柴油發(fā)電機組原理及使用維護

機組類別

一、按以發(fā)電機輸出功率的大小分類，機組能量從10kW-1800kW的多種規(guī)格。

二、按安裝方式分類

1、固定式機組：機組底座與基礎(chǔ)用地腳螺釘固定安裝在專用機房內(nèi)。

2、拖車式機組：把機組安裝在拖車上，也叫移動電站。

三、按結(jié)構(gòu)形式、控制方式和保護功能分類

1、基本型機組由柴油機、封閉式水箱、油箱、消聲器、同步交流發(fā)電機、電壓調(diào)節(jié)裝置、控制箱（屏）、聯(lián)軸器、底盤等組成。機組具有電壓和轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)功能，通常作為主電源或備用電源。

2、自啟動機組在基本型機組的基礎(chǔ)上增加自動控制系統(tǒng)，具有自動化功能。當市電突然停電時，機組能自動啟動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、自動運行、自動送電、市電來電時自動停機及自動保護(裝有超轉(zhuǎn)速、高水溫、低油壓保護裝置)等。

3、無人值守柴油發(fā)電機組,該機組由性能完善的柴油機、三相無刷同步發(fā)電機、燃油、機油、冷卻水自動補給裝置及自動控制屏組成。自動控制屏由可編程自動控制器PLC控制，它除具有自啟動、自切換、自運行、自投入、自停機等功能外，并配有各種自動報警和自動保護裝置。此外，它通過RS-232通信接口與監(jiān)控系統(tǒng)連接，進心集中監(jiān)控，實現(xiàn)遙控遙信、遙測，做到無人值守。

4、低噪聲自啟動機組具有先進的低噪聲指標，能滿足對環(huán)境污染要求嚴格場合的需要。

1.2  柴油發(fā)電機組的構(gòu)成、原理及構(gòu)造柴油發(fā)電機組是由內(nèi)燃機和同步發(fā)電機組合而成的，杭州發(fā)電機維修,江干發(fā)電機維修,拱墅發(fā)電機維修,濱江發(fā)電機維修,蕭山發(fā)電機維修,余杭發(fā)電機維修,桐廬發(fā)電機維修,淳安發(fā)電機維修,建德發(fā)電機維修,富陽發(fā)電機維修,臨安發(fā)電機維修,內(nèi)燃機的最大功率受零部件的機械負荷和熱負荷的限制，稱為額定功率；交流同步發(fā)電機的額定功率是指在額定轉(zhuǎn)速下，長期連續(xù)運轉(zhuǎn)時，輸出的額定功率。通常把柴油機輸出額定功率與同步交流發(fā)電機輸出的額定功率之比，稱為匹配比。

一、柴油發(fā)電機組的構(gòu)成

1、 柴油機：主要提供原動力，又飛輪端輸出機械能。

2、三相交流無刷同步發(fā)電機：將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為電能。

3、控制屏：實現(xiàn)市電、油機發(fā)電的轉(zhuǎn)換，發(fā)電機組轉(zhuǎn)速、電壓閉環(huán)控制等。

4、聯(lián)軸器：將柴油機功率輸出軸與發(fā)電機軸聯(lián)在一起。

5、消聲器：安裝在排煙管上，減小噪音。

6、波紋管：安裝在排煙管與機身之間，起緩沖減震作用。

7、公共底座：起固定機組的作用。有的底座還加工有自帶燃油箱。

柴油發(fā)電機組的構(gòu)成框圖

二、柴油機的原理及構(gòu)造

(一）、概述  

           燃料直接在發(fā)動機內(nèi)部進行燃燒的熱機叫做內(nèi)燃機。如柴油機、汽油機、天然氣機等。內(nèi)燃機是利用燃料燃燒后產(chǎn)生的熱能來做功的。柴油發(fā)動機是一種內(nèi)燃機。

      汽油發(fā)動機是利用高壓電火花點燃混合氣燃燒做功的,而柴油機是壓燃式發(fā)動機。柴油機轉(zhuǎn)動時，氣缸中空氣被壓縮升溫（600—700C），此時噴入霧化良好的柴油，即可自行點燃作功。柴油機的壓縮比一般為15:1-22:1。

活塞式內(nèi)燃機工作原理

      內(nèi)燃機的工作過程，就是按照一定的規(guī)律，不斷地將燃料和空氣送入氣缸，并在氣缸內(nèi)著火燃燒，放出熱能。燃氣在吸收熱能后產(chǎn)生高溫高壓，推動著活塞作功，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。

（二）、四沖程循環(huán)原理

1、進氣： 進氣閥在近上止點時開啟。活塞向下運行，并起一個正排量泵的作用，通過進氣閥吸入新鮮空氣.

2、壓縮:  在活塞經(jīng)過下止點后,進氣閥關(guān)閉.活塞向上運行,壓縮空氣.

3、作功:  接近上止點,燃油被噴射并著火,燃燒氣體膨脹推動活塞向下.

4、排氣: 在作功行程快結(jié)束時,排氣閥打開.當活塞上升時,活塞再起正排量泵的作用把燃燒廢氣推出氣缸.在活塞通過上止點后排氣閥關(guān)閉.每次作功循環(huán)需曲軸旋轉(zhuǎn)二周，完成進氣、壓縮、作功、排氣四個過程.四個沖程中的二個沖程活塞起泵的作用.

四沖程柴油機工作過程示意圖。圖中四個圖形分別表示四個沖程在開始與終了時的活塞位置

（三）、構(gòu)造

      兩大機構(gòu)：曲軸連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)。
    五大系統(tǒng)：燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)和進、排氣系統(tǒng)。

1、曲軸連桿機構(gòu)氣缸內(nèi)燃燒氣體的壓力推動曲軸連桿機構(gòu)，并將活塞的直線運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)動力。主要部件有：曲軸箱、氣缸、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、飛輪等。

（1）、氣缸：燃料燃燒的地方。柴油機的氣缸大多采用濕式氣缸套，便于維修更換，氣缸外部是水套，冷卻水的運動可使氣缸溫度保持在正常水平。

（2）、活塞：完成燃燒及動力轉(zhuǎn)換的重要運動部件。活塞上裝有活塞環(huán)，壓縮環(huán)（氣環(huán)）用以密封氣缸；油環(huán)可防止機油竄入燃燒室。

曲軸連桿機構(gòu)示意圖一

6缸柴油機曲軸連桿機構(gòu)示意圖二

維護保養(yǎng)提示：

注意曲軸前后端蓋油封是否有明顯滲油現(xiàn)象；

對使用接近大修期的應(yīng)注意傾聽曲軸部位是否有沉重的夯擊聲或曲軸前后竄動現(xiàn)象。

2、配氣機構(gòu)適時向氣缸內(nèi)提供新鮮空氣，并適時的排出氣缸中燃料燃燒后的廢氣。它由進氣門、排氣門、凸輪軸及其傳動零件組成。

配氣機構(gòu)的配氣定時，是由前齒輪箱的正時齒輪確定的。

正時齒輪(凸輪軸齒輪和曲軸正時齒輪)是發(fā)動機的一套精度齒輪,用于控制發(fā)動機的配氣定時和噴油時間。

維護保養(yǎng)提示：運行中注意傾聽氣門部位是否有雜亂異響，懷疑氣門間隙不正常時，應(yīng)請有經(jīng)驗的專業(yè)人員檢查調(diào)整。

3、燃油系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)是按照內(nèi)燃機工作時所要求的時間，供給氣缸適量的燃料。燃油系統(tǒng)必須具備計量（測定）、正時、加壓、霧化、分配、控制起始噴油六項功能。它由燃油箱、燃油濾清器、油泵、噴油器等組成。

  柴油機燃油系統(tǒng)的識別燃油系統(tǒng)是柴油機的心臟，是識別柴油機類型的標志。主要有以下幾種類型：

（1）.直列柱塞式噴油泵燃油系統(tǒng)特點是利用柱塞在柱塞套中的往復運動進行吸油和壓油，各汽缸供油量的調(diào)節(jié)靠改變柱塞供油的有效行程來實現(xiàn)。這種泵的結(jié)構(gòu)較緊湊，工作可靠，調(diào)試和維修方便，因而得以廣泛應(yīng)用。目前我國柴油機中廣泛使用的是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號和A、B、P、z型直列式柱塞噴油泵。

柴油機燃料系統(tǒng)示意圖

直列柱塞式噴油泵圖示

康明斯PT燃油泵系統(tǒng)

供油的特點是根據(jù)壓力一時間的變化關(guān)系來調(diào)節(jié)供油量，供油量的調(diào)節(jié)是在柴油泵中進行的，高壓柴油的產(chǎn)生和定時噴射是在噴油器中完成的。下圖為PT泵電噴燃油系統(tǒng)組成圖

康明斯PT燃油泵和噴油器圖示

泵-噴嘴燃油系統(tǒng)

        特點是將噴油泵和噴油器合成一體，高壓柴油的產(chǎn)生和油量的調(diào)節(jié)在噴油泵—噴油器中完成。這種泵在二沖程柴油機上有所應(yīng)用。

柴油機的調(diào)速原理

          內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。它的功用是使內(nèi)燃機隨負荷的變化自動調(diào)節(jié)供油量，保持在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，并防止發(fā)生超速或怠速熄火現(xiàn)象。

           柴油機在帶動工作機械運轉(zhuǎn)時，由于負荷常常變化，從而引起轉(zhuǎn)速變化，調(diào)速器的感應(yīng)元件將這種變化轉(zhuǎn)換成機械量，用以調(diào)節(jié)供油設(shè)備，改變供油量，促使柴油機轉(zhuǎn)速重新穩(wěn)定。

           最常用的調(diào)速器感應(yīng)元件是一對繞軸旋轉(zhuǎn)的重塊（又稱飛塊或飛球）。它靠隨轉(zhuǎn)速變化的離心力和位移來直接地或間接地操縱機器，如機械調(diào)速器和液壓調(diào)速器。此外，還有氣動的或電子控制的調(diào)速器。

            調(diào)速器軸由內(nèi)燃機曲軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。飛塊架與調(diào)速器軸固接在一起，飛塊與飛塊架通過鉸鏈連接。裝在調(diào)速器軸上的滑套可沿軸向滑動，并推動調(diào)速器桿擺動。調(diào)速器桿推動噴油器齒條移動，從而改變供油量。

           當內(nèi)燃機在某一工況下工作時，飛塊的離心力通過飛塊內(nèi)端作用在滑套上，其軸向力與調(diào)速彈簧作用力平衡，則調(diào)速器桿停留在這個平衡位置上，內(nèi)燃機獲得某一定的供油量并穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速下。

           當負荷增加時，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速降低，飛塊離心力減小，這時作用于滑套上的彈簧作用力大于離心力的作用力，因而使滑套向右移動，推動調(diào)速器桿向右擺動，推動噴油器齒條使供油量增加。于是內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速增高，飛塊離心力又增大，滑套又左移，停在一個新的平衡位置上。反之，如負荷減小而內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速增高時，離心力推動滑套左移，使供油量減小，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速和離心力都下降，滑套又穩(wěn)定在一個新的平衡位置上。

           調(diào)速過程是一個反復振蕩的過程，最終總是穩(wěn)定在一個新的平衡點上。

維護保養(yǎng)提示：

經(jīng)常檢查燃油箱儲油量，保證油量充足；

經(jīng)常檢查燃油系統(tǒng)的密封性，發(fā)現(xiàn)滲漏及時處理；

按本機規(guī)定的維護保養(yǎng)周期更換或清洗燃油濾清器；濾清器具有排污或水裝置的不要忽略了它的作用；

對泵噴嘴系列、PT泵燃油系統(tǒng)要注意觀察回油量是否正常，回油管路不能安裝閥門，若必須安裝的則決不允許關(guān)閉閥門，以防運行時引起燃油系統(tǒng)異常或爆裂。

定期檢查柱塞式高壓油泵-調(diào)速器殼體油標尺（若有的話）的機油面，缺油時會引起機組運行時大幅游車，當發(fā)現(xiàn)缺油嚴重時，應(yīng)請有經(jīng)驗的維護人員添加機油。

PT泵燃油系統(tǒng)當油箱高于PT泵平面時，應(yīng)安裝浮子油箱，以防燃油電磁閥關(guān)閉不嚴時，燃油滲入汽缸造成機組嚴重故障。

4、潤滑系統(tǒng)

           潤滑系統(tǒng)是向柴油機各運動機件的摩擦表面，不斷提供適量的潤滑油。它由機油泵、機油濾清器、機油散熱器等組成。

           潤滑油的五個作用：潤滑作用、冷卻作用、清洗作用、密封作用、吸收沖擊載荷。

         柴油發(fā)電機機油消耗率。機組標定功率>40KW，機組消耗率≤3.0G/KW.H

維護保養(yǎng)提示：

       油底殼的機油平面要保持在油標尺上刻度或接近上刻度。

       經(jīng)常檢查潤滑系統(tǒng)是否密封良好，發(fā)現(xiàn)滲漏要及時處理。

       潤滑油和機油濾清器必需按本機要求的保養(yǎng)周期更換或清洗。

5、冷卻系統(tǒng)：

          柴油機工作時，溫度很高（燃燒時溫度可達1500~2000攝氏度），所以通常都裝有冷卻系統(tǒng)。適當冷卻在高溫下工作的機件，使柴油機保持正常的工作溫度。它由水泵、散熱器、水套、水管、節(jié)溫器、風扇等組成。

維護保養(yǎng)提示：

         確保冷卻水量符合規(guī)定要求；冷卻系統(tǒng)未安裝保溫裝置的，必須按比例添加防凍液。經(jīng)常注意檢查冷卻系統(tǒng)有無滲漏現(xiàn)象；定期清潔散熱器；定期檢查風扇皮帶張緊度；磨損嚴重的皮帶要及時更換。及時更換老化滲漏的橡膠管道。不要忽視定期給風扇軸承加注潤滑脂（即黃油）。

6、啟動系統(tǒng)：

           以外力轉(zhuǎn)動內(nèi)燃機曲軸，使內(nèi)燃機由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的裝置。電啟動系統(tǒng)由蓄電池、啟動馬達、硅直流發(fā)電機及啟動電路等組成。

           啟動系統(tǒng)是保證柴油發(fā)電機組能及時正常啟動供電的重要部分。

維護保養(yǎng)提示：

保證電池容量充足。注意氣溫突降時電池容量情況（如必要時可啟動機組檢驗）。

注意電液液面及比重是否合符要求（如電解液面過高，充電時會滿出表面，可能引起極柱間慢性放電消耗電池容量）；

定期檢查電池與啟動馬達的主連接線、啟動電路各連接部位的連接是否牢固。

對自帶有蓄電池充電器的機組，如果是采用的鉛酸電池，有必要定期外接穩(wěn)流充電機補充電，充電前應(yīng)關(guān)閉或斷開控制系統(tǒng)，以免高電壓損壞機組控制電路。

任何情況拆除啟動電池連接時都應(yīng)關(guān)斷機組控制器，以防松開連接過程中電路的頻繁動作燒壞控制板。

7、進、排氣系統(tǒng)          

            保證清潔、冷卻的空氣進入氣缸。排除燃燒后的廢氣，降低發(fā)動機的噪音。

       由空氣濾清器、進排氣道、進排氣支管、總管及排氣管消音器組成。對增壓中冷型機組，還包括廢氣渦輪增壓器和中冷器。

柴油機的增壓技術(shù)

      采用增壓技術(shù)改善燃燒過程，增壓后，柴油機的功率能提高1-3倍。

      增壓器是用來提高發(fā)動機的進氣充氣密度，以提高平均有效壓力來提高功率和改善經(jīng)濟性的器件，主要用于柴油發(fā)動機。

      柴油機普遍采用的是廢棄渦輪增壓器，轉(zhuǎn)速一般在30000～120000r/min。

增壓柴油機的中冷技術(shù)及中冷器

           空氣增壓后密度會提高，必然會使空氣溫度同時增高。發(fā)動機渦輪增壓器的出風口溫度也會隨著壓力增大而升高，溫度提高反過來會限制空氣密度的提高，要進一步提高空氣密度就要降低增壓空氣的溫度。據(jù)實驗顯示，在相同的空燃比條件下，增壓空氣溫度每下降10攝氏度，柴油機功率能提高3%－5%，還能降低排放中的氮氧化合物（NOx），改善發(fā)動機的低速性能。因此，也就產(chǎn)生了中間冷卻技術(shù)。

           柴油機中間冷卻技術(shù)分兩種類型，一種是利用柴油機的循環(huán)冷卻水對中冷器進行冷卻，另一種是利用散熱器冷卻，也就是用外界空氣冷卻。

中冷器：實際上是個安裝在增壓器進氣后端進氣道中的空氣冷卻器，它可將增壓空氣的溫度冷卻到50至60攝氏度，使進氣效率大幅提升。

增壓、中冷柴油機的進、排氣系統(tǒng)示意圖

柴油機的廢氣渦輪增壓器圖片

維護保養(yǎng)提示：

按維護保養(yǎng)周期更換空氣濾清器。

運行時注意觀察進排氣系統(tǒng)有無氣阻或漏氣現(xiàn)象。

增壓器對潤滑要求很高，其潤滑管路單獨配有機油濾清器的，要注意按維護保養(yǎng)周期更換。

對使用時間較長又有排煙較大功率不足的增壓機組，有條件的話應(yīng)該對增壓器渦輪機側(cè)及排氣管道的積碳進行清除，以提升柴油機功率。

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