柴油發(fā)電機組原理

柴油發(fā)電機組原理

概述

在通信系統中，一旦市電中斷，一般都是靠蓄電池放電來(lái)保整流器或者UPS等設備不間斷供電。但是電池的容量是有限的，如果停電時(shí)間較長(cháng)，勢必會(huì )有掉電的危險，所以要提供一些后備電源，以保供電安全。目前，至常用的后備電源是柴油發(fā)電機組。

柴油發(fā)電機組

柴油發(fā)電機組簡(jiǎn)而言之，就是由柴油發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)發(fā)電機運轉，從而輸出電能的設備。

柴油發(fā)動(dòng)機

一、柴油發(fā)動(dòng)機原理

在汽缸內，潔凈空氣與高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度升高，達到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積膨脹，推動(dòng)活塞下行，成為“作功”。各汽缸按順序依次作功，作用在活塞上的推動(dòng)經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉。

四沖程的工作過(guò)程

2 進(jìn)氣沖程：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)，目的是吸入新鮮空氣為燃燒作好準備，此時(shí)進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉?；钊竭_下止點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉?；钊竭_下止點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣沖程結束。

2 壓縮沖程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)上下氣門(mén)關(guān)閉，氣缸內空氣受壓縮，溫度、壓力增加，為燃燒提供條件，活塞到達上此點(diǎn)時(shí)壓縮沖程結束。

2 膨脹（作功）沖程：在壓縮沖程結束前，噴油器將燃油噴入氣缸，與空氣混合形成可燃氣體并自燃，產(chǎn)生高溫、高壓推動(dòng)活塞向下止點(diǎn)運動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉而作功，活塞到達下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內壓力下降，直至排氣門(mén)打開(kāi)。

2 排氣沖程：作功結束后，氣缸內的氣體已成為廢氣，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運動(dòng)，排氣門(mén)打開(kāi)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，活塞將廢氣排除氣缸，到達上止點(diǎn)時(shí)，排氣沖程結束。

柴油機通過(guò)改變氣缸內柴油和空氣的比例來(lái)達到調整功率的目的。發(fā)動(dòng)機轉速固定時(shí)，又跟單位時(shí)間內柴油供應量大小、柴油燃燒性能的好壞等因素有關(guān)。向氣缸內多噴油，功率增加，當油量多到數量后，由于氧氣不足，排氣開(kāi)始冒黑煙，如再繼續增加油量，冒煙加重，但功率仍可少許增加，達到至大功率后，再多噴油，功率下降。

二、柴油發(fā)動(dòng)機的結構

柴油機總體結構一般由以下幾大系統或機構組成：機體、曲軸連桿機構、進(jìn)排氣系統、燃油系統、潤滑系統、冷卻系統、啟動(dòng)系統。

機體組件：包括機體（氣缸—曲軸蓋）、氣缸、氣缸蓋和油底殼等。這些零件構成了柴油機骨架，運動(dòng)件和輔助系統都支承在它上面。

曲軸連桿機構：氣缸內燃燒氣體的壓力推動(dòng)曲軸連桿機構，并將活塞的直線(xiàn)運動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉動(dòng)力。主要部件有：活塞、連桿、曲軸、飛輪等。

配氣機構：適時(shí)向氣缸內提供新鮮空氣，并適時(shí)的排出氣缸中燃料燃燒后的廢氣。它由進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、凸輪軸及其傳動(dòng)零件組成。

燃油系統：燃料供給系統是按照內燃機工作是所要求的時(shí)間，供給氣缸適量的燃料。它由燃油箱、燃油濾清器、油泵、噴油器等組成。

 潤滑系統：潤滑系統是向柴油機各運動(dòng)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。

調壓閥

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、節溫器、風(fēng)扇等組成。

啟動(dòng)系統：以外力轉動(dòng)內燃機曲軸，使內燃機由靜止狀態(tài)轉入工作狀態(tài)的裝置。由蓄電池、啟動(dòng)馬達等組成。

電磁線(xiàn)圈及保持線(xiàn)圈通電，鐵心移動(dòng)帶動(dòng)驅動(dòng)桿擺動(dòng)，使啟動(dòng)機的齒輪與飛輪齒圈嚙合，鐵心繼續移動(dòng)接通直流電動(dòng)機電路開(kāi)始運轉工作，直至柴油機啟動(dòng)。

三、柴油發(fā)電機的使用與維護

運轉前檢查

2 外觀(guān)檢查：發(fā)動(dòng)機外部是否有損，缺件，螺絲是否松動(dòng)，發(fā)電機輸出線(xiàn)或控制線(xiàn)是否損傷松動(dòng)。

2 燃料系統：1、燃油量是否足夠，配線(xiàn)配管是否有沒(méi)有漏油或管件松動(dòng)（等），排除燃油系統中的空氣；2、潤滑系統：發(fā)動(dòng)機潤滑油是否足夠。

2 冷卻系統：冷卻散熱器的水量是否足夠。

2 蓄電池：電壓是否正確，接頭有無(wú)松動(dòng)。

2 排氣系統：消音器有無(wú)破損、排氣管安裝是否牢固。

2 機組四周不可存放易燃物及雜物。

2 發(fā)電機室通風(fēng)是否良好。

運轉中請注意以下幾點(diǎn)

2 AC電流表：表針指示是否正常，切換電流切換開(kāi)關(guān)，測量各相序間之間相電流值，各相序間相差至好不要超過(guò)10%

2 AC電壓表：表針指示的電壓是否正常。

2 油壓表指示的油壓是否在正常范圍。

2 水溫表指示的水溫是否在正常70℃—95℃范圍。

2 轉述表：引擎的轉數是否適當。

2 發(fā)電機引擎有無(wú)異常的聲音或振動(dòng)。

2 煙色是否無(wú)色或淺貨色。

2 應根據廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)所規定的要求選擇機油的質(zhì)量等級和粘度等級。

2 要注意使用中機油顏色、氣味變化，有條件的可以定期檢查機油各項性能指標。一旦發(fā)現顏色、氣味以及性能指標有較大變化，應及時(shí)更換機油，不應教條地照搬換油期限。

2 加注機油要注意適量，油量不足會(huì )加速機油變質(zhì)，而且會(huì )因缺油而引起零件的燒損；機油加注過(guò)多，不僅會(huì )使內燃機油消耗量增大，而且過(guò)多的內燃機油容易竄入燃燒室內，惡化混合氣的燃燒。

2 要定期檢查清洗機油濾清器，清理油底殼中的臟雜物。

2 要避免不同牌號的內燃機油混用，以免相互起化學(xué)反應。

2 柴油的使用要符合季節要求，應根據至低氣溫來(lái)選用不同牌號的輕柴油。一般要求柴油的凝點(diǎn)應低于當地季節至低氣溫5℃。正確選用柴油牌號，可以避免在低溫下析出結晶而造成油路堵塞，發(fā)動(dòng)機不能啟動(dòng)。

2 當柴油中含有水分時(shí)，不僅會(huì )使金屬銹蝕，冬季使用時(shí)，還會(huì )因結成冰粒堵塞濾清器，影響發(fā)動(dòng)機供油。因此，在使用中須注意防止混入水分。

2 不用牌號柴油可摻兌使用，如當月至低氣溫為0℃，不宜使用0號輕柴油，但可將0號輕柴油與低凝點(diǎn)輕柴油（-10號以下）按比例摻兌。不能摻入汽油，柴油中若有汽油存在，發(fā)火性能會(huì )顯著(zhù)變差，導致不易啟動(dòng)，甚至無(wú)法啟動(dòng)。

2 盡量使用防凍液，因為防凍液不僅有防凍的作用，還有防腐蝕、沸點(diǎn)高、防水垢的有點(diǎn)。

2 有水加熱器的機組，在環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應啟動(dòng)加熱器，一遍于發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)。

2 正常關(guān)機：當市電恢復供電或試機完后，應先切斷負荷、空載運行3-5min，再關(guān)閉油門(mén)停機。

2 故障停機：當出現油壓低、水溫高、轉速高、電壓異常等故障時(shí)，應能自動(dòng)或手動(dòng)停機。

2 緊急停機：當出現轉速過(guò)高（飛車(chē)）或其它有發(fā)生人身事故或設備危險情況時(shí)，應立即切斷油路和（進(jìn)）氣路緊急停機。

2 故障或緊急停機后應做好檢查和記錄，在機組未排除故障和恢復正常時(shí)，不得重新開(kāi)機運行。

發(fā)電機大多采用同步發(fā)電機。

2 同步發(fā)電機由固定的定子和可旋轉的轉子兩大部分組成。將同步交流發(fā)電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動(dòng)發(fā)電機的轉子，利用“電磁感應”原理，發(fā)電機就會(huì )輸出感應電動(dòng)勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。

交流發(fā)電機工作原理

在定子槽里放著(zhù)三個(gè)結構相同的繞組AX、BY、CZ（A、B、C為繞組始端，X、Y、Z為繞組末端）。三個(gè)繞組的空間位置互差120°電角度。當柴油機拖動(dòng)電機轉子和勵磁機旋轉時(shí)，勵磁機輸出的直流電流流入轉子繞組，產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)。磁場(chǎng)切割三相繞組，產(chǎn)生三個(gè)頻率相同、幅值相等、相應差為120°的電動(dòng)勢。

交流發(fā)電機方框圖

交流發(fā)電機的運作方法

柴油機驅動(dòng)發(fā)電機轉動(dòng)時(shí)，主轉子上的剩磁在主定子產(chǎn)生一個(gè)小交流電壓，此電壓被AVR整流為直流并加在勵磁定子上；勵磁定子產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又使勵磁轉子感應出交流電壓，通過(guò)旋轉整流器轉變?yōu)橹绷?，提供給主轉子；此時(shí)轉子產(chǎn)生一個(gè)更大的磁場(chǎng)，其交流電壓也更高；通過(guò)上述過(guò)程的不斷循環(huán)，當發(fā)電機的輸出電壓趨近額定電壓時(shí)，AVR開(kāi)始限制通向勵磁定子的電壓，從而使發(fā)電機輸出保持恒定。

發(fā)電機使用的注意事項

2 發(fā)電機切勿受潮。

2 應避免金屬塵屑、水滴塵土、酸堿性氣體進(jìn)入電機內部。

2 發(fā)電機運行時(shí)應通風(fēng)正常，以防因線(xiàn)圈過(guò)熱造成絕緣破壞。

2 注意發(fā)電機軸承的溫度，正常情況下不應超過(guò)55℃。