导读

本文以瓦锡兰 W16V32 原油主机为例，介绍了 Woodward723 电子调速器工作原理，结合笔者工作中遇到的故障实例，对该机型游车问题进行了剖析，并就预防性维护保养的要点进行了阐述和经验分享。

一、原油主机电子调速系统

瓦锡兰W16V32原油主机配置了电子调速器，主要由 Woodward723、PG-EG 液压执行器、速度传感器等组成。

安装在飞轮处的速度传感器检测主机转速，传输到Woodward723，然后 Woodward723 根据控制模式是同步（ISOCHRONNOUS）还是速度降（DROOP）来决定对输入的速度和负荷信号进行何种运算，这也决定了 723 的输出，输出的电信号传到 PG-EG 液压执行器，经过电信号和液压系统的转换变成机械动作输出（图1），这个输出动作通过连杆与燃油控制系统相连，控制原油主机供油量的大小，使转速稳定在一定范围内。

▲图1 电子调速系统原理

同步模式下 Woodward723 内部是 PID 控制，公式为：

P(t)=K｛e(t)+e(t)dt/Ti+Td.de(t)/dt｝，速度差在一定范围内时增益量为 0，即此时调速器没有输出，速度差超过这个范围后才有增益量，并且随着速度差的增加而增加。

速度降模式下 Woodward723 的输出是由速度降系数和转速差决定的，即 Y=KX（K 是比值系数一般取 5%；X 是速度差），速度降模式一般仅在手动控制主机负荷时使用。

二、游车故障现象

1、游车的定义及危害

原油主机运转时，特别是在怠速工况下，出现转速不稳现象，即不能在设定的转速下稳定运转而产生转速忽高忽低的变化，这种现象称为游车。

游车会造成工作不平稳，加剧机件磨损和迅速疲劳。

对于原油发电机组，游车会影响电网的稳定性，对用电设备造成一定影响。

2、海上油田原油主机游车故障实例

某海上油田使用 W16V32 原油发电机，16 缸，额定转速为 750 r/min，发电机输出电压 6 300 V，频率 50Hz。

某日原油主机 B 启动后，空载时转速在 740~755r/min 波动，单机带载后，转速在 747~752 r/min 之间波动，电网频率在 49.8~50.1 Hz 波动，有些高速运行设备，如原油分油机（转速为 6 440 r/min）、滑油分油机（转速为 9 600 r/min）出现了较为明显的异常。

三、游车故障排查过程及思路

1、油门拉杆各连接部位卡涩动作不良

油门拉杆各连接部位摩擦阻力过大或间隙过大会导致 PG-EG 执行器输出值与高压油泵油门拉杆真正接收到的值存在滞后或差别，从而使主机转速不稳。

检查调速器执行器传动杆、各缸高压油泵调节拉杆、各连接轴承和各球形接头动作是否灵活、有无杂质，清洁后再进行润滑保养，对卡滞部件进行更换，消除各连接部位的卡阻。

2、速度传感器故障或测量不准

检查飞轮旁的磁阻式转速传感器（MPU），这个位置暴露在室外，是另一个容易引起问题的地方。

因为安装在这个地方的传感器表面容易被油污染，且受到的振动也大，会影响到传感器的测量精度。

中间接线箱也会因振动等原因导致接线端子松动，造成接触不良。

另外需要检查速度传感器与飞轮齿顶的距离是否符合要求（1.02~2.5 mm）。

3、 PG-EG 液压执行器故障

执行器内部零部件磨损、内部补偿针阀开度或者比例调节点不恰当、滑油太脏或油位过低等原因导致灵敏度降低，导致主机转速不稳。

执行器内部零部件比较精密，一般都需要返厂校验标定，现场不具备检修能力，可以通过与其他主机进行互换来验证是否故障。

4、燃油系统原因

原油主机燃油系统主要由高压油泵、高压油管、喷油器等组成，如果某个零部件出现故障，可能破坏供油的连续性，造成各缸供油量不一致、供油时间不对、喷油量不均，导致主机转速不稳 [1]。

主要原因如下：

燃油系统或喷油系统中空气未排净；

高压油管接头未拧紧；

燃油进机压力过低；

燃油中含水，在喷油泵中产生气阻；

各缸供油量、喷油压力或雾化不良导致负荷严重不均等。

5、Woodward723 电子调速器

如上述检查都没有问题，那么就需要检查Woodward723 电子调速器，首先检查各接线有无松动，如无异常则再用手操器检查 723 内部设置的参数，如需调整参数，需要用到 FLUCK 744、模拟频率发生器、笔记本电脑等工具。

PID 各参数作用及调节如下：

比例调节，即时成比例反应控制系统偏差信号，偏差一旦产生，立即产生控制作用，以减小偏差；

积分调节，主要用于消除静差，提高系统的无差度；

微分调节，主要反映偏差信号的变化趋势（变化速率），在偏差信号值变化太大之前，在系统中引入有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间 [2]，通常 D 值设定比较小或者是为零。

调节 Woodward723 电子调速器参数，比例从 0.27 调到 0.26，积分从 0.63 调到 0.50，游车现象消失。

四、原油主机预防游车的维护保养要点

原油粘度高、温度高，容易导致喷油器雾化不良，高压油泵内部磨损，各油门连接点易发生卡涩，不灵活，针对以上特性，对各系统细心、正确的维护和管理显得尤为重要。

笔者根据工作经验，总结了避免机组游车的几个维护要点：

每天记录各缸油门齿条、排烟温度等参数，以便做对比、分析，及时发现异常；

原油主机渗漏的燃油易导致高压油泵与油门拉杆各连接件卡涩，每 3 天对各连接部位进行润滑保养；

严格按照厂家说明书对喷油器、高压油泵进行拆检、校验；

滑油污染是液压执行器发生故障的主要原因，每半年更换一次滑油；

原油主机24 000 h 大修时，将液压执行器送厂家校验标定，更换磨损零部件，标定后要做突升突降载荷试验，以便验证执行器性能；

根据机组运行状态，适当微调电子调速器参数。

五、结 语

解决游车问题，首先要熟知速度控制系统原理，游车的原因很多，一般都出现在调速控制系统和燃油系统上，要遵循“由简至难、由外到内”的原则，逐步排查分析。

原油主机相对一般柴油机附橇多、故障率高，通过以上分析可以对解决类似游车问题给予帮助。

参考文献：

[1] 郭文军 . 柴油机“游车”故障分析与排除 [J]. 农机使用与维修，2017(06):56.

[2] 熊文，谢剑刚，张光德，等 . 工轨柴油机调速器德 PID 参数模糊自整定控制 [J]. 拖拉机与农用运输车，2005(04):29-32.

原创作者系：

中海石油（中国）有限公司天津分公司

逄贵杰

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