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    柴油发电机组原理

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    发表于 2015-8-24 13:32:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
      柴油发电机组原理概述

      在通信系统中,一旦市电中断,一般都是靠蓄电池放电来保证整流器或者UPS等设备不间断供电。但是电池的容量是有限的,如果停电时间较长,势必会有掉电的危险,所以要提供一些后备电源,以保证供电安全。目前,最常用的后备电源是柴油发电机组。
      柴油发电机组
      柴油发电机简而言之,就是由柴油发动机驱动发电机运转,从而输出电能的设备。
      柴油发动机
      一、柴油发动机原理
      在汽缸内,洁净空气与高压雾化柴油充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。
      四冲程的工作过程
      进气冲程:活塞从上止点向下止点移动,目的是吸入新鲜空气为燃烧作好准备,此时进气门打开,排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭,进气冲程结束。
      压缩冲程:活塞从下止点向上止点移动,此时上下气门关闭,气缸内空气受压缩,温度、压力提高,为燃烧提供条件,活塞到达上止点时压缩冲程结束。
      膨胀(作功)冲程:在压缩冲程结束前,喷油器将燃油喷入气缸,与空气混合形成可燃气体并自燃,产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而作功,活塞到达下止点时,气缸内压力下降,直至排气门打开。
      排气冲程:作功结束后,气缸内的气体已成为废气,活塞从下止点向上止点运动,排气门打开,进气门关闭,活塞将废气排除气缸,到达上止点时,排气冲程结束。

    四冲程工作原理示意图

    四冲程工作原理示意图

      柴油机通过改变汽缸内柴油和空气的比例来达到调整功率的目的。发动机转速固定时,又跟单位时间内柴油供应量大小、柴油燃烧性能的好坏等因素有关。向汽缸内多喷油,功率增加,当油量多到一定数量后,由于氧气不足,排气开始冒黑烟,如再继续增加油量,冒烟加重,但功率仍可少许增加,达到最大功率后,再多喷油,功率下降。
      二、柴油发动机的结构
      柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构组成:机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统。
      机体组件:包括机体(气缸—曲轴盖)、气缸、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了柴油机骨架,所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
      曲轴连杆机构:气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构,并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。主要部件有:活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
      配气机构:适时向气缸内提供新鲜空气,并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
      燃油系统:燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间,供给气缸适量的燃料。它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
      润滑系统:润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面,不断提供适量的润滑油。它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
      冷却系统:适当冷却在高温下工作的机件,使柴油机保持正常的工作温度。它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成。
      启动系统:以外力转动内燃机曲轴,使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。由蓄电池、启动马达等组成。
      电磁线圈及保持线圈通电,铁心移动带动驱动杆摆动,使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合,铁心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作,直至柴油机启动。
      三、柴油发动机的使用与维护
      运转前检查
      外观检查:发动机外部是否有损,缺件,螺丝是否松动,发电机输出线或控制线是否损伤松动。
      燃料系统:1、燃油量是否足够,配线配管是否有没有漏油或管件松动(等),排除燃油系统中的空气;2、润滑系统:发动机润滑油是否足够?
      冷却系统:冷却散热器的水量是否足够?
      蓄电池:电压是否正确?接头有无松动?
      排气系统:消音器有无破损、排气管按装是否牢固。
      机组四周不可存放易燃物及杂物。
      发电机室之通风是否良好。
      运转中请注意以下几点
      AC电流表:表针指示是否正常,切换电流切换开关,量测各相序间之相电流值,各相序间相差最好不要超过10%。
      AC电压表:表针指示的电压是否正常。
      油压表指示的油压是否在正常范围。
      水温表指示的水温是否在正常70℃ ~ 95℃范围。
      转速表:引擎的转数是否适当。
      发电机引擎有无异常的声音或振动。
      烟色是否无色或浅灰色。
      机油使用注意事项
      应根据厂家说明书所规定的要求选择机油的质量等级和粘度等级。
      要注意使用中机油颜色、气味变化,有条件的可以定期检查机油各项性能指标。一旦发现颜色、气味以及性能指标有较大变化,应及时更换机油,不应教条地照搬换油期限。
      加注机油要注意适量,油量不足会加速机油的变质,而且会因缺油而引起零件的烧损;机油加注过多,不仅会使内燃机油消耗量增大,而且过多的内燃机油易窜入燃烧室内,恶化混合气的燃烧。
      要定期检查清洗机油滤清器,清理油底壳中的脏杂物。
      要避免不同牌号的内燃机油混用,以免相互起化学反应。
      柴油使用注意事项
      柴油的使用要符合季节要求,应根据最低气温来选用不同牌号的轻柴油。一般要求柴油的凝点应低于当地季节最低气温5℃。正确选用柴油牌号,可以避免在低温下析出结晶而造成油路堵塞,发动机不能起动。
      当柴油中含有水分时,不仅会使金属锈蚀,冬季使用时,还会因结成冰粒堵塞滤清器,影响发动机供油。因此,在使用中必须注意防止混入水分。
      不同牌号柴油可掺兑使用,如当月最低气温为0℃,不宜使用0号轻柴油,但可将0号轻柴油与低凝点轻柴油(-10号以下)按一定比例掺兑。不能掺入汽油,柴油中若有汽油存在,发火性能会显著变差,导致不易起动,甚至无法起动。
      冷却液使用的注意事项
      尽量使用防冻液,因为防冻液不仅有防冻的作用,还有防腐蚀、沸点高、防水垢的优点。
      有水加热器的机组,在环境温度低于5℃时,应启动加热器,以便于发动机启动。
      其他注意事项
      无论对自然吸气型还是增压机型的使用应尽量减少低载/空载运行时间,最小负荷应不低于机组额定功率的25%—30%。
      每月进行一次空载试机,时间应在5分钟以内为宜。
      发动机的关机和故障停机
      正常关机:当市电恢复供电或试机完后,应先切断负荷、空载运行3~5min ,再关闭油门停机。
      故障停机:当出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时,应能自动或手动停机。
      紧急停机:当出现转速过高(飞车)或其它有发生人身事故或设备危险情况时,应立即切断油路和(进)气路紧急停机。
      故障或紧急停机后应做好检查和记录,在机组未排除故障和恢复正常时,不得重新开机运行。


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     楼主| 发表于 2015-8-24 13:47:03 | 显示全部楼层
      发电机
      发电机大多采用同步发电机。
      同步发电机由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。将同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
      交流发电机工作原理
      在定子槽里放着三个结构相同的绕组AX、BY、CZ(A、B、C为绕组始端,X、Y、Z为绕组末端)。三个绕组的空间位置互差120°电角度。当柴油机拖动电机转子和励磁机旋转时,励磁机输出的直流电流流入转子绕组,产生旋转磁场,磁场切割三相绕组,产生三个频率相同、幅值相等、相应差为120°的电动势。

    交流发电机工作原理

    交流发电机工作原理

      交流发电机方框图

    交流发电机方框图

    交流发电机方框图

      交流发电机的运作方法
      柴油机驱动发电机转动时,主转子上的剩磁在主定子产生一个小交流电压,此电压被AVR整流为直流并加在励磁定子上;励磁定子产生了一个磁场,磁场又使励磁转子感应出交流电压,通过旋转整流器转变为直流,提供给主转子;此时转子产生一个更大的磁场,其交流电压也更高;通过上述过程的不断循环,当发电机的输出电压趋近额定电压时,AVR开始限制通向励磁定子的电压,从而使发电机输出保持恒定。
      发电机使用的注意事项
      发电机切勿受潮。
      应避免金属尘屑、水滴尘土、酸碱性气体进入电机内部。
      发电机运行时应保证通风正常,以防因线圈过热造成绝缘破坏。
      注意发电机轴承的温度,正常情况下不应超过55℃。


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