引言

某核電選用的18PA6B型備用柴油機(jī)是廠內(nèi)備用電源系統(tǒng)的動(dòng)力源 ,要求能夠在電廠應(yīng)急工況下可靠啟動(dòng)并平穩(wěn)運(yùn)行,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)以提供應(yīng)急電源 。大修工作中的錯(cuò)誤裝配、正時(shí)齒輪磨損錯(cuò)位、噴油泵運(yùn)動(dòng)部件卡澀、噴油器噴油質(zhì)量不合格等多種因素 ,都會(huì)引起噴油提前角的改變。

傳統(tǒng)提前角方法只能逐缸檢測(cè) ,設(shè)備拆裝繁瑣 ,工具安裝精度要求較高 ,操作不便 。對(duì)核電廠而言 ,要求柴油機(jī)必須退出熱備用狀態(tài) ,一般只在電廠大修期間測(cè)取一次 。 因此 ,有必要開(kāi)發(fā)一套自動(dòng)噴油提前角在線檢測(cè)方法 ,實(shí)現(xiàn)噴油提前角的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ,充分保障柴油機(jī)的安全性能。

自動(dòng)計(jì)算噴油提前角 ,首先需要得到噴油時(shí)刻以及壓縮上止點(diǎn)時(shí)刻兩個(gè)參數(shù)。

1 噴油時(shí)刻檢測(cè)

通過(guò)測(cè)量燃油管壓力曲線首次拐點(diǎn)的發(fā)生時(shí)刻來(lái)得到噴油時(shí)刻信號(hào)。

測(cè)量高壓油管壓力的儀器主要有管接式壓力傳感器及夾持式壓力傳感器。氣缸數(shù)量較多的大型備用柴油機(jī) ,適合采用夾持式壓力傳感器 。分別在每個(gè)氣缸的高壓油管上安裝該種燃油壓力傳感器 , 同時(shí)測(cè)量出所有氣缸的高壓油管壓力波動(dòng)信號(hào) ,并以此作為各氣缸的噴油起始時(shí)刻。

2 活塞壓縮上止點(diǎn)時(shí)刻檢測(cè)

電廠大型備用柴油機(jī)一般為V型雙列布置 ,氣缸編號(hào)規(guī)則為從聯(lián)軸器面向柴油機(jī)本體觀察 ,左側(cè)為A列 ,右側(cè)為B列 , 由近及遠(yuǎn)氣缸數(shù)依次增加排列。

2.1 第一缸活塞上止點(diǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速

采用頻閃測(cè)速儀 , 即可采集到A1缸(第一缸)的上止點(diǎn)位置時(shí)刻信息。盤(pán)動(dòng)曲軸將A1缸活塞置于壓縮上止點(diǎn)位置 ,選取聯(lián)軸器圓周上的任意位置與柴油機(jī)基座做好線性標(biāo)記 。將反光片粘貼到聯(lián)軸器的標(biāo)記處 ,光信號(hào)檢測(cè)儀器對(duì)準(zhǔn)安裝到基座標(biāo)記處。采集到的反光信號(hào)時(shí)刻 ,作為A1缸的壓縮上止點(diǎn)時(shí)刻tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(值 。再由兩次反光信號(hào)的間隔時(shí)間 ,方便地計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n值。

2.2 其他氣缸活塞上止點(diǎn)的檢測(cè)

出于測(cè)量?jī)x器安裝方便的考慮 , 只需在聯(lián)軸器上設(shè)置一個(gè)A1缸活塞上止點(diǎn)反光片 ,其他氣缸的活塞上止點(diǎn)時(shí)刻可根據(jù)發(fā)火間隔角o、單列發(fā)火間隔角o單、排間發(fā)火間隔角o排 以及發(fā)火順序 ,在tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(的基礎(chǔ)上依次算出。

相鄰發(fā)火的兩缸間隔時(shí)間以曲軸轉(zhuǎn)角表示 ,稱(chēng)為發(fā)火間隔角o 。 四行程柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈 ,則單列柴油機(jī)氣缸間的發(fā)火間隔角o單 為 :

式中 ,i為柴油機(jī)單列氣缸數(shù)目。

即曲軸每轉(zhuǎn)720A/i ,單列內(nèi)就應(yīng)有一個(gè)氣缸發(fā)火做功。

V型柴油機(jī)相當(dāng)于共用一根曲軸的兩臺(tái)單列柴油機(jī) ,每段曲軸帶動(dòng)一左一右兩個(gè)氣缸的活塞連桿組件運(yùn)轉(zhuǎn) , 同 一段曲軸上兩氣缸間的發(fā)火間隔角度稱(chēng)為排間發(fā)火間隔角o排 ,該值與柴油機(jī)的V型角度及單列的發(fā)火間隔角直接相關(guān)。

18PA6B型備用柴油機(jī)共包括18個(gè)氣缸 ,分兩列布置 ,則單列氣缸間的發(fā)火間隔角o單=720A/9=80A(CA) 。此外 ,該型柴油機(jī)的V型角度為60A ,排間發(fā)火間隔角度o排=420A(CA) ,發(fā)火順序如圖1所示。

綜上,可以得出發(fā)火間隔角列 ,如圖2所示。

由圖2查出各氣缸相對(duì)于A1缸的發(fā)火滯后角度●ox,再將其換算成時(shí)間間隔 , 即可得到各氣缸上止點(diǎn)時(shí)刻:

式中 ,●ox為各氣缸與A1缸的發(fā)火間隔角 , 由發(fā)火間隔角列表查出 (A) (CA) :n為曲軸實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速 , 由光信號(hào)檢測(cè)儀器測(cè)出(r/min) 。

3 噴油提前角的計(jì)算

根據(jù)以上測(cè)量或計(jì)算出的各氣缸噴油時(shí)刻以及活塞壓縮上止點(diǎn)時(shí)刻 ,做差之后換算為對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的曲軸轉(zhuǎn)角 , 即可得出各氣缸的噴油提前角實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3. 1 A1缸噴油提前角

根據(jù)夾持式壓力傳感器測(cè)量出的A1缸噴油時(shí)刻tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(及測(cè)光計(jì)測(cè)量出的活塞上止點(diǎn)時(shí)刻tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(, 即可計(jì)算出A1缸的噴油提前時(shí)間●tA1 ,將其換算成曲軸轉(zhuǎn)角 ,便得到A1缸的噴油提前角9A1值 :

式中 ,tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(為光信號(hào)檢測(cè)儀器檢測(cè)到的A1缸上止點(diǎn)時(shí)刻 (s) :為夾持式壓力傳感器測(cè)到的

A1缸的噴油時(shí)刻(s) 。

3.2 其他氣缸噴油提前角

利用公式(2)計(jì)算出的其他各氣缸上止點(diǎn)時(shí)刻tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(, 以及夾持式壓力傳感器測(cè)量出的各氣缸噴油時(shí)刻tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(,可以計(jì)算出各氣缸的噴油提前角為:

式中 ,x為氣缸編號(hào) ,B1 ,A2 ,B2 , … ,A9 ,B9:Aox為各氣缸與A1缸的發(fā)火間隔角(9) (CA) :tEQ \* jc3 \* hps10 \o\al(\s\up 3(為夾持式壓力傳感器測(cè)量的各氣缸的噴油時(shí)刻(s) 。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)電廠大型備用柴油機(jī)的噴油提前角在線測(cè)量改造 ,僅需要在柴油機(jī)各氣缸的高壓油管上安裝噴油壓力測(cè)點(diǎn) ,在聯(lián)軸器上粘貼一片反光片 ,則啟動(dòng)或盤(pán)車(chē)后 , 即可自動(dòng)測(cè)量出所有氣缸的噴油提前角數(shù)值 ,方便快捷 ,而且精度較高 , 能夠動(dòng)態(tài)跟蹤柴油機(jī)噴油提前角的變化 。將實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值或歷史記錄比較 ,能直觀展現(xiàn)出噴油提前角的變化趨勢(shì) ,可以第一時(shí)間判斷出柴油機(jī)是否具備順利啟動(dòng)與平穩(wěn)運(yùn)行的條件 ,是否需要緊急停機(jī)檢修。