某燃機(jī)控制系統(tǒng)故障的排除范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了某燃機(jī)控制系統(tǒng)故障的排除參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：

文章對(duì)某燃機(jī)試車(chē)過(guò)程中控制系統(tǒng)的一般故障進(jìn)行了描述、分析，并給出了故障的排除方法。

關(guān)鍵詞：

燃?xì)廨啓C(jī)；試車(chē)故障；全權(quán)限

某燃?xì)廨啓C(jī)是我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的新型燃機(jī)，由于其采用了全權(quán)限電子調(diào)節(jié)控制器并且不再留有機(jī)械控制系統(tǒng)做備份，因此該燃機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性有著極為嚴(yán)格的要求；為滿足市場(chǎng)需求而全新設(shè)計(jì)的可調(diào)引射調(diào)節(jié)控制裝置，能在燃機(jī)中、低工況下大幅降低其排氣溫度，對(duì)燃機(jī)輸出功率、耗油量等參數(shù)的影響較小，處于國(guó)際先進(jìn)水平。該型燃機(jī)融合了多種新材料、新技術(shù)、新工藝，是我國(guó)目前自主研發(fā)、制造的燃機(jī)中十分先進(jìn)的一種。通過(guò)文章可對(duì)某燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的一般故障及排除方法有直觀、深入的了解。

1起動(dòng)故障

1.1起動(dòng)電機(jī)不帶轉(zhuǎn)按下起動(dòng)按鈕后，起動(dòng)機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)了較小的角度后幾乎不動(dòng)，1秒后燃機(jī)控制系統(tǒng)便報(bào)起動(dòng)機(jī)故障，起動(dòng)中止。該故障經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究，最終確定其主要問(wèn)題在于信號(hào)干擾。通電時(shí)由于需要帶動(dòng)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，而低轉(zhuǎn)速下起動(dòng)電機(jī)控制方案為保持輸出功率不變，故通電后起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)較小角度后幾乎不動(dòng)屬于正常現(xiàn)象，只需一定時(shí)間便能快速轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。1秒報(bào)故的現(xiàn)象，經(jīng)反復(fù)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)極慢時(shí)起動(dòng)機(jī)電壓沖壓較大，起動(dòng)電機(jī)的控制回路不能完全屏蔽沖壓帶來(lái)的干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)進(jìn)入反饋電路，燃機(jī)控制器誤判此信號(hào)為“起動(dòng)失敗”，認(rèn)為燃機(jī)已經(jīng)起動(dòng)失敗，報(bào)出故障并中止起動(dòng)。由于電壓沖壓持續(xù)的時(shí)間較短，因此選定了一種較為簡(jiǎn)單的排故方案，即燃機(jī)控制系統(tǒng)在延遲一段時(shí)間后（1秒左右）再開(kāi)始對(duì)起動(dòng)是否成功做判斷，由燃機(jī)控制器廠商更改控制參數(shù)。經(jīng)過(guò)多次起動(dòng)驗(yàn)證，此故障未再出現(xiàn)。

1.2燃機(jī)控制器間斷性判定起動(dòng)電機(jī)不能起動(dòng)該故障較為特殊，其發(fā)生的時(shí)機(jī)并不固定，故障現(xiàn)象如下：給燃機(jī)控制器通電后，按下“起動(dòng)檢查”按鈕，控制器對(duì)多個(gè)控制回路進(jìn)行檢查并通過(guò)，允許燃機(jī)進(jìn)行起動(dòng)，但多次起動(dòng)之后重新檢查時(shí)，控制器報(bào)出起動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)的信號(hào)，不允許燃機(jī)起動(dòng)。經(jīng)反復(fù)排查，發(fā)現(xiàn)其主要問(wèn)題在起動(dòng)電機(jī)控制器的電源線路上。為了保障燃機(jī)起動(dòng)的安全可靠，設(shè)計(jì)人員為起動(dòng)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)了380V交流電源（主電源）和24V直流電源（備份電源），控制器進(jìn)行燃機(jī)起動(dòng)前的各項(xiàng)回路檢查時(shí)，會(huì)檢查24V直流電源的一個(gè)反饋信號(hào)，該信號(hào)為直流電源的電壓值，測(cè)量該電壓值發(fā)現(xiàn)，檢查通過(guò)時(shí)，該值剛好高于控制模塊設(shè)定的下限值，檢查不通過(guò)時(shí)，該值略微低于控制模塊設(shè)定的下限值。排查線路，發(fā)現(xiàn)某段線路的阻值異常，為其他線路的（3-4）倍，拆下線路仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)該線路某處被反復(fù)折疊過(guò)。由于其阻值異常且不穩(wěn)定，導(dǎo)致控制器接收到的反饋信號(hào)剛好處于“通過(guò)”與“不通過(guò)”的分界線上。更換該段線路后，故障排除。經(jīng)多次試車(chē)驗(yàn)證，故障未再出現(xiàn)。

1.3離合器斷裂起動(dòng)電機(jī)帶轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率突變?yōu)?，約400毫秒后輸出功率恢復(fù)，并在起動(dòng)過(guò)程中反復(fù)出現(xiàn)，導(dǎo)致連接起動(dòng)電機(jī)和燃機(jī)轉(zhuǎn)子的離合器因受到反復(fù)沖擊而斷裂。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，功率為0時(shí)，起動(dòng)電機(jī)輸入端的電流值也為0，故障鎖定在為起動(dòng)電機(jī)提供電流的電機(jī)控制器上。監(jiān)測(cè)電機(jī)控制器，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)控制器內(nèi)部觸發(fā)故障保護(hù)模式，并快速消失，然而監(jiān)控的各項(xiàng)參數(shù)條件均符合控制器使用要求。分解電機(jī)控制器，對(duì)各個(gè)電路模塊逐項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)控制器內(nèi)部存在溫度保護(hù)模塊，其工作機(jī)理為當(dāng)控制器內(nèi)部溫度達(dá)到100℃時(shí)，禁止控制器工作，當(dāng)控制器內(nèi)部溫度低于100℃時(shí)，允許控制器工作；測(cè)試該模塊，發(fā)現(xiàn)已失效。分析認(rèn)為，該模塊的設(shè)計(jì)不合理，即便為防止電機(jī)控制器內(nèi)部溫度過(guò)高而禁止其正常工作，也不應(yīng)在斷開(kāi)電流后短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電流輸出，對(duì)棘爪離合器造成多次脈沖式?jīng)_擊，最終導(dǎo)致離合器斷裂，嚴(yán)重影響燃機(jī)的運(yùn)行安全。取消電機(jī)控制器內(nèi)的溫度保護(hù)模塊后進(jìn)行數(shù)百次起動(dòng)試驗(yàn)，故障未復(fù)現(xiàn)。

2轉(zhuǎn)速擺動(dòng)

2.1轉(zhuǎn)速呈正弦波動(dòng)并有發(fā)散趨勢(shì)燃機(jī)在慢車(chē)狀態(tài)下各項(xiàng)參數(shù)較為穩(wěn)定，在提高燃機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（Nh）、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（Nl）的情況下，這兩個(gè)轉(zhuǎn)速均呈現(xiàn)出正弦波動(dòng)的情況，且轉(zhuǎn)速曲線有發(fā)散趨勢(shì)，其他參數(shù)也出現(xiàn)擺動(dòng)，燃機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)法提高。由于在慢車(chē)以上工況時(shí)，控制系統(tǒng)采取先對(duì)Nl轉(zhuǎn)速比例、積分，計(jì)算出內(nèi)環(huán)的Nh給定轉(zhuǎn)速并進(jìn)行閉環(huán)控制的雙閉環(huán)模式，這兩個(gè)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)對(duì)各自都有影響，因此僅從轉(zhuǎn)速曲線上不能判定是哪個(gè)轉(zhuǎn)速首先波動(dòng)引發(fā)的。由于該波動(dòng)的周期性十分明顯，可判斷出該故障的原因并不在于燃機(jī)本身或臺(tái)架線路，而是在于控制算法上，極有可能是燃機(jī)控制器PID參數(shù)的選取不合適。經(jīng)多次調(diào)整Nh閉環(huán)系數(shù)、Nl閉環(huán)系數(shù)等參數(shù)后，燃機(jī)在各工況下的轉(zhuǎn)速波動(dòng)值最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分析認(rèn)為，雖然控制器PID參數(shù)完成了實(shí)際工作長(zhǎng)試考核，但臺(tái)架試車(chē)時(shí)，采用水力測(cè)功機(jī)對(duì)該燃機(jī)的輸出功率進(jìn)行測(cè)量和吸收，水力測(cè)功機(jī)的供水系統(tǒng)對(duì)燃機(jī)功率輸出軸（低壓轉(zhuǎn)子帶動(dòng)）的影響，與該燃機(jī)實(shí)際使用時(shí)的負(fù)載影響不一致；同時(shí)，水力測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)特性與實(shí)際負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)特性差異較大，導(dǎo)致了同一套控制參數(shù)在不同的負(fù)載下，燃機(jī)穩(wěn)定特性不一致。因此實(shí)際使用和臺(tái)架試車(chē)時(shí)應(yīng)配合使用兩套不同的燃機(jī)控制參數(shù)。某試車(chē)臺(tái)架采用調(diào)整后的控制參數(shù)后，進(jìn)行多次試車(chē)驗(yàn)證，轉(zhuǎn)速波動(dòng)故障未再出現(xiàn)。

2.2低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的給定值始終大于反饋值燃機(jī)在慢車(chē)狀態(tài)各項(xiàng)參數(shù)較為穩(wěn)定，提高燃機(jī)運(yùn)行工況后發(fā)現(xiàn)，燃機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速給定值始終大于其反饋值（即實(shí)測(cè)值），改變給定值，發(fā)現(xiàn)在過(guò)渡態(tài)時(shí)反饋值得跟隨性較好，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速給定值始終大于其反饋值。首先判斷為該故障的原因出在燃機(jī)控制器參數(shù)的設(shè)置上，但是多次調(diào)整控制器PID參數(shù)后，情況沒(méi)有得到有效改善。分析認(rèn)為，如果控制器對(duì)燃機(jī)所處的狀態(tài)判定出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，可能會(huì)引發(fā)此故障。經(jīng)過(guò)多次半物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M后發(fā)現(xiàn)，控制參數(shù)中的“負(fù)載補(bǔ)償系數(shù)”設(shè)置過(guò)低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象。控制器在判斷燃機(jī)是否處于過(guò)渡態(tài)時(shí)，通過(guò)負(fù)載補(bǔ)償系數(shù)換算出一個(gè)邊界電流值，再通過(guò)該值與一個(gè)采集周期內(nèi)負(fù)載狀態(tài)信號(hào)反饋電流差值相比較，后者大時(shí)，便認(rèn)為燃機(jī)處于過(guò)渡態(tài)，而后采用過(guò)渡態(tài)供油曲線對(duì)燃機(jī)狀態(tài)進(jìn)行控制。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，由于負(fù)載補(bǔ)償系數(shù)較低，一個(gè)采集周期內(nèi)負(fù)載狀態(tài)信號(hào)反饋電流差值超過(guò)0.03毫安時(shí)便大于邊界值，而負(fù)載狀態(tài)信號(hào)傳感器輸出電流精度僅為±0.02毫安。顯然該值設(shè)置偏低，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)時(shí)控制系統(tǒng)誤判燃機(jī)狀態(tài)，最終出現(xiàn)了上述故障。而將該值設(shè)置偏低的原因是為了使燃機(jī)對(duì)負(fù)載狀態(tài)的改變更加“敏感”，加快燃機(jī)狀態(tài)與負(fù)載狀態(tài)的跟隨性。在不影響燃機(jī)狀態(tài)跟隨性的條件下適當(dāng)加大該參數(shù)，故障現(xiàn)象消失。某試車(chē)臺(tái)架財(cái)通調(diào)整過(guò)的負(fù)載補(bǔ)償系數(shù)后，進(jìn)行了多次試車(chē)驗(yàn)證，故障未復(fù)現(xiàn)。

3結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)燃機(jī)控制器采用全權(quán)限控制器的時(shí)間較短，設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)較少，在批產(chǎn)后的臺(tái)架試車(chē)、實(shí)際使用和維護(hù)過(guò)程中會(huì)逐漸暴露一些沒(méi)有遇到過(guò)的問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)某燃機(jī)控制系統(tǒng)一般故障現(xiàn)象的描述、排故思路的梳理以及工作原理的分析，給出了簡(jiǎn)潔有效的排故方法和思路，對(duì)設(shè)計(jì)人員具有一定的啟發(fā)作用，對(duì)燃機(jī)的使用和維護(hù)人員處理故障時(shí)有一定的引導(dǎo)和借鑒作用，也完善了該燃機(jī)的故障樹(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫長(zhǎng)江，胡順科，卜麗.基于模糊PID控制器的雙閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)[J].制造自動(dòng)化，2011.

[2]曾光其，胡均安.模糊控制理論與工程運(yùn)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

作者：陳紅強(qiáng) 單位：沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司