Droop)使其满载频率为50Hz。调差率即为3%。

 c.各发电机组控制柜门上的调速电位器R2置于中间位置不动。先将各机组独立空载运行，调整调速器上的额定转速电位器(Rated Speed)使频率为51.5Hz。将各机组单独满载运行，调整调差电位器(Droop)使频率为50Hz。短接调速器14＃和16＃，在14＃接通+24V电源，调速系统处于无差调节状态下运行。此种运行状态下系统的满载频率将升至空载频率51.5Hz。最后再去掉14＃和16＃之间短接线，满载频率又降至50Hz。多机并网运行必须有差调节特性才能使各机负荷均匀分配。系统负荷变更时，各机组按调差特性曲线中的频率分配负荷，调差特性的一致，空载转速相等则可使各机负荷均衡。