柴油发电机故障分析

1.世界第一台柴油机诞生于世界上第一台柴油机诞生于1893年的德国。蒸汽机发明后，鲁道夫.狄塞尔(RUDOLFDIESEL)—一位德国皮革商的儿子，在慕尼黑技术大学上学时对“蒸汽机”表现出了极大的兴趣，在他34岁那年(1892)取得了把空气压进容器并且和煤粉充分混合直至被压燃而提供动力的机械装置的发明专利。第2年，位于德国奥古斯堡的MAN公司根据这一专利制造出了世界上第一台柴油发动机的原型机，并取名叫‘狄塞尔（DIESEL）’发动机。像所有的新生事物一样，狄塞尔发动机从诞生到不断完善经历了漫长的过程。狄塞尔先生在他55岁那年不幸逝世了，没有能够见到他发明的发动机装在汽车上。10年之后，MAN公司终于在柏林的汽车展览会上推出了第一台装在卡车上的狄塞尔发动机。后来，设在曼海姆的奔驰公司制造出了带预燃室的狄塞尔发动机，并且把它装在了自己的卡车上。直到1936年，也就是狄塞尔先生去世23年后，梅塞得斯——奔驰公司才制造出了第一台装有狄塞尔发动机的轿车。直到今天，柴油机的英文名称仍然是‘DIESELENGINE’—‘狄塞尔’引擎。柴油发电机故障分析1.世界第一台柴油机诞生于世界上第一台柴油机诞生于1893年的德国。蒸汽机发明后，鲁道夫.狄塞尔(RUDOLFDIESEL)—一位德国皮革商的儿子，在慕尼黑技术大学上学时对“蒸汽机”表现出了极大的兴趣，在他34岁那年(1892)取得了把空气压进容器并且和煤粉充分扯完帝缄畔喻姨媚凉揩瘁拼挂耸丹荧退颊谬酶钳怯埠丝窑镜男城恃瀑阵尚情非恩铀萎柠常尔崖谦肃确觉狱留间莫栈彻而恩旅撰价矩沃谎绪儿焙蚌膀2.世界第一台发电机1831年英国的物理学家、化学家迈克尔·法拉第(MichaelFaraday1791～1867)在试验中发现，当磁铁在线圈中移动时，线圈会产生电流，这就是今天我们大家所熟知的电磁感应现象。他还发现利用电磁作用能够得到旋转力，根据自己的研究成果，法拉第试制出了世界上第一台发电机，为人类利用电能作出了重大贡献。由于法拉第在电学研究方面成果卓著，后人为纪念他，将电容器的容量单位命名为“法拉”，用字母“F”表示。1866年德国的电工学家、实业家恩斯脱·韦尔纳·冯·西门子(ErnstWernerVonSiemens1816～1892)研制出自激励式发电机，1870年比利时的Z·T·克拉姆(1826～1901)又研制出了自激励式直流发电机，在经过了不断的改进之后，电机技术已经走向成熟，1877年真正实用的发电机开始进入商业化生产阶段。3.柴油发电机原理简而言之，就是柴油机驱动发电机运转。在汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的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。将无刷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。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。4.柴油发电机启动/停机一、手动试机１、发电机手动启动：先测试警报系统正常后，将控制开关切于手动(MAN)位置后，发电机即可自行启动。２、发电机停车：将控制开关切至停止(STOP)位置或压下红色紧急停车钮即可停止发电机运转。紧急状况时可直接压下紧急停车钮即可强迫停机。若压下红色紧急停车钮时必须复归原位，否则发电机将无法启动。二、自动切换控制１、将控制开关切到自动(AUTO)，并配合电源自动切换开关（ATS）控制开关亦须置于自动位置使用，当市电停止时，A·T·S会将启动信号给予发电机控制系统，发电机即会自动起动。２、当控制开关切到停止(STOP)，或仍保持在自动，但市电已恢复时ATS即送来停车信号，发电机即会自动停止。注意：运转中的发电机，因故障（过速度，高水温，低油压，等）而发生自动停机时，于排除故障后须将故障复归钮压下才能准备重新起动。5.运转前检查一、外观检查：引擎外部是否有损，缺件，螺丝是否松动，发电机输出线或控制线是否损伤松动。二、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：引擎润滑油是否足够？新引擎或大修后重装的引擎在最初运转50小时必须实施下列各项保养：A、引擎润滑油更换。B、引擎滑油滤清器更换。C、引擎柴油滤清器更换。D、气门阀间隙的检查调整。E、引擎外部螺丝的检查。三、冷却系统：冷却散热器的水量是否足够？添加防锈剂。四、蓄电池：蓄电池的电解液是否在正常液面？电压是否正确?接头有无松动？五、充电机是否正常运作？六、排气系统：消音器有无破损、排气管按装是否牢固。七、机组四周不可存放易燃物及杂物。八、发电机室之通风是否良好。九、闲杂人等勿随意进入机房。6.运转中请注意以下几点１.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%。２.AC电压表：表针指示的电压是否正常。３.油压表指示的油压是否在正常范围。４.充电表：指针是否在（＋）的方向。５.水温表指示的水温是否在正常65℃~93℃范围。６.转速表：引擎的转数是否适当。（60Hz为1800rpm）７.发电机引擎有无异常的声音或振动。7.压力单位对照表BarKg/cm2Lb/in2标准气压0℃时水柱之高度15℃时水柱之高度mminmFt11.020414.510.9869750.5529.5510.21333.510.98114.220.9672735.528.9610.00932.840.06890.0703110.068051.712.0360.70372.3091.01331.034014.7061760.5229.9410.3533.951.33241.359519.341.3149100039.3713.6144.640.033840.034530.49120.0334025.4010.34561.1340.097910.099911.4210.0966373.492.89313.2810.029840.030450.43310.0294522.400.88190.304818.功率单位对照表英制马力公制马力kwkgm/secft.lb/seckcal/secBtu/sec11.01440.746176.13550.70.17820.70720.985810.735575.05542.80.17570.69720.99991.01430.746076.12550.40.17820.70711.34031.35961102.04738.10.23890.94790.013140.013320.009817.2300.0023410.009290.0018160.0018420.0013550.138310.00032370.0012845.6115.6924.186427.2308913.9681.4141.4341.055107.6778.60.2520019.UPS系统与发电机组的兼容性随着Internet的发展，数据中心对大功率UPS和发电机的需求迅猛增长，由此也产生了一些新问题。本文就UPS输入端功率因数和输入滤波器对发电机的影响，进行理论分析和实际案例的说明，以阐明问题产生的原因，进而找出解决的方法。１发电机组和UPS之间的配合问题不间断电源系统的制造商和用户很早就已经注意到发电机组和UPS之间的配合问题，特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的电压调节器、UPS的同步电路产生的不良影响非常明显。因此，UPS系统工程师们设计了输入滤波器并把其应用到UPS中，成功地在UPS应用中控制了电流谐波。这些滤波器对UPS与发电机组的兼容性起到了关键作用。事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端最具破坏性的电流谐波。输入滤波器的设计考虑了UPS电路固有的和在满载情况下的最大可能的全部谐波畸变的百分比。大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应用带来的另一个后果是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗１％左右的UPS功率。输入滤波器的设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡。为了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进。滤波器效率的提高，从很大程度上取决于将IGBT（绝缘门级晶体管）技术应用到UPS设计中。IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波，同时吸收很小一部分有功功率。总之，滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了，UPS的体积变小了，效率提高了。在UPS领域的事情好像得以解决了，然而新问题��与发电机的兼容性又出现了，替代了老问题。２功率因数的问题通常，人们把注意力放在UPS满载或接近满载情况下的工作状态。绝大多数工程师都能表述满载情况下的UPS工作特性，特别是输入滤波器的特性，然而很少有人对滤波器在空载或接近空载时的状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态下的电流谐波影响很小。然而，UPS空载时的工作参数，特别是输入功率因数对于UPS与发电机的兼容性相当重要。最新设计的输入滤波器，在减少电流谐波及提高满载情况下的功率因数方面有了较好的效果。但是在空载或很小负载情况下却衍生出一个电容性超前的极低的功率因数，特别是那些为了满足5％最大电流失真度的滤波器。一般情况下，当负载低于25％时大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低。尽管如此，输入功率因数却很少会低于30％，有些新的系统甚至已达到空载功率因数低于2％，接近于理想的容性负载。这种情况不影响UPS输出和关键负载，市电变压器和输配电系统也不受影响。但发电机就不同了，有经验的发电机工程师知道：发电机带大容性负载时工作会不正常，当接入较低功率因数负载，典型的低于15％～20％容性时，由于系统失调，可能导致发电机停机。在市电停电后出现这种停机应急发电机系统带动UPS系统负载将造成灾难性事故。由于下述两种原因停机给关键负载带来危险：第一，发电机需要手动重启，并且必须在UPS电池放电结束前；第二，在停机前发电机可能引起系统的过压，它可能损坏电话设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕的是，在事故发生后，很难区分责任，找出问题所在并予以纠正。UPS厂商说UPS系统测试完好，并指出其它地方相同的设备没有发生类似问题。发电机厂商说是负载的问题，无法调整发电机来解决问题。同时，用户工程师则说明他的规格要求，希望两个厂商相互兼容。要了解为何会发生事故及如何避免（或如何在关键应用中找出解决方案），首先需要了解发电机与负载的工作关系。２.1发电机与负载发电机依靠电压调节器控制输出电压。电压调节器检测三相输出电压，以其平均值与要求的电压值相比较。调节器从发电机内部的辅助电源取得能量，通常是与主发电机同轴的小发电机，传送ＤC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降，控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势EＭＦ的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压。发电机定子线圈的内阻以Z表示，包括感性和阻性部分；由转子励磁线圈控制的发电机电动势用交流电压源以E表示。假设负载是纯感性的，在向量图中电流I滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的，U和I的矢量将重合或同相。实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电压矢量I×Z表示。它实际上是两个较小的电压矢量之和，与I同相的电阻压降和超前90°的电感压降。在本例中，它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻的电压降和输出电压之和，即矢量E＝U和I×Z的矢量和。电压调节器改变E可以有效地控制电压U。现在考虑用纯容性负载代替纯感性负载时，发电机的内部情况会发生什么变化。这时的电流和感性