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柴油发电机组的基本原理和结构
柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能,根据其用途的不同,可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组;如果按品牌的不同,可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组; 按转速不同,可分为低速发电机组和高速发电机组。
基本原理
柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内,经过空气弗列加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。
结构分析
一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成,柴油机和发电机有两种连接方式,一为柔性连接,即用连轴器把两部分对接起来,二为刚性连接,用高强度螺栓 将发电机钢性连接片和柴油机飞 连接而成,目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较 多一些,柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上,然后配上各种起保护作用的传感器,如 水温传感器,通过这些传感器,直观地把柴油机的运行状态显示给操作员,而且有了这些传感器, 就可以设定一个上限,当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警,这个时候如果操作 员没有采取措施,控制系统会自动将机组停掉,柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用 的。传感器起接收和反馈各种信息的作用,真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组 的控制系统,控制屏一般安装在发电机上,称为背包式控制屏,也有部分是独立一个屏放置在操 作室内,称为分体式控制屏,控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接,分别显示电参数和柴油
机运行参数。此外 , 发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱 , 有的还装设有消声器和外罩。
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柴油发电机组的使用规则
只有正确地操作、维护和保养才能保证设备地运行,避免人身和设备危害的 方法是严格遵守操作规程和有关规则。
? 注意触电危险
发电机组的电力进入公用线路必须经过具有机械连锁的转换开关(ATS),确保与市电的隔离。
机组必须可靠接地,必须使用绝缘工具进行带电设备的检修,在潮湿的环境下更要注意触电危险。
遵守所有的电气规定,设备的电气部分安装和检修必须由具备资格的专业电气人员进行。
? 废气有毒
应该有合适的废气排出系统,保证发动机的废气完全排出室外,要经常检查废气排出系统有无漏气。当发电机房内有废气时,应先开门窗排出废气再进屋,以防废气中的一氧化碳使人中毒。
? 运行
不要在有爆炸物危险的地方使用发电机组。
靠近运转的发动机很危险。宽松的衣服、头发和坠落的工具会造成人身及设备的重大事故。
运行中的发电机组,部分裸露的管道和部件处于高温状态,要防止触摸灼伤。
? 火灾
金属物品将导致电线短路,可引发火灾发生。
发动机要保持清洁,过量的油污有可能引发机体过热所造成损坏及火灾发生。
要在发电机房内方便的地方放置数个干粉或CO2气体灭火器。
? 铅酸电池使用
铅酸电池的稀硫酸电解液有毒并具有腐蚀性,接触到皮肤会造成灼伤,应立即用清水冲洗。
如果溅入眼睛,要立即用大量洁净水冲洗并送医院治疗。
电池在使用过程中会释放爆炸性气体,要保证室内通风良好并禁止明火靠近。
? 启动
在极寒冷的环境下,启动发电机组需要预热装置,千万不能用明火烘烤机体,蓄电池电解液温度 保持在10℃以上,才能使蓄电池提供出足够的电力。
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柴油发电机组的压缩比
压缩比为柴油发电机组气缸总容积与燃烧室容积之比,它的变化,不仅影响柴油机的动力性和经济性,而且影响其启动性能。在设计时每台柴油机都规定了一个 压缩比,但在使用中,由于各种相关因素的影响,其压缩比往往会降低。现将压缩比降低的主要原因以及维修过程中应注意的一些问题简述如下:
一、活塞在压缩终了时的位置偏低
1相关零件变形或主要尺寸极差。例如在磨削曲轴连杆轴颈时,没有调整好偏心距,使磨削后的曲轴回转半径变小;连杆弯曲,使连杆大、小端孔中心距缩短;活塞销座孔铰偏,使活塞销座孔中心线至活塞顶平面距离缩短。这些因素,都会造成活塞在压缩上止点时的位置下移,压缩比下降。因此,修理中应遵守操作规范,保证修理质量;同时在换件时不要忘了检查,不要错换或装用不合格零件。换件时应检查的内容有:曲轴回转半径,连杆大、小端孔的中心距,活塞销座孔中心线至活塞顶平面的距离,机体上平面与主轴承座孔中心线之间的距离。
2 相关零件配合间隙过大。当曲轴主轴承与主轴颈、连杆轴承与连杆轴颈、连杆衬套与活塞销或活塞销与销座孔的配合间隙过大时,在压缩过程中,往往会造成活塞上止点的实际位置下移,使压缩比下降。因此,修理中应将这些配合间隙控制在允许值范围内。
二、燃烧室容积偏大
1气缸垫厚度超过设计要求,或人为地增加了缸垫厚度。此时应更换符合要求的缸垫。
2气门与气门座严重磨损,气门下沉量过大(甚至超过极限值)。此时应更换气门与门座圈。
3活塞顶部凹坑(燃烧室的组成部分)烧蚀缺损,或换错零件,使凹坑容积过大(可用注水对比法检查)。此时应换用合格的活塞。
4缸盖上的涡流室烧损,或质量不合格,容积过大(可用注水对比法检查)。此时应更换合格的缸盖。
值得一提的是,在以上导致压缩比下降的诸多因素中,往往单个因素的影响并不大,但多个因素积累叠加时对压缩比的影响就大了。如上所述,为了使柴油机的压缩比能控制在规定的范围内,关键在于提高修理质量,做好零件的修理、测量和选配工作,在技术要求允许的范围内,尽量选用较小的装配间隙。当柴油机出现启动困难、功率下降、油耗上升而气缸密封性、配气及供油均正常,似乎查不出故障原因时,不要忽视对压缩比的检查。
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