柴油发电机组原理

第1页概述在通信系统中，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。第2页柴油发电机组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。第3页柴油发动机发电机第4页柴油发动机一、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。第5页四冲程的工作过程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。第6页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。第7页四冲程工作原理示意图进气冲程压缩冲程作功冲程排气冲程第8页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。第9页二、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。第10页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。第11页第12页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、飞轮等第13页1、曲轴2、连杆3、汽缸4、活塞5、飞轮第14页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。第15页曲轴齿轮中间齿轮正时齿轮凸轮轴气门摇臂凸轮挺杆第16页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。第17页回油管油箱油水分离器手油泵滤清器喷油器输油泵高压油泵第18页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。第19页机油泵油底壳机油滤清器调压阀机油冷却器第20页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。第21页第22页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。第23页启动机结构图第24页三、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。第25页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。第26页机油使用注意事项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。第27页柴油使用注意事项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。第28页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。第29页其他注意事项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。第30页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。第31页发电机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。第32页飞轮连接盘风扇AVR(自动电压调节器)励磁机整流器转子定子第33页交流发电机工作原理Z励磁机发电机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。ABCYXNS+—三相电势的波形0et+-第34页主定子UVWN输出端子D.C4极主转子转轴AVRD.C.Field励磁机定子旋转整流器A.C.3Phase+-转轴励磁机转子磁场AVR电源交流发电机方框图第35页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。第36页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℃。第37页谢谢！