Регулирование частоты вращения наряду с регулированием напряжения газопоршневых электроагрегатов является одной из важнейших задач, от методов решения которой зависит качество электроэнергии в установившихся и переходных режимах работы системы электроснабжения потребителей.

Технические средства регулирования частоты вращения газопоршневых электроагрегатов в настоящее время представлены регуляторами четырех типов:

• центробежные регуляторы прямого и непрямого действия;
• аналоговые электронные регуляторы;
• цифровые электронные регуляторы;
• цифровые регуляторы, являющиеся органической частью комплексных микропроцессорных систем управления двигателем или генераторным агрегатом в целом.

Имеются отличия в кинематике механизма связи выходного рычага регулятора с регулирующим органом газопоршневого двигателя, если в качестве регулирующего органа используется дроссельная заслонка. Нелинейность зависимости расхода газовоздушной смеси или газа от угла поворота валика дроссельной заслонки компенсируют нелинейностью рычажной передачи от регулятора к заслонке. Тягу механизма передачи соединяют с выходным рычагом регулятора таким образом, чтобы при закрытой заслонке тяга являлась продолжением этого рычага. При таком соединении в начале поворота выходного валика регулятора заслонка открывается незначительно, а затем относительный угол ее поворота увеличивается. Особые конструкции механизмов управления регулирующими органами разработаны для газодизелей, оборудованных центробежными регуляторами прямого и непрямого действия. С помощью весьма сложной кинематики регулятор частоты вращения обеспечивает возможность управления подачей дизельного топлива при выключенной подаче газа и управление подачей газа (или газовоздушной смеси) при фиксированной или ограниченной подаче дизельного топлива (аналогично устроены дизельные генераторы, о чём более подробнее можно узнать тут).

Применение электронных регуляторов частоты вращения, которые способны управлять одновременно несколькими исполнительными устройствами, помогает во многом упростить решение проблем регулирования газодизелей, а также обеспечить регулирование двигателей с распределенной подачей газа по цилиндрам. Современные цифровые регуляторы частоты вращения позволяют решить эти проблемы наиболее эффективно.

Создание цифровых регуляторов связано с бурным развитием микропроцессорной техники в 80-х годах ХХ-го века. Внедрение первых цифровых регуляторов столкнулось с определенными трудностями при решении проблем обеспечения необходимого быстродействия, надежности функционирования, доступности настроечных процедур, экономических показателей. Эти трудности преодолевались постепенно, по мере появления все более совершенных и надежных микропроцессорных комплектов и специализированных микроконтроллеров. К концу 90-х годов цифровые регуляторы практически вытеснили аналоговые. Одним из наиболее ценных качеств цифровых регуляторов является гибкость, позволяющая расширять их функциональные возможности и выполнять их универсальными. Гибкость обеспечивается возможностью программирования не только настраиваемых параметров, но алгоритмов функционирования в целом.

Одновременно с развитием микропроцессорных регуляторов развиваются технологии индивидуального управления рабочим процессом в каждом цилиндре двигателя, сначала — распределенная подача газа по цилиндрам и индивидуальное управление зажиганием, а затем — индивидуальное управление подачей топливовоздушной смеси или воздуха путем изменения продолжительности открытия впускных клапанов двигателя. Кроме того, системы регулирования состава топливовоздушной смеси, системы контроля состава отработавших газов, а также системы управления электроагрегатами в целом также развиваются на базе микропроцессорной техники. Двигатели, генераторы и обслуживающие их системы оборудуются большим числом датчиков, с помощью которых появляется возможность не только оптимизировать процессы регулирования и управления, но и диагностировать техническое состояние двигателя, его систем и собственно системы управления. Очевидно, что, достигнув достаточно высокого уровня насыщения газопоршневых электроагрегатов разнообразными микропроцессорными устройствами и системами, стало целесообразно создавать комплексные микропроцессорные системы управления двигателем, а также электроагрегатом в целом, на единой элементной базе и, что более важно, — с однородным программным обеспечением. В таких системах регулирование частоты вращения составляет лишь незначительную, хотя и очень важную часть функций автоматического управления. Эта часть функций выполняется программно-аппаратными средствами комплексных систем управления, а регулятор частоты вращения становится органической частью таких систем.

Основными компонентами электронных регуляторов, кроме управляющего блока, являются датчики частоты вращения и исполнительные устройства. Первоначально электронные регуляторы комплектовались почти исключительно электрогидравлическими исполнительными устройствами. Затем электрогидравлические устройства были вытеснены электрическими, которые не требуют ни привода от двигателя, ни системы питания рабочей жидкостью, и поэтому отличаются удобством установки на двигателях.

Особенностью газопоршневых электроагрегатов является возможность применения нескольких исполнительных устройств, управляемых одним электронным блоком регулирования частоты вращения (электростанции ТСС (Россия), например, устроены по данной схеме), так как многие двигатели имеют несколько агрегатов наддува и, соответственно, — несколько дроссельных заслонок с индивидуальным приводом. Кроме того, существуют схемы наддува с параллельной работой нескольких турбокомпрессоров на общий впускной коллектор. В таких двигателях часто применяют параллельно включенные дроссельные заслонки, каждая со своим управляемым приводом. Это позволяет применять исполнительные устройства, имеющие небольшие габариты и массу, и развивающие крутящий момент на выходном валике не более 10-12 Н.м. В этом случае при малых нагрузках агрегата управляют одной заслонкой, а при увеличении нагрузки — двумя заслонками.