柴油發電機組原理及使用維護

機組類別

一、按以發電機輸出功率的大小分類，機組能量從10kW-1800kW的多種規格。

二、按安裝方式分類

1、固定式機組：機組底座與基礎用地腳螺釘固定安裝在專用機房內。

2、拖車式機組：把機組安裝在拖車上，也叫移動電站。

三、按結構形式、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、同步交流發電機、電壓調節裝置、控制箱（屏）、聯軸器、底盤等組成。機組具有電壓和轉速自動調節功能，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上增加自動控制系統，具有自動化功能。當市電突然停電時，機組能自動啟動、自動轉換開關、自動運行、自動送電、市電來電時自動停機及自動保護(裝有超轉速、高水溫、低油壓保護裝置)等。

3、無人值守柴油發電機組,該機組由性能完善的柴油機、三相無刷同步發電機、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通信接口與監控系統連接，進心集中監控，實現遙控遙信、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，能滿足對環境污染要求嚴格場合的需要。

1.2  柴油發電機組的構成、原理及構造柴油發電機組是由內燃機和同步發電機組合而成的，杭州發電機維修,江干發電機維修,拱墅發電機維修,濱江發電機維修,蕭山發電機維修,余杭發電機維修,桐廬發電機維修,淳安發電機維修,建德發電機維修,富陽發電機維修,臨安發電機維修,內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；交流同步發電機的額定功率是指在額定轉速下，長期連續運轉時，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電機輸出的額定功率之比，稱為匹配比。

一、柴油發電機組的構成

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電機：將原動機輸出的機械能轉化為電能。

3、控制屏：實現市電、油機發電的轉換，發電機組轉速、電壓閉環控制等。

4、聯軸器：將柴油機功率輸出軸與發電機軸聯在一起。

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。

柴油發電機組的構成框圖

二、柴油機的原理及構造

(一）、概述  

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

      汽油發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動機。柴油機轉動時，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。

活塞式內燃機工作原理

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

（二）、四沖程循環原理

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:  在活塞經過下止點后,進氣閥關閉.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閉.每次作功循環需曲軸旋轉二周，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）、構造

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

1、曲軸連桿機構氣缸內燃燒氣體的壓力推動曲軸連桿機構，并將活塞的直線運動變為曲軸的旋轉動力。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：完成燃燒及動力轉換的重要運動部件。活塞上裝有活塞環，壓縮環（氣環）用以密封氣缸；油環可防止機油竄入燃燒室。

曲軸連桿機構示意圖一

6缸柴油機曲軸連桿機構示意圖二

維護保養提示：

注意曲軸前后端蓋油封是否有明顯滲油現象；

對使用接近大修期的應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象。

2、配氣機構適時向氣缸內提供新鮮空氣，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)是發動機的一套精度齒輪,用于控制發動機的配氣定時和噴油時間。

維護保養提示：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，應請有經驗的專業人員檢查調整。

3、燃油系統 燃料供給系統是按照內燃機工作時所要求的時間，供給氣缸適量的燃料。燃油系統必須具備計量（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。

  柴油機燃油系統的識別燃油系統是柴油機的心臟，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，各汽缸供油量的調節靠改變柱塞供油的有效行程來實現。這種泵的結構較緊湊，工作可靠，調試和維修方便，因而得以廣泛應用。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。

柴油機燃料系統示意圖

直列柱塞式噴油泵圖示

康明斯PT燃油泵系統

供油的特點是根據壓力一時間的變化關系來調節供油量，供油量的調節是在柴油泵中進行的，高壓柴油的產生和定時噴射是在噴油器中完成的。下圖為PT泵電噴燃油系統組成圖

康明斯PT燃油泵和噴油器圖示

泵-噴嘴燃油系統

        特點是將噴油泵和噴油器合成一體，高壓柴油的產生和油量的調節在噴油泵—噴油器中完成。這種泵在二沖程柴油機上有所應用。

柴油機的調速原理

          內燃機的轉速調節裝置。它的功用是使內燃機隨負荷的變化自動調節供油量，保持在規定的轉速范圍內穩定運轉，并防止發生超速或怠速熄火現象。

           柴油機在帶動工作機械運轉時，由于負荷常常變化，從而引起轉速變化，調速器的感應元件將這種變化轉換成機械量，用以調節供油設備，改變供油量，促使柴油機轉速重新穩定。

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

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

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

           當負荷增加時，內燃機轉速降低，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，推動調速器桿向右擺動，推動噴油器齒條使供油量增加。于是內燃機轉速增高，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，如負荷減小而內燃機轉速增高時，離心力推動滑套左移，使供油量減小，內燃機轉速和離心力都下降，滑套又穩定在一個新的平衡位置上。

           調速過程是一個反復振蕩的過程，最終總是穩定在一個新的平衡點上。

維護保養提示：

經常檢查燃油箱儲油量，保證油量充足；

經常檢查燃油系統的密封性，發現滲漏及時處理；

按本機規定的維護保養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閉閥門，以防運行時引起燃油系統異常或爆裂。

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

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

4、潤滑系統

           潤滑系統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。

       經常檢查潤滑系統是否密封良好，發現滲漏要及時處理。

       潤滑油和機油濾清器必需按本機要求的保養周期更換或清洗。

5、冷卻系統：

          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。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、節溫器、風扇等組成。

維護保養提示：

         確保冷卻水量符合規定要求；冷卻系統未安裝保溫裝置的，必須按比例添加防凍液。經常注意檢查冷卻系統有無滲漏現象；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：

           以外力轉動內燃機曲軸，使內燃機由靜止狀態轉入工作狀態的裝置。電啟動系統由蓄電池、啟動馬達、硅直流發電機及啟動電路等組成。

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

維護保養提示：

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，有必要定期外接穩流充電機補充電，充電前應關閉或斷開控制系統，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關斷機組控制器，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          

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

       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

      采用增壓技術改善燃燒過程，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濟性的器件，主要用于柴油發動機。

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

增壓柴油機的中冷技術及中冷器

           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），改善發動機的低速性能。因此，也就產生了中間冷卻技術。

           柴油機中間冷卻技術分兩種類型，一種是利用柴油機的循環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、排氣系統示意圖

柴油機的廢氣渦輪增壓器圖片

維護保養提示：

按維護保養周期更換空氣濾清器。

運行時注意觀察進排氣系統有無氣阻或漏氣現象。

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，有條件的話應該對增壓器渦輪機側及排氣管道的積碳進行清除，以提升柴油機功率。

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