4250系列船舶副机UG-25+调速器简介

一、概述：伍德沃德UG-25+调速器是一种微处理器控制的机械液压式调速器，用于控制柴油机、汽油机、双燃料发动机或汽轮机。

UG-25+调速器与其他调速器相比有如下优点：

（1）包含更强的能力，例如：起动、限油和推进方案。附加的瞬态燃料限制（阶跃率）提高了发动机的突增负荷的能力并且显著降低瞬态排放。

（2）是一种快速动作和高工作能力的调速器，而不需要像起动伺服器那样的附加设备。

（3）通过软件提供速度控制–可选的速度控制点、动态、燃油限制和起动/停机状态。

UG-25+调速器综合了传统机械式调速器的优点和艺术级的发动机控制算法以优化发动机的运行。其控制特性包括：1.艺术级的转速检测和控制算法；2.嵌入式的用户界面，提供升速/降速和紧急停车功能；3.带有差调节（droop）和动态特性的速度控制；4.可配置的速度设定和调节率；5.多燃油限制算法–例如阶跃率、增压压力、和起动限油；6.4-20ma的模拟量输入或升速/降速开关量输入或前面板升速/降速命令，进行速度设定点调节；7.各种开关量状态输入输出；

UG-25+调速器的工作电压范围是18-32Vdc,它有正负极保护。在名义电压24V时名义电流不会大于500ma，控制系统电源中在正极线（J1-30-F3）上应该装有一个6A的电流熔断器，内部电源输出正极(J1-30-E3)应装有500ma电流熔断器。调速器外壳必须接地，以保证合适的电磁兼容性和安全性。

UG-25+面板简介

UG-25+调速器是一种整合速度和位置反馈的数字式调速器，速度设定可以用4-20ma模拟量调节，也可以用升/降速开关量输入调节。UG-25+调速器带有内置式面板，上面有速度升降和紧急停车功能，另外还有有差调节、稳态调节和负荷限制调节等功能。

LED Unit Healthy ：表示开关量输出状态。当这个灯亮的时候，表明系统在工作并且是正常的-它不能显示关机或 警状态。当这个灯不亮的时候，表明输入电压高或低，或者内部传感器或EEPROM错误。（常亮）

LED 模拟量速度设定激活：表示在模拟量模式时，设定点来自于UG-25+的模拟速度设定输入。（来自外部的用户设备）

LEDRAISE/LOWER ENABLED:表示在升/降速模式时，通过在PCB板上的一个磁接近式开关调整，由面板上的一个旋钮驱动，也可以远程调节升降速。（常亮）

负荷限制/限油旋钮： 在运行时起到燃油限制功能。它是用电位计的位置来设定的。这种功能的位置设定是线性的。逆时针旋动，从0到100％。此旋钮就是用来调节调速器内部的负荷限制，当把负荷限制器的旋钮转到零位时，发动机也要停车。

稳态旋钮： 提供了一种对速度控制比例（proportional）和积分（integral）增益项目快速调整的方法。这个旋钮的输出范围是名义增益设定的0.25到4倍。当这个旋钮在中间位置时，系数是“1.0”，增益是明义值。当在顺时针最大位置时，P和I项是名义值的4倍，当在逆时针最大值时，是明义值的0.25倍。

有差调节旋钮（Droop）：是使调速器稳定的方法之一，它也是用来驱动同轴或并 发电系统中分配和平衡负荷。太小的有差调节（Droop）会导致游车、波动或当负荷变化时反应慢；太大的有差调节（Droop）会导致加载或卸载时调速器的反应慢。把有差调节（Droop）调成零会使系统在负荷变化时不改变转速。在并车系统中，设置尽可能小的Droop，达到适当的负荷分配。对于交流发电系统，把Droop设的足够大，防止发电机之间交换负荷。通过此按钮设定的调速器Droop百分比在输出轴42°全行程时，为0-18％。但是由于在一般应用中只用到30°的行程，顺时针全行程时，可以达到10％的有差调解率。可以通过前面板上的旋钮在0-10％范围内调节有差调解率（droop）使并行的发动机可以进行负荷分配和平衡。

二、工作原理：

UG-25+调速器通过传动轴驱动的内部齿轮泵产生1034KPA（150pai）的工作油压。齿轮泵通过从内部油腔吸油和泄压阀系统保持油压。调速器传动轴旋转方向是单一的，从调速器顶部往下看，传动轴的旋向应该与发动机驱动的方向相同，如果调速器的齿轮泵旋向错误，就不会产生工作油压。

UG-25+调速器包括下面的三个主要部件：（1）L系列控制器（根据速度设定或用户输入用旋钮式输出控制发动机的速度/负荷）；（2）液压放大（放大L系列控制器的输出）；（3）用户界面（提供本地有差调节控制、负荷/燃油限制、稳定性和停机。也提供和用户输入的电气连接）。

如图阐述了液压放大器的工作原理，它阐明了工作时各个不同件之间的相互关系。液压放大器的主要组件列在下面：

油泵：这种调速器的油泵是摆线泵。油泵被调速器的传动轴驱动，为调速器提供工作油压，从调速器油腔吸油。

泄压阀：保持内部工作油压在1034KPA（150psi）。

旋转转换成直线运动的机械结构：这种机械结构把旋转运动转换成直线运动，驱动柱塞。当把液压放大器的其余连杆连好以后，它也可以提供足够的直线运动把L控制器50°的运动转换成输出轴42°的旋转。

导向阀柱塞：三个台的柱塞控制液压油流向动力活塞或油腔。

动力活塞、输出杠杆和输出轴：输出杠杆把动力活塞的往复运动转换成输出轴的旋转动力，然后输出轴再带动供油拉杆。输出轴的位置反馈给力矩马达杆，实现比例控制。

速度感应盘和速度传感器：驱动轴驱动速度盘，速度传感器感应转速信号，传给L系列控制器。

当负荷或速度增加时，使L系列控制器的输出轴逆时针转动（从上往下看），通过导向阀柱塞上升使控制压力作用在动力活塞的底部，抵消齿轮泵产生的压力，使动力活塞上升，底部的面积是上部面积的两倍，动力活塞上面受到的压力比底部小，所以动力活塞往上移动。随着动力活塞上移，和它用输出杠杆连在一起的输出轴也跟着转动。浮动杠杆和动力活塞连在一起的一端也跟着上升。当输出轴到达速度或负荷设定期望的位置时，浮动杠杆把动力活塞的位置反馈给柱塞，使柱塞位置复原。在这种状态下，柱塞会回到“零位”。因此，L系列控制器和液压放大器的位置是和速度/负荷设定成正比的。

当负荷或速度减小，使L系列控制器的输出轴顺时针转动，导向阀柱塞跟着往下，作用在动力活塞上面的压力使动力活塞下移，液压油流向油腔。随着动力活塞下移，输出轴向减油方向转动。当输出轴到达速度或负荷设定期望的位置时，浮动杠杆把动力活塞的位置反馈给导向阀柱塞，使柱塞位置复原。

三、常见故障解析与维护保养：

调速器故障一般表现为发动机转速变化，但并不要认为转速变化都是由调速器引起。一般常见的发动机对速度或负载变化响应缓慢，多数为负荷限制旋钮设定太小；发动机之间负荷不能正确的分配多数为有差调速率（Droop）设置不正确等等。

中远吉达轮就发生过一起并连运行时，有功功率分配不均，解列后检查发动机运行情况，再次起动时一发现空载频率（59.3HZ）与电 相差超过范围，无法再次并电的情况。当时解决时感觉毫无头绪，但是后经分析如下：

（1）频率偏差：发电机的频率调整由原动机调速系统实现的，因此发电机组的功率–频率特性取决于调速器的特性。调速器系统又称为发电机组的频率一次调整系统，是自动进行的。

（2）有功功率分配不均：并联运行中的船舶电站，常会发生并联运行时负荷增加后，某台机组承担的有功功率比其他机组要多（或要少）的现象，这说明该机组的功－频静特性曲线要比其他机组的特性曲线硬（或软）一些，这与调速器也有直接关系。

针对以上情况随即对调速器检查，由于大多数船舶付机调速器为液压调速器(Hydraulic Governor)，从上面得知这可通过调整调速器上的速度降旋钮(Droop)向数值大（小）的方向来调整，注意一般只需略为动一点，即可实现调整功—频静特性的斜率，使该机组的特性与其它机组的特性尽可能相一致，从而实现并联中有功功率的分配趋于均衡。我轮就是稍微调节速度降旋钮(Droop)，看似很严重的问题得以顺利解决（当改变速度降仍不能使有功合理分配时，多是由于机组的空载频率相差太大引起的，以致对每台发电机组的功－频静特性曲线的Rf值做出不正确的判断。对并联运行的各台发电机组，在调速器作用下改变柴油机的喷油量即可改变发电机的转速，进而影响发电机的频率，进一步影响并联发电机组之间有功功率的分配）。

在日常的调速器维护保养中，要定期检查调速器传动齿轮磨损情况，齿轮间间隙检查，定期检查内部滑油，以便及时发现由油污染或润滑不足导致调速器过度磨损或卡滞现象，一般情况半年换一次调速器滑油。

结束语：上文是笔者在实际船舶工作中总结和翻阅说明书查阅资料得出的一些心得体会，由于笔者水平有限，文中难免有些许错误和不当之处，肯请各位同仁多多指正。

（中远吉达轮张月献）