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<郴州>维曼机电设备有限公司


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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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柴油发电机的温度传感器有几种分类 (1)温度传感器的分类 温度传感器有线绕电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式和热电耦式等，以热电偶、热电阻所用多。 1)热电偶。热电偶将两种不同性质的金属贴合在一起，当环境温度变化时，在其结合面上将产生电位差，这一原理可以用来测量温度。 2)热敏电阻。热敏电阻利用导体的电阻随温度变化而变化的特性来测量温度。热敏电阻是属于在温度变化时电阻值变化较大(温度系数大)的一种硅半导体，由镍、铜、锌、镁、锰等金属与一些金属氧化物以适当比例混合并在高温下烧结而成。所掺金属氧化物的比例和烧结温度的不同，可制成用于不同温度范围的热敏电阻。 在一般情况下，将工作温度范围在-20～130℃的半导体用作水温传感器；将工作温度范围在600～1000℃的半导体用作检测触媒温度的传感器(如排气温度传感器)。 按电阻值随温度变化的特性，可将热敏电阻分为NTC型、PTC型和CRT型三类。 ①NTC(负温度系数)型随着温度上升电阻值减小的热敏电阻。 ②PTC(正温度系数)型随着温度上升电阻值增大的热敏电阻。 ③CRT(临界温度系数)型随着温度上升电阻值按指数函数减小的热敏电阻。 在上述三种热敏电阻中，NTC型热敏电阻较多地应用于柴油机传感器。在工程上，热敏电阻可根据需要制成各种不同形状，其可测阻值范围在几欧姆至几兆欧姆。NTC热敏电阻温度传感器线性较差，利用铂丝电阻随温度线性变化的特性可制成铂热敏电阻传感器。 (2)水温和润滑油温度传感器 水温传感器一般安装在缸体水套、缸体出水口上，与冷却水接触，以尽量准确地检测到缸体水温的状况，机油温度传感器则可安装于机油冷却器等处。温度传感器总成一般是由垫圈、水温传感器、导线接头三部分组成。 1)NTC型传感器。NTC热敏电阻式温度传感器内部是一个半导体热敏电阻，具有负的温度电阻系数，可用于测量水温和油温。水温、油温愈低，电阻愈高；反之，温度愈高，电阻愈低，温度传感器可以与水温表、油温表连接，也可与柴油机ECU连接。 以水温传感器为例，当与水温表连接时，若外壳搭铁，则可只用一根连线。水温传感器与水温表的组合可分为热敏电阻式传感器与双金属片式水温表、热敏电阻式传感器与电磁式水温表、热敏电阻式传感器与动磁式水温表等数种。其中热敏电阻式传感器与双金属片式水温表的线路连接：当水温低时，热敏电阻值高，回路中电流较小，电阻丝的发热量小，双金属片稍有弯曲，指示针在低温区(C区)。当水温高时，热敏电阻值小，通过回路的电流较大，电阻丝的发热量较大，双金属片弯曲变形较大，指示针指向高温区(H区)。公明发电机 水温传感器和柴油机ECU的连接：传感器的热敏电阻与ECU内部上拉电阻分压后，产生一个随热敏电阻阻值的变化而变化的电压、柴油机ECU根据这一电压的变化测得柴油机冷却水温度。 有些水温传感器包括2个热敏电阻，有4个接线柱(四线型)，2个接柱与柴油机ECU连接，另外2个接柱与水温表连接。接线柱与柴油机ECU连接，向ECU提供水温信号。接线柱与水温表连接，显示水温读数。 2)开关型水温传感器。双金属片式水温传感器可构成开关型传感器，可与水温过高报警灯连接。当冷却水温正常时双金属片变形小，触点分开，报警灯不亮。如果冷却水温升高到95～105℃以上，双金属片由于温度升高而弯曲变形较大，使触点闭合，报警灯电路接通发亮。

柴油发电机组的停车注意事项 1.停车前柴油机要怠速运转几分钟 停车前使柴油机怠速运转3～5min，让润滑油和冷却液带走燃烧室、轴承和轴等部件的热量，这是很重要的。这对涡轮增压式柴油机尤为重要。 涡轮增压器中的轴承和油封，均要受到排气高温的影响。柴油机在运转时，这些热量由循环的机油带走，但是，如果柴油机突然停车，增压器温度可能升高56℃（100 °F）之多。过热的结果将会使轴承咬死或油封失效。 2.不要使柴油机过于长时间急速运转 长时间怠速运转对柴油机是不利的，因为燃烧室温度过低，使燃油不可能完全燃烧。这将引起积炭，从而堵塞了喷油嘴喷孔和活塞环，并可能造成气门卡位。 如果柴油机冷却液的温度变得太低，一些未燃烧的柴油将冲刷气缸壁上的润滑油并稀释曲轴箱中的机油，使柴油机中的所有运动零件受到润滑不良之害。 如果柴油机不使用，就应停车。 3.将钥匙开关转至“关”（OFF）的位置来关掉柴油机 对装有电动截流阀的柴油机，通过关掉钥匙开关或者通过转动手动截流阀均可使柴油机完全停熄。只要截流阀上的控制旋钮不是锁在开启位置，关掉钥匙开关就可以使柴油机停车。如果使用电动截流阀上的控制旋钮，按逆时针方向将旋钮转到头可使柴油机停车。柴油机完全停车以前不能用钥匙开关再将截流阀重新打开。 注意：当柴油机停车时决不要将钥匙开关或控制旋钮放在使阀打开的位置或在运转位置上，否则高位油箱将会使柴油流入气缸，从而引起液力锁紧。 4.不要用减压杆使柴油机停车 一些柴油机上装有减压杆。拉起减压杆将顶起进气门或排气门（根据柴油机型号）推杆而使气门打开。由于使用减压杆停车而将推杆顶离推杆座，这样将会使推杆上球座和球头产生很大的磨损。 减压杆只能在起动前作为转动柴油机的辅助手段，或者在调整喷油嘴和气门时使用，而不能用来停止柴油机。 5.任何零件有故障应立即停下柴油机 实际上，在零件出现故障和柴油机损坏前，所有故障现象总会给操作者一些警告的，如机油压力突然下降、声音不正常等。

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发电机磁场运行的五种方式 励磁是指为发电机提供运行磁场的过程，根据励磁处理方式的不同，有五种方式：他励方式、自励方式、混合式励磁、转子绕组双轴励磁及定子绕组励磁方式。 （1）他励方式：发电机的励磁不是同步发电机本身供给，而是由其他电源供给。 （2）自励方式：发电机的励磁由同步发电机本身发出的交流经整流后供给。 （3）混合式励磁方式:分为同轴直流励磁机他励加串联变压器自串联；同轴直流励磁机他励加励磁变压器自并励；同轴交流励磁机他励加串联变压器自串联。 （4）转子绕组双轴励磁方式:其特点是稳定性高；有功、无功可相互独立调节；引入滑差频率的交流信号加入励磁，可以控制具有转子滑差的运行；事故停机时间短；励磁绕组短路下失磁运行，对转子起了屏蔽作用，使转子涡流产生的损耗减少了约3/4；可承受短时间的冲击负载。但造价高。 （5）定子绕组励磁方式：有光滑转子、有齿的转子、有契形导体短路结构转子、有大功率短路绕组的转子。特点是结构简单、可靠性高、成本低。为解决大容量超高压输电系统出现的无功引起过电压的问题提供了有效的解决办法。

柴油发电机发电机组的启动与运行 ①把燃油开关设在“ON”位置，打开油门。冷机启动时关闭化油器阻风门（停机不久的热机再次启动时可不关阻风门，以防燃油过多造成难以启动）；将化油器节气门适当关小；把柴油机点火开关设置在"RUN”位置。 ②人力启动方法：用左手固定机组，右手拉启动轮手柄，稍微拉动拉绳，当感到启动爪已经旋出接触到启动盘共同曲轴旋转时，则用力向上快速拉动启动轮手柄，正常情况下，即可将机组启动。 ③电启动方法：将点火钥匙转至“电启动（START)”位置，即可启动；启动成功后，松开点火开关，使其靠自身弹簧的弹力自动回转到“运转（RUN)”位置。但应注意，启动电机每次运转的时间不宜超过10S，如一次启动不成功，应间隔1min后再次启动。如连续三次启动不成功，应检查原因。 ④机组启动后，使启动手柄借助回弹启动器自身的弹力自动向收到启动盘上，不允许在机组工作时再拉启动轮，以防启动机构损坏，机组启动后逐渐开大阻风门，使柴油机在低速状态下运行2~3min，使润滑油能均匀地布在各摩擦表面上。 ⑤使节气门处在自由调整状态，机组正常运转，调节面板上自动调压旋钮将电压调整到标准状态，将输出开关拨至“ON”位置，此时机组对外输出供电。 ⑥机组在运转过程中，一定要使用空气弗列加滤清器；不准乱动机组上的各零部件，更不要在运转中拧下机油油标尺检查油位和添加燃油，以防产生意外事故。 ⑦机组必须在通风良好的条件下使用，防止废气排放不畅造成其工作条件恶化和操作人员废气中毒现象发生。 ⑧停机。 机组需要停止工作时，先卸去用电负荷，关闭控制箱输出开关、使机组空载运转1~2min以适当降低机组温度，然后将点火开关转至“停机(OFF)”位置即可停止， 关闭油箱开关。不允许带负载停机，否则会造成热量集中，损伤柴油机。当柴油发电机组停机不久尚未完全冷却时，切记不能用手触摸热柴油机及消声器部位，以防灼伤；热机不能马上包装入箱，必须完全冷却后收存，以免余热酿成火灾；不允许关阻风门停机，避免进油过多，造成再次启动困难，或残油积沉生垢结胶堵塞油路。

应急柴油发电机的选择 如何选择发电机组 1.应急柴油发电机的选择 应急柴油发电机主要用于重要场所，在紧急情况或事故停电后瞬间停电，通过应急发电机组迅速恢复。 应急柴油发电机的工作有两个特点： 第1个特点是作应急用，连续工作的时间不长，一般只需要持续运行几小时（≤12H）； 第2个特点是作备用，应急发电机组平时处于停机等待状态，只有当主用电源全部鼓障断电后，应急柴油　发电机组才起动运行供给紧急用电负荷，当主用电源恢复正常后，随即切换停机。 （1） 应急柴油发电机发电机容量的确定 应急柴油发电机组的标定容量为经大气修正后的12h标定容量，其容量应能满足紧急电总计算负荷，并按　发电机容量能满足一级负荷中单台 容量电动机起动的要求进行校验。应急发电机一般选用三相交流　同步发电机，其标定输出电压为400V （2） 应急柴油发电机组台数的确定 有多台发电机组备用时，一般只设置1台应急柴油发电机组，从可靠性考虑也可以选用2台机组并联进行　供电。供应急用的发电机组台数一般不宜超过3台。当选用多台机组时，机组应尽量选用型号、容量相同，调压、调速特性相近的成套设备，所用燃油性质应一致，以便进行维修保养及共用备件。当供应急用的　发电机组有2台时，自起动装置应使2台机组能互为备用，即市电电源故障停电经过延时确认以后，发出　自起动指令，如果第1台机组连续3次自起动失败，应发出报警信号并自动起动第2台柴油发电机。 （3） 应急柴油发电机的选择 应急机组宜选用高速、增压、油耗低、同容量的柴油发电机组。高速增压柴油机单机容量较大，占据空　间小；柴油机选用配电子调速装置，调速性能较好；发电机宜选用配无刷励磁同步电机，进行较可靠，故障率低，维护检修较方便；排烟管出口宜装设消声器，以减　小噪声对周围环境的影响。 （4） 应急柴油发电机组的控制 应急发电机组的控制应具有快速自起动及自动投入装置。当主用电源故障断电后，应急机组应能快速自　起动并恢复供电，一级负荷的允许断电时间从十几秒至几十秒，应根据具体情况确定。当重要工程的主　用电源断电后，首先应以过3-5S的确定时间，以避开瞬时电压降低及市电网合闸或备用电源自动投入的　时间，然后再发出起动应急发电机组的指令。从指令发出、机组开始起动、升速到能带全负荷需要一段　时间。一般大、中型柴油机还需要预润滑及暖机过程，使紧急加载时的机油机油压力、机油温度、冷却　水温度符合厂品技术条件的规定；预润滑及暖机过程可以根据不同情况预先进行。例如军事通信、大型　宾馆的重要外事活动、公共建筑夜间进行大型群众活动、医院进行重要外科手术等的应急机组平时就应　处于预润滑及暖机状态，以便随时快速起动，尽量缩短故障断电时间。 应急机组投入进行后，为了减少突加负荷时的机械及电流冲击，在满足供电要求的情况下，紧急负荷 按时间间隔分级增加。根据 标准和 军用标准规定，自动化机组自起动成功后的首次允许加载　量如下：对于标定功率不大于250KW者，首次允许加载量不小于50％标定负载；对于标定功率大于250KW者　，按厂品技术条件规定。如果瞬时电压降及过渡过程要求不严格时，一般机组突加或突卸的负荷量不宜　超过机组标定容量的70％。 2、常用柴油发电机组的选择 某些柴油发电机组在某段时间或经常需要长时间连续地进行，以作为用电负荷的常用供电电源，这类发　电机组称为常用发电机组。常用发电机组可作为常用机组与备用机组。远离大电网的乡镇、海岛、林场　、矿山、油田等地区或工矿企业，为了供给当地居民生厂及生活用电，需要安装柴油发电机，这类发电　机组平时应不间断地进行。 国防工程、通信枢纽、广播电台、微波接力站等重要设施，应设有备用柴油发电机组。这类设施用电平　时可由市电电力网供给。但是，由于地震、台风、战争等其他自然灾害或人为因素，使市电网遭受破坏　而停电以后，已设置的备用机组应迅速起动，并坚持长期不间断地进行，以保证对这些重要工程用电负　荷的连续供电，柴油机的 经济运行状态是在标定功率的75％-90％之间。个别用电量大，输电距离远的工程可选　用高压发电机组。 3、柴油发电机组的订货要求 在作好上述各项选择后、柴油发电机组的订货一般应标明以下内容： （1） 机组的型号、额定功率、额定频率、额定电压、额定电流、相数、功率因素和接线方式等。 （2） 对机组自动化功能和性能的要求。 （3） 对柴油机，发电机和控制屏的结构、性能、安装尺寸的要求。 （4） 对机组的并联运行要求：同时购买多台机组，是否要求并联进行，如需要并联进行，还应提出是　否需要提供并行所需的测量仪器和装置。 （5） 对机组的附属设备要求：国内许多厂商把冷却水箱（散热器）、燃油箱、排气消声器、蓄电池等　也算作附属设备，订货时容许提出安装的有些要求。

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