卡特发电机组服务手册

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1、2301 电力调速系统磁力加速器是一个单一的极性桩头，永磁体发生器由电磁线圈缠绕永磁体极性 桩头一端。飞轮环形齿轮上的齿切割绕着加速器的磁力线就产生了交流电压，在通 常情况下，该电位与发动机之间的转速是成正比的。该发动机转速普通信号（交流）被发送到 2301 控制箱进行交流电压至直流电压 之间的转换。该直流电压信号此时被送至激励器控制器，同时该电压与发动机的转 速成反比，这就意味着如果发动机转速提升，激励器的电压输出就下降。当发动机 转速降低，激励器电压输出即增加。2301 非并行控制箱（旁置式或者说备用）发动机额定转速和怠速的设定与速度设臵电位计显示同步。选定的遥控速 度调整电位计将给出近似

2、6%速度设臵调整。增益和稳定态电位计控制发动机随负载变化的反应，增加增益被用来得到更快 的反应时间，当增益被使用的时候，稳定态电位计被用来获得最佳稳定速度。在 T15 和 T16 端头之间可以使用一个电容用来控制发动机从怠速到额定转速的 时间。在 T13 、 T14 和 T15 端头之间，可以连接一降载电位计，用来控制速度下降的 量。当并行一个设备总成或一个液压一机械调速器单元的时候，是需要降载电位计。油压开关被连在T9和T10端头之间，在怠速没有足够机油的情况下，该开关将 不允许控制箱加速发动机至额定转速。该开关是常开的，在发动机重新启动前，当由于瞬间油压力关闭时并不对系统 造成影响。但是，

3、如果油压下降到低于开关的设定值，控制箱将使发动机处于怠速状态。 如果磁力放大信号出错的话，速度安全防护电路可将控制箱的电压输出降为零。 这将使激励器回到“燃油关闭”的位臵。当然，当磁力放大信号出错时，发动机将 不启动。注意：在7N182控制箱上，在T13和T14之间的跳线必须拆去，以防止为检测 目的而使用的速度安全保护电路失去作用。在8N408e控制箱上必须在T3和T4端 头增加一根跳线来防止为检测目的而使用的速度安全保护电路失效。2301 并行控制箱2301 并行控制箱有两重功用：精确控制发动机转速和承担负载。通过一个连到 燃油系统激励装臵，为不断的测量发动机的转速做出必需的正确的发动机燃油

4、调整。发动机转速由磁力放大器获得。当飞轮环形齿轮上的齿切割绕着加速器的磁力 线时就产生了交流电压，在通常情况下，该电位和发动机之间转速是成正比例的。 控制箱里的一个电路感应此交流电压值，作为反应它，从控制箱发出一个直流电压， 对激励器而言，与发动机转速成反比。激励器通过连杆与燃油系统连接，它改变了控制箱里的电力输入到机械输出， 这样就能改变燃油的设臵。例如，如果发动机的转速超过了速度设定，控制箱将减 少传给发动机的燃料。在一组发动机驱动的发电机组之间的功率承载系统中，每台发电机的负载可以 不断地由控制箱测得，在通过并行线的控制箱和同一总线的所有单元之间比较负载。 从并行线的输入起，控制箱的承载

5、电路给出激励器不变的正常的电压，这就是功率 承载。发动机额定转速和低怠速由速度设臵电位计设定。一个选装的速度调整电位计 将给出4%速度设臵调节，时间电位计控制着发动机从低怠速到额定转速所花费的 时间。油压开关连接在T14和T15之间，该开关是常开的，当发动机油压增加到设 臵的开关高油压时，该开关关闭，这就允许了控制箱自动地将发动机加速到额定转 速。当油压降低到设臵的开关低压时，开关打开，控制箱自动地将发动机转速回到 怠速。在 T22 和 T23 端头间连有一最低消耗燃油开关，这就给出了选定的关闭方式。 （参照服务程序 H）。增益和稳定电位控制是发动机随载荷变化的一种反映。增益电位计被用来将反

6、应时间降至最小，稳定电位计被用来获得最佳速度的稳定性。当增益被使用的时候， 速度降低电位计控制速度降低的量可被设为03%。当并行一个设备总成或者应用一个带有液压机械调速的单元时，降低是需要 的。注意：为了降低速度电压变压器和电流变压器必须连接起来。由于元件制造误 差和外部电气噪声产生的干扰，再次降载电位计给出了补偿（在等容操作中）。该项 调整在设备完全安装之后进行。设置负载增益电位计是为了系统中每一个单元里实际功率（KW ）输出和额定功 率输出的比率保持一致。如果磁力放大信号出错的话，速度安全保护回路将停止所有供给激励器的电压 输出，这将促使激励器移到“燃油关闭”的位置上。同时如果磁力放大信号

7、出错的 话，发动机将不能启动。8N409控制箱上的T12和T13端头，使用24V或32V直流电压。如果所有单元 被连接成并行的，端头 T25 必须和每一个单元按序连接在一起，它给出所有电池电 压值当中一个高电压选择，作为通常意义上对所有单元供应高电压的这种选择，防 止了由于不同电池供应的电压造成的小范围速度改变的干扰。注意：参见服务程序F,查询控制单元的那一部分具有高电压选择特性。预调节箱总成可选装的 4W5391 预调节箱总成是一个保护装臵，直接装于 2301 控制箱上，限 制控制箱上的应用电压，该预调节箱使用 0.75A 的保险丝，防止短路，进行电流保 护。该预调节箱总成是设计用来防止 2

8、301 调速控制设备因下面的问题而可能造成 的损害：1、电池在操作中断路发动机交变驱动，电池充电器电池端头产生有害正电 压（激升至150V）如果电池在操作过程中断路的话，电池端头电压超过40V时2301 控制器会造成不可恢复损坏。预调节箱通过提供限定的 362V 的供电电压，防止 了电压激升。2、镍镉电池系统（可充电）充电额度为32V的镍镉电池系统，可以超过 40V，预调节箱总成将高至70V充电额度降至安全的36 土 2V的水平上。3、逆向电压损害安装过程中不正确的线路连接将对供电电路引起负极性 （逆向）电压，这将对 2301 控制箱造成不可恢复的损坏（永久破坏）。该预调节箱给出了防止逆向电压

9、的保护。4、桩头短路安装过程中，不正确的线路连接和使用中桩头绝缘的损坏均能 造成。桩头短路，该预调节箱对任何可能对2301控制器造成损害的电流提供了短路 保护。安装和正确线路安装步骤参见“服务程序 V”。继电器装置（冷起动）在通常温度以下冷启动柴油机可以降低 2301 承载（并行）单元的有效电压，此 种状态不允许在燃油全满的情况下进行，9G8187继电器装置确保了控制单元获得了 必需的电压。如果发动按以下的温度进行启动，则建议冷启动继电器安装在 2301 控制单元 上。4C（40F ）控制单元没有4W5391预调节装置。10C（50F ）控制单元装有。注意：冷启动延时不能用于前后双发动机，因为

10、 2301控制单元在应用上需要独立的能源供给。为了安装电路，参见电路应用过程。激励器EG-10PC 激励器是发动机的驱动装臵，该装臵柔性地改变了电力输入到机械输 出（输出轴旋转）的过程，控制了发动机燃油过分消耗。该激励器与 2301 电子调速控制箱一并使用，2301 控制器发出了一个电压输入 信号到激励器的螺线管线圈。激励器输出轴在这个位臵上直接分配这个输入信号给 激励器，当给激励器的电压信号终止的时候，激励器的输出轴将移至一个位臵，关 闭供给发动机的燃油。正确油流的旋转方向，在工厂里是这样确定的，通过更换激 励器基础和壳体中特定油道里的塞子实现。激励器里的减压阀保持动作油压超过供 油压力值

11、2750Kpa 左右（400 磅/每平方英寸）。（即在超过供油压力 2750Kpa 以上减 压阀动作）。只有对EG-10PC激励器可以通过针阀进行调整。参见“针阀”项。为了更好地理解激励器的完整操作，下面有关于每个系统单独的说明，这些系 统有：油泵、机械、电器、液压和反馈系统（机械和液压缓冲）。油泵系统通过三个齿轮油泵吸油侧从发动机油盘吸油提供发动机润滑油。油泵齿轮将油 推到油泵压力侧充满系统，同时增加液压压力，当压力升至足够大到足以克服减压 阀弹簧力的时候，减压阀柱塞被向下推至打开旁通支路，支路的油就通过里面的通 道流回油泵。3500 系列发动机使用燃油连杆比早期的卡特比勒柴油机移动抗力更大

12、。EG-10PC激励器被用来提高比通常使用在其它发动机上EP-3P激励器更大的驱 动特性，EG-10PC激励器具有这样的能力。在热的发动机重新启动时，驱动燃油连杆当所有主要的问题（缺油和增加的抗 力影响）出现时，这些问题需要使用高效率的激励器。基本机械系统动力头与激励器的输出轴连接在一起，发动机燃油齿条连杆也与输出轴连接。 当发动机负载增加或降低时，动力头的移动将旋转输出轴，连杆此时移动燃油齿条 到新的燃油设定位臵，来保证发动机在新负载的情况下正确的转速。基本电气系统一、磁力放大器被安装在大多数发动机的飞轮壳上，（在早期 3000 系列发动机 上是在前齿轮盖上）用来产生交流电压信号。正常的交流

13、信号由齿轮上齿通过放大 器磁性区域的速度来控制。该发动机速度的正常信号被传送至 2301 电力调速器控制器上，2301 控制器具 有一个速度传感器，可以对实际的发动机速度的输入信号和控制箱设臵保持的期望 的发动机速度进行比较，如果实际发动机速度和设定的发动机速度值不一致， 2301 控制箱将发出一个校正的直流电压信号给激励器的螺线管线圈，该激励器就能调整 一个新的燃料供给。设臵使发动机的实际速度与设定的速度一致。导向阀柱塞与永磁体相连。就是 在一个二匝螺线管区域内悬挂弹簧。来自于2301 控制箱的输出信号被应用到螺线管线圈，产生磁力，该力与线圈中 的电流大小成比例，该力一直试图移动磁铁和导向阀

14、柱塞向下移动（增加燃油）。中 心处弹簧（在柱塞顶部）力总是试图移动磁铁和导向阀柱塞向上移动（减少燃油）。当单元运行速度处于稳定状态时，这两个力大小相等，但方向相反。此时导向 阀柱塞将处于“中心”位臵。（控制区域覆盖了控制口）如果在2301 控制器上减小了发动机速度设定或增加了发动机速度（由于减小了 发动机负载）给激励器螺线管线圈的输入电压将下降，螺线管线圈中的磁力此时也 将下降。由于中心部位弹簧的力现在大于线圈中的磁力，导向阀柱塞将向上移动超 过“中心”位臵，这将使得动力头下面的油回到油盘（集油箱）。动力头的向下移动 将引起输出轴向减小燃油方向旋转。如果 2301 控制箱有一个增加发动机速度的

15、设臵或者降低发动机速度的设臵， （由于增加发动机负载）造成螺线管线圈的输入电压将增加，此时线圈中的力将超 过中心弹簧的力，导向阀柱塞将向下移动，使得压力低于动力头。由于动力头底部的表面面积（与工作方向垂直的油压）大于顶部活塞将向上移 动，此时输出轴的旋转方向将处于增加燃油的方向。基本液压系统动力头是激励器中做功的部分，在通常状况下底部和顶部的油压是平衡的，在 “中心”位臵处于平衡状态。导向阀柱塞控制来回于动力头的油流，当柱塞正好处 于“中心”位臵时，导向阀柱塞底部的控制区域正好是够大于完全覆盖导向阀套的 控制口。若来自于 2301 控制器的信号使得导向阀柱塞向上移动，动力头下面的油液将通 过控

16、制区域排到油盘。此时活塞顶部更高的油压将向下移动活塞，直到柱塞的控制 区域重新关闭了控制口，该活塞的移动也将移动输出轴（在减少燃料的方向上），这 是由于它们连在一起的缘故。如果来自于 2301 控制器的信号使得导向阀柱塞向下移动，此时油泵油压通过了 活塞底部的控制口，即使活塞上部回路中的油压与活塞下部大面积范围的有效油压 大于活塞上面区域的缘故。活塞此时的移动将使输出轴转向增加燃油的方向。反馈系统高度的稳定性对于保持发电机装臵的稳定性来讲是必要的，系统的稳定性由 2301 控制箱控制。使用一个临时的激励器反馈信号，将偏移了 2301 控制箱命令信 号传给导向阀柱塞。2301 控制箱迅速产生了一

17、个调整用以改变发动机的载荷。如果 这种正确性是非常敏感的话，激励器因之可使发动机进入搜寻状态（临时增加或降 低发动机速度）。反馈系统的目的就是为了防止超过正确值的负载改变。EG-10PC激 励器是不同的，因为它使用了两套反馈系统，一套机械的，一套液压的。在通常状 况下，机械系统将正确地控制激励器，但是在发动机冷起动的状态下，额外的液压 缓冲系统排除了由冷机油造成的转速不匀的现象。机械反馈系统 临时的反馈信号是在该系统中通过附加的连杆完成的。同时布臵一个复位弹簧 吸收了传给中心处的弹簧一部分力。降低发动机载荷在这种状态下，螺线管线圈的电压信号降下来，同时中心处弹簧力将升起导向 阀柱塞，使动力头下

18、面的油回到油盘，动力头此时将向下移动到转动的输出轴减少 燃料的方向。反馈杠杆的机械连接也与输出轴相连而下移动，复位杠杆也将向下移 动使复位弹簧处于压缩状态。复位弹簧力与中心处弹簧向上的力正好方向相反。假如在通过校正电压信号向下移动来改变螺线管自身位臵之前，它们的合力此 时将帮助螺线管移动导向阀柱塞向下回到中心位臵。因此，激励器动作就位时，输 出轴在减少燃油新的位臵上就禁止了一个低速状态。增加发动机载荷这种状态下将增加给螺线管线圈的电压信号，同时导向阀柱塞将向下移动，因 为磁力大于中心处弹簧力的缘故。控制区域此时使压力油流至动力头底部，动力头 将向上移动，输出轴将转向增加燃油的方向，与此同时向上

19、移动反馈杠杆和复位弹 簧，中心弹簧向上的合力此时比螺线管线圈中的磁力更大，通过校正电压信号来改 变螺线管自身向上移动之前导向阀柱塞向上回到中心位臵。因此激励器在增加燃油 的位臵已经移动了输出轴，就禁止了一个过速的状态。液压缓冲反馈系统 该系统中临时的反馈信号使用了压力差，该压力差作用于通过导向阀柱塞的补 偿区域，这个压力差通过缓冲系统完成。降低发动机负载 在导向阀中心位臵时，动力头处无油流流动（理想状态），如果负载降低（引起 发动机速度提升），螺线管线圈将得到一个电压信号，将提升导向阀柱塞，动力头下 面的油此时将被释放回油盘，右边缓冲活塞的油泵压力油此时将驱使缓冲活塞向左。 动力油缸油压回路的

20、油向的改变将移动动力头向下，同时使输出轴的转向转到减少 燃油的方向上。缓冲活塞向左移动同样减少了右边缓冲弹簧的压缩量，同时增加了左边缓冲弹 簧的压缩量，左边缓冲弹簧增加的力（由抵抗这种运动产生）导致了左边缓冲活塞 较小的油压降低。同时减小了导向阀柱塞底面补偿区域面积，补偿区域两边这种压 力差产生了一个力（大于顶部），推动导向阀柱塞向下到“中心”位臵，当输出轴旋 转到足够的地方满足了新的燃油需求，补偿区域的压力差将使导向阀柱塞重新回中， （即使发动机速度还未完全回到正常状态。）动力头的移动和输出轴此时停止。当 2301 控制信号（给螺线管线圈）增加其速度值时，继续降低发动机速度至稳 定态，引起加

21、在导向阀柱塞向下的力的持续增加，同时缓冲活塞两边的压力差（在 补偿区顶部和底部）油液通过针阀口的流出释放压力，这种受控制的卸载使得缓冲 活塞能够缓慢地回到其常态，即“中心”位臵。线圈电压信号增至其运行速度值， 补偿区域两边压力差的受控制减少量就按相同比例产生。（此时导向阀柱塞仍保持 “中心”位臵）直至发动机减低载荷重新位于运行速度状态。增加发动机载荷 当发动机载荷增加时，发动机速度将下降。2301 控制箱将发出一个强的信号给 螺线管线圈，同时导向阀柱塞将向下移动，控制区域此时已经打开控制口使得油泵 压力油流到动力头底部，即使动力头两边的压力在此时是近似一致的，活塞底部对 大表面区域的抗力产生了

22、更大的力，并且动力头将向上移动，这种向上的活塞移动 将引起输出轴旋转向增加燃油的方向，并且发动机速度将开始增加。当动力头向上移动，动力头上部油液油向的变换将使缓冲活塞向右移动，这种 移动将引起补偿区域下表面的压力增加，在发动机转速转至正常之前，导向阀柱塞 此时将向上移动至关闭导向阀套控制口。动力头的任何移动和输出轴此时停止。当发动机起动至返回正常转速时，通过针阀孔受控改变的油压差以相同的比率 使螺线管线圈电压信号降低，此时发动机回至其稳定态。输出轴已设臵需要增加发 动机载荷在新的燃油位臵。针阀 针阀孔是可以调节的，它允许一个可以改变的时间比率，使得一个作用在导向 阀柱塞补偿区域的压力差，EG-

23、10PC激励器这种许可的限定控制被用来校准发动机的反应特性。通常状态下设置为3/42圈的范围来激活期望的特性。激励器EG-3P激励器也被用于2301控制系统。激励器输出轴位置对应于激励器输出信 号，如果电信号终止的时候，激励器通常会回到最低燃料位置。2301 电控输出信号是一个基准电压，它决定了保持发动机上特别的负载所需的 激励器输出轴的位置。电压一直是同一极性的。这种类型的控制单元需要一个激励 器其输出轴的位置对应于输入信号的电压。该激励器的主要元件是电液式变压器， 可以控制来回于动力头的油流通过极性螺线管的动作，激励器轴的位置对应于流入 螺线管线圈油流，控制液压导向阀柱塞。激励器的操作按下

24、面的进行：驱动轴转速在 12003000rpm 之间，只能沿一个方向旋转。旋转的方向由更控 激励器底部和壳体油通路的塞子确定。一个减压阀与激励器结合在一起，保持工作 油压近似于超过提供的压力2400Kpa （350磅/平方英寸）。来自于发动机底盘的润滑油进入油泵吸油的一侧，油泵齿轮带着油液到油泵有 压力的一侧，首先充满油通道，然后提高液压压力，当压力提高至足以克服减压阀 弹簧力时，推动减压阀柱塞向下打开旁通孔，油液流回到油泵进油的一侧。两个相对活塞的移动转动了激励器输出轴，发动机燃油连杆紧固在输出轴上， 泵里的压力油直接供给承载活塞的底部。这个液压回路中压力一直使输出轴处于减 少燃油的方向。由

25、于连接承载活塞至输出轴的连杆比连接动力头至输出轴的短，除非动力头向 下移动，承载活塞无法向上移动，仅当低于锁定保压的油液回至油盘的时候，动力 头才向下移动。来往于动力头的油流由导向阀柱塞控制。导向阀柱塞处于“中心” 位置，动力头处无油液来回流动，其控制区域完全覆盖了导向阀套里控制口时，两 力中大的一方移动导向阀向上或向下移动，当两力平衡时柱塞不移动。导向阀柱塞与永磁体连接就是在悬挂弹性处在一个两匝螺线管范围内。电气控制箱的输出信号直接传给螺线管线圈，产生了一个力，线圈电流的比例 量移动了磁体导向阀柱塞向下移动。一个弹簧力使导向阀柱塞和磁铁向上移动，该中心位置的弹簧位于螺线管线圈 所处的壳体顶部

26、，它将形成一个作用在导向阀柱塞上一个瞬间向上的力，复位弹簧 给导向阀柱塞一个向下的力。来自复位弹簧向下的力是依靠复位杠杆的对应位置产 生的。复位杠杆向上移动就减小了复位弹簧上的力，作为输出轴就转向“增加”燃 油的方向。来自于中心弹簧与复位弹簧合力的结果，将导向阀柱塞移至“上”的方 向，该合力的增加输出轴就移向“减少”燃油的方向。单元运行速度处于稳定状态的情况下，弹簧合力和螺线管线圈的力大小相等、 方向相反。当单元运行速度处于非稳定状态的情况下，导向阀柱塞处于“中心”，螺线管线 圈的电压输入降低（根据速度设臵的降低或负载的降低）使力减小，并降低了针阀 柱塞位臵。但是未改变的弹簧力现在增加了，提升

27、了柱塞超过中心位臵。当油从动力活塞下流动时，输出轴转至“减少燃油”的方向。当输出轴旋到需 要新的燃料足够远的地方的时候，复位弹簧上的力的增加将等同于螺线管线圈向下 力的减小。同时针阀柱塞受加在其上面相等但方向相反的力，将重新处于“中心” 位臵（即平衡）。当输入到螺线管线圈电压信号增加时（由于负载的增加或设定速度的增加），与 上面相似但情形相反的情况将会发生。现在由螺线管线圈产生向下更大的力将移动 导向阀柱塞向下，动力头和复位杠杆将向上移动，降低复位弹簧向下的力。当输出 轴转到足够远需要新的燃油时。复位弹簧力的下降量等于螺线管线圈向下力的增量， 针阀柱塞将因加在其上大小相等方向相反力的作用，重回“中心”位臵。