导读
一、原因分析
并联运行时的发电机互为电网,而并联运行的功率分配包括有功功率分配和无功功率分配。
有功功率的分配是由柴油机的调速特性决定的,无功功率的分配是由发电机的调压特性决定的。
因此要解决并车功率分配不均的问题需分别从柴油机调速系统和发电机调压系统进行调整。
要解决发电机机组并车时功率分配不均的问题,首先要解决有功功率的分配,而有功功率的分配是通过调整柴油机的调速率来实现的,这就需要通过调节电子调速器来使四台机组的调速率在规定范围内达到一致,确保有功功率分配均匀。
无功功率的分配则是通过调节发电机相复励装置内的调差装置来实现均匀分配的。
在有功功率分配良好的情况下，引起功率因数波动的原因在于无功功率分配的不均,即为发电机调压特性不一致所导致。
发电机调压特性是指发电机端电压随发电机无功负荷变化而变化的曲线,发电机并联运行时调差为正调差特性,即当无功电流或无功功率增加时端电压随之正比下降。
1FC6系列发电机单机稳态电压调整率一般整定在2%~3. 6%，通常整定在2.5%。
二、解决措施
1、调速系统工作原理
转速传感器从飞轮齿牙上检测到发动机的转速,然后将此信号传送给调速控制器,控制器将接收到的频率值与控制器内设定的转速值进行比较,根据差值的大小,通过控制器内各种电路,最终输出驱动电流至执行器,执行器通过拉杆带动高压油燃油齿条对喷油量进行实时调节。
因此,转速差值的大小决定了执行器的输出角度,并最终决定了油门齿条位置。
该电子调速系统是基于转速传感器反馈信号的负反馈调节系统。
2、柴油机调速系统调试
（1）起动前检查
柴油机起动前,控制器接通DC24V电源,测量控制板上0V TP6插针处反馈电压值,油门最小位置时,通过Feedback stop电位器将反馈电压值整定在1.5V±0.1V。
人为推动油门齿条至最大位置,测量0V TP6反馈电压值，通过maxfuel电位器将反馈电压值整定在5V±0.1V。
（2）额定转速、怠速整定
柴油机启动前,机旁控制箱转速设定电位器左旋至最小位置,柴油机起动后测量转速传感器输出频率及电压，根据计算公式f= nz/60(190柴油机飞轮齿数Z= 188)计算当前转速值,与机旁控制箱转速表进行对比,分段缓慢调节机旁控制箱转速设定电位器加速至额定转速(当电位器处于最大位置,未达到额定转速时则调节控制器内speedmax电位器，使柴油机显示频率达到额定频率的102%)。
将转速设定电位器左旋至最小位置,调节控制器内speedmin电位器整定怠速值。
通过电子调速器内转速范围speedmax电位器与转速设定电位器配合,将加速范围进行一致性调节,使四台机组的转速设定电位器加速范围基本一致。
（3）稳态调速率整定
１）将机旁控制箱上的转速设定电位器调逆时针旋转到底，机组控制方式保持手动状态，启动柴油机，额定转速下单台机组分别加25％、50％、75％、100％ 负载，计算柴油机在各个负载下的稳态调速率。
一般要求稳态调速特性不超过5％，通常取3％。
稳态调速率计算公式
δ＝（ｎo－ｎe）／ｎ×100％
式中，δ－稳态调速率；ｎo－空载转速；ｎｅ－满载转速；ｎ额定转速。
２）根据计算得出的单台柴油机稳态调率，对不符合要求的机组，通过控制器内“速降”Droop电位器，将每台机组在100％负荷下的稳态调速率进行一致性调节，反复多次调节直至每台柴油机的稳态调速率满足３％。
（4）瞬时调速率整定
１）单机负荷试验，机组控制方式保持手动状态，通过水阻负载和电抗器将机组负荷缓慢增加到试验要求的负荷和功率因数，记录当前负荷下的转速。
三、IFC6发电机相复励系统励磁原理
IFC6型发电机相复励系统采用电磁叠加原理构成，核心是复励变压器将采集到的机端电压和负载电流进行电磁叠加后,变化为有方向有大小的矢量信号传送给自动电压调节板(AVR),由AVR与其设定值进行比较后,根据当前负荷下差值的大小,自动调节可控硅的导通角以控制励磁电流的大小至励磁机。
发电机的励磁是由发电机的电压和负载电流2个分量的相位进行复合激励,其被调量是发电机电压，被测量是负载电流和相对机端电压的相位2。
通过IFC6发电机相复励原理可知,IFC6发电机励磁系统是基于负载电流和机端电压在整流变压器T6进行电磁叠加后,输入至AVR功率组件进行放大、比较后输出控制励磁电流的大小,以实现对机端电压的调整,要调节发电机的特性需通过调节AVR可调量来实现。
四、IFC6发电机的外特性调试
1、电机的空载特性调试
柴油发电机组起动前,检查调压板(AVR)接线、记录当前调压板.上各电位器位置。
将配电板发电机屏内的外接调压电位器旋至中间位。
起动柴油机至额定转速后,微调调速开关将频率调整至50Hz。
打开发电机相复励装置盖板，万用表测量发电机三相输出电压，通过AVR 电压调整电位器Ｕ，将空载电压Ｕ0 调至额定电压。
手动转动配电板内调压电位器，发电机电压在额定电压±％之间连续可调，以验证空载电压可调范围。
主开关合闸前，通过该调压电位器将空载电压Ｕ０调整至额定电压值。
（1）稳态调压率整定
（2）瞬态电压变化率整定
2、发电机调差特性
几台发电机并联运行的情况下,因电流滞后相角φ的增加而调节电压下降的发电机,滞后的无功电流随之减少,减少的这部分无功电流必然被另一台发电机接收,电流减少的发电机电压回升;接收电流的发电机电压则下降。
无功电流的增加和减少使电压平衡在某一定值上,电流的分配也平衡在某一定值上，达到调节无功分配的目的。
船用同步发电机的调差装置保证了无功功率的均匀分配,IFC6型发电机将调差装置集成在AVR功率组件上，要调节无功功率分配情况就是要调节AVR上的“S”调差电位器，使每台机组的调差特性一致。
五、z12v190柴油机
故障判别方法及排查思路
1、柴油机工作原理
柴油机是内燃机的一种,它的工作原理与内燃机中的压燃机完全相同。
内燃机的工作过程,是按照一定的规律,不断的将燃油和空气送入气缸,并在气缸中燃烧,释放热能。
燃气在吸收热量后产生高温高压,推动活塞做功将热能转化为机械能。
燃油的燃烧,必须有足够的氧气和一定温度条件下才能实现,因此,要保证内燃机能够连续工作，就要不断地将已燃烧做功的废气排出气缸，然后引进新鲜空气和燃油，通过压缩以获得燃烧所必须的温度。
柴油机在工作时,吸入柴油机的空气因活塞的运动而受到压缩,然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气自动着火燃烧。
燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转化为旋转的机械能后带动飞轮旋转驱动负载。
2、柴油机常见故障现象
1)柴油机出现启动困难，拖不动负荷,工作时出现强烈震动等;
2)柴油机出现冒黑烟，蓝烟,或白烟现象,有漏油、漏水或漏气现象等;
3)出现机油和冷却水过高,排气温度过高,轴承过热、超速等;
4)出现机油压力过低或过高,气缸内压缩力降低等;
5)出现臭味，焦味或烟味等不正常气味;
6)出现高压油泵柱塞卡滞,连杆卡滞等现象;
7)增压器出现异常声音,转速异常等现象;
8)海水泵、淡水泵出现压力不足,漏水等现象;
9)紧急停车空气挡板出现卡滞,不动作等现象;
10)柴油机与发电机同轴度超标、间隙过大等现象。
3、故障判别一般步骤
柴油机发生故障后,必然会出现各种异常现象。
操作者应密切关注柴油机的运转情况,充分运用实践经验,通过看听摸嗅等直觉感觉,尽早发现柴油机的异常现象,对其进行分析,并考虑故障发生前出现哪些症状,进行过哪些修理保养工作,拆装或更换了什么零部件,是否出现过类似故障等。
当柴油机发生故障后，如果柴油机仍在运行,原则上尚不能造成危害时,应继续运转一段时间,以便于观察故障现象进行分析。
4、故障定位
1)若声音异常,用一根细长的金属棒或长螺丝刀,将尖端触及到检查部位顶端,另一侧贴近耳旁,可比较清晰地监听到异常声音产生的位置、大小、性质。
不同位置产生的声响各不相同，如主轴承间隙过大，发生冲击时的声音是非常沉闷的,而气门碰活塞的声音是非常清脆的;
2)根据故障分析,怀疑为某部件或零件所造成的,此时可更换一合格新零件后进行试验,对比新旧零件柴油机的工作状况是否有变化,从而找出故障原因;
3)当柴油机出现压缩力不足的现象时,若怀疑是气缸套与活塞之间的密封不良造成时,可向气缸内加入少量的机油以改善气缸密封状况,若气缸内的压缩力增加，则证明分析完全正确;
4)经分析怀疑故障是由某一工作部位所引起时，可局部停止该部位工作,观察故障是否消失,从而可定位出故障的发生部位。
如柴油机冒黑烟或运转不均匀,分析认为某缸喷油雾化不良而造成的,可将该缸停止供油,若黑烟消失柴油机运转稳定,则判断无误;
5)若怀疑故障是由电子调速系统引起时，则需要测量飞轮处转速传感器的静态及动态参数,查看控制器PID参数设置。
柴油机静态下是执行器与高压油泵连杆直接的螺栓紧固情况,运转状态下观察执行器的动作情况,有无异常抖动现象。
5、故障检查
通过综合分析初步确定故障部位后,需进一步具体检查以最终确定故障原因。
检查时遵循先外后内,从简到繁,由表到里,分段检查的原则,有步骤地进行相应检查,分析判断。
对于明显的故障现象可直接进行判定故障部位,难以判断的故障,需要进行拆检时,也要通过仔细分析,有目的按序依次拆检,严格防止将整台柴油机拆散,以寻求某一故障的原因，导致拆解过程中破坏故障的所有线索,更破坏了原有的配合精度,造成更大的事故隐患。
6、故障基本原因消除
在故障的部位确定后,除了及时采取对应措施进行修复外,还要将引起故障的基本原因找到并加以消除,以免今后重复发生相同的故障。
柴油机各部件之间配合部位均有严格的要求,若在修理和保养时将相对位置关系搞错,达不到规定要求，就会对柴油机的正常工作带来不利影响,引起故障。
对配备电子调速系统的该型船用柴油机,当故障发生后不仅限于柴油机本身的检查,还需对电子调速系统的控制器、执行器、转速传感器、电动电位器进行逐一检查,当柴油机本身及电子调速系统检查妥,故障排除后,重新启动柴油机前必须对柴油机监控系统的安全保护功能进行模拟试验，以确保人员及设备安全。
通过上述对柴油机本身、电子调速系统和发电机调压系统检查、调试、试验,经系泊航行试验验证,排除了原有并联运行时功率分配不均的故障。
参考文献:
[1]郑恳,张德孝.船舶电工工艺[M],哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2006.
[2]林华峰,李华,赵克威.船舶电站及电力拖动[M],哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.
[3]阮礽忠.船舶电气设备维修技术[M],北京:机械工业出版社,2019.
[4]宋运伟,洪茜.船舶电站调试与交验[M],北京:人民交通出版社,2014.
原创作者系：
青岛前进船厂 董国堂
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