一种内燃机发电机组远程故障诊断和健康诊断的控制器及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及内燃机发电机组的电子控制技术领域，特别是涉及一种内燃机发电机 组远程故障诊断和健康诊断的控制器及方法。
【背景技术】
[0002] 柴油内燃机发电机组在通讯工程、消防和工业应用领域中被广泛的作为重要备用 电源，在机组运行的过程中会出现各种故障，特别是在机组的启动过程中。而现有的内燃机 发电机组控制器所使用的故障记录方法是:在故障发生时仅记录某个被触发的保护阀值名 和故障发生的时间。它不能为维修人员提供故障发生瞬间的其它数据，比如:故障发生时内 燃机发电机组处于哪个工作流程、相关的其它参数是否也存在异常、开关量输入接口处于 什么状态、输出接口处于什么状态、调速驱动是否正常......，它们之间有着千丝万缕的因 果逻辑关系，如果没有这些信息或数据，会导致故障诊断上的难度，维修人员必须到现场反 复启动机组测量分析，重现故障，才能诊断出具体故障原因。很多的故障，可以通过远程指 导，用户自己快速解决，比如:简单的调节，部件的更换等。这样可以节省大量的人力和差旅 费，提高厂商的售后服务水平。另外，现有的内燃机发电机组控制器无法监测机组的性能， 导致机组存在带病工作，最后导致严重故障的现象。比如:机组在负载变化时转速或电压响 应慢，频率或电压波动大，导致负载受到严重冲击，甚至影响安全生产。这些都是长久以来 存在而又没能被很好解决的问题。
[0003] 有鉴于此，特提出本技术发明，以解决人们一直在寻求的理想解决方案。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种在故障发生瞬间能全 面采集，故障分析所需的各种数据的内燃机发电机组控制器，可以为维修人员再现故障场 景，让维修人员不必到现场就可以快速的分析故障原因，为内燃机发电机组的紧急应用争 取宝贵时间；同时为了及早发现潜在故障，本发明还提供了一种内燃机发电机组远程故障 诊断和健康诊断的方法，提醒用户提前做好对维护保养和调整，让机组始终处于健康状态。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内燃机发电机组远程故障诊断和健康 诊断的控制器，其包括中央处理模块、调速驱动电压采集模块、发动机数据采集模块、发电 机数据采集模块、开关量输入采集模块、按键输入模块、电池组电压采集模块、显示模块、开 关量输出模块、故障记录存储模块、通讯接口模块、指示模块、励磁电压采集模块，所述调速 驱动电压采集模块、发动机数据采集模块、发电机数据采集模块、开关量输入采集模块、按 键输入模块、电池组电压采集模块、显示模块、开关量输出模块、故障记录存储模块、通讯接 口模块、指示模块、励磁电压采集模块分别与中央处理模块电连接； 当中央处理模块接收到来自开关量输入采集模块或按键输入模块的启动指令进入启 动流程，所述中央处理模块通过开关量输出模块发出启动信号和其它各种流程所需的信 号，控制内燃机发电机组开始启动并有序的进入运行状态；当中央处理模块接收到来自开 关量输入采集模块或按键输入模块的停机指令进入停机流程，所述中央处理模块通过开关 量输出模块发出停机信号和其它各种流程所需的信号，控制内燃机发电机组有序的进入待 机状态； 所述调速驱动电压采集模块将采集到的电压传送给中央处理模块，所述中央处理模块 在发出启动信号1-5秒后，开始检测此电压，当此电压小于电池组电压预设阀值的25%时发 出报警，并同时记录此数据到故障记录存储模块中； 所述励磁电压采集模块将采集到的电压传送给中央处理模块，当暖机流程中发电电压 低时，检测此电压，当此电压达不到预设的阀值时发出报警，并同时记录此数据到故障记录 存储模块中； 所述发动机数据采集模块将采集到的发动机机油压力、机油温度、水箱温度、转速信号 传送给中央处理模块，所述中央处理模块内预设有发动机组各个流程的状态下机油压力、 机油温度、水箱温度、转速的上下限阀值，当超出预设阀值时发出警报，甚至输出停机保护 信号到开关量输出模块并停机，同时记录瞬间的各种数据到故障记录存储模块中； 所述发电机数据采集模块将采集到的发电机电压、电流、频率、功率信息发送给中央处 理模块，所述中央处理模块内预设有内燃机发电机组各个流程的状态下电压、电流、频率、 功率的上下限阀值，当超出预设阀值时发出警报，甚至输出停机保护信号到开关量输出模 块并停机，同时记录瞬间的各种数据到故障记录存储模块中； 所述电池组电压采集模块将采集到的电池组电压传送给中央处理模块，所述中央处理 模块内预设有上下限阀值，当超出预设阀值时发出警报，并同时记录瞬间的各种数据到故 障记录存储模块中； 所述显示模块用于显示内燃机发电机组的各种运行参数和运行状态信息以及用户设 置信息； 所述通讯接口模块用于与外部PC机连接实现远程配置、监测和控制，以及和电喷发动 机的ECU连接获取发动机数据和报警数据； 所述指示模块用于指示内燃机发电机组的运行状态信息和操作指示信息。
[0006] 本发明的进一步改进为，所述调速驱动电压采集模块为电子调速器输出的驱动电 压采集模块。
[0007] 本发明的进一步改进为，所述励磁电压采集模块为励磁电压调节器输出的励磁电 压采集模块。
[0008] 本发明的进一步改进为，当故障发生的瞬间，保存故障诊断所需的各种数据到故 障记录存储模块中，所述各种数据包括故障触发的保护参数名、故障发生时刻的时间、发动 机转速、机油温度、水箱温度、机油压力、燃油量、调速驱动电压、励磁电压、开关量输入的状 态、三相电压、三相负载电流、功率因素、有功功率、无功功率、频率、内燃机发电机组当前的 工作流程、从开机到故障之间的运行时间、开关量输出的状态。
[0009] 本发明的进一步改进为，所述故障记录存储模块中的数据，通过通讯接口模块与 上位机或服务器通讯，实现远程故障诊断分析。
[0010] 本发明还提供了一种应用于上述所述的内燃机发电机组远程故障诊断和健康诊 断的方法，在内燃机发电机组运行过程中按顺序对波动率、负载下降率、负载变化响应率、 电池老化率进行计算，包括： 通过前置条件过滤模块对来自测量数据缓存模块的转速、发电电压、电流数据，按不同 计算需求的过滤规则进行截取，并转存到计算缓存模块； 然后分成2路，一路保存到性能分析缓存模块中供远程性能分析和健康诊断使用，另一 路由性能计算模块进行转速波动率、负载转速下降率、负载变化的转速响应率、发电电压波 动率、负载电压下降率、负载变化的电压响应率、电池组老化率的性能计算； 当计算结果超过预设阀值时，发出健康报警提示，并记录性能计算结果和健康状况到 健康诊断缓存模块中。
[0011] 本发明的进一步改进为，所述健康诊断缓存模块中的数据，通过通讯接口模块与 上位机或服务器通讯，实现远程故障诊断分析。
[0012] 本发明的进一步改进为，所述性能分析缓存模块中的数据，通过通讯接口模块与 上位机或服务器通讯，实现远程故障诊断分析。
[0013] 与现有技术相比，本发明中增加了调速驱动电压采集模块，将采集到的驱动电压 传送给中央处理器模块，中央处理器模块在发出马达启动信号1-5秒后，开始检测此电压， 当此电压小于电池组电压预设阀值的25%时发出报警，并同时记录此数据到故障记录存储 模块中；还增加了励磁电压采集模块，将采集到的励磁电压传送给中央处理模块，当暖机流 程中发电电压低时，检测此电压，当此电压达不到预设的阀值时发出报警，并同时记录此数 据到故障记录存储模块中。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点有如下三点： 1.通过测量调速驱动电压和励磁驱动电压，为远程故障诊断提供了依据。
[0015] 2.通过在故障发生的瞬间，记录各种重要数据，完整的再现故障场景，为远程故障 诊断提供了依据。
[0016] 3.通过性能计算和健康诊断，使得控制器可以提醒用户及早发现潜在故障；同时 也为远程健康诊断提供依据。
【附图说明】
[0017] 图1是发明的新型内燃机发电机组控制器的原理结构框图； 图2是本发明的内燃机发电机组性能诊断处理流程图； 图3是本发明的负载转速响应率的表述示意图； 图4是本发明的空载/满载转速下降率的表述示意图； 图5是本发明的发电电压响应率的表述不意图； 图6是本发明的空载/满载电压下降率的表述示意图。
[0018] 图中各部件名称如下： 1一中央处理模块； 2- 调速驱动电压采集模块； 3- 发动机数据采集模块； 4一发电机数据采集模块； 5- 开关量输入采集模块； 6- 按键输入模块； 7- 电池组电压采集模块； 8- 显不模块； 9一开关量输出模块； 10-故障记录存储模块； 11 一通讯接口模块； 12- 指不模块； 13- 励磁电压米集模块。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【附图说明】及【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0020] 如图1所示，一种远程故障诊断和健康诊断的内燃机发电机组控制器，其包括中央 处理模块1、调速驱动电压采集模块2、发动机数据采集模块3、发电机数据采集模块4、开关 量输入采集模块5、按键输入模块6