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柴油发电机组的构成
柴油发电机组通常由柴油机、附近三相交流同步发电机和控制系统组成。移动式柴油发电机组的柴油机、附近发电机和控制屏(箱)均安装在公共底座上;固定式机组的柴油机和发电机安装在公共底座上,且底座是固定在钢筋混凝土基地上的,而控制屏和燃油箱等设备则与机组分开安装。
柴油机的飞轮売与发电机前端盖轴向采用凸肩定位,连接成一体、附近使柴油机驱动发电机转子运动。同时,为了减小噪声,机组一般需要安装专用消声器;为了减小机组工作时的振动,在柴油机、附近发电机、附近水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处,一般装有减振器或橡皮减振垫。
1.1.1柴油发动机
柴油机是柴油发电机组的动力系统,它的优点是扭矩大、附近热效率和经济性能好,具有较高的供电可靠性和自动化功能,同时在节能和CO2排放上具有优势。但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作时振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时启动困难。
柴油机的基本构成包括机体、附近两大机构(曲柄连杆机构、附近配气机构)和四大系统(柴油机燃料系统、附近润滑系统、附近冷却系统和起动充电系统)。
1.机体
机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气缸体—曲轴箱、附近油底壳、附近气缸套、附近气缸盖、附近气缸垫、附近齿轮室和飞轮壳等组成。
2.两大机构
柴油机的两大机构即曲柄连杆机构和配气机构。
(1)曲柄连杆机构
曲柄连杆机构固定在机体之上,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件(热能转换为机械能)。其组成可分为活塞组、附近连杆组和曲轴飞轮组。其中活塞组由活塞、附近活塞环和活塞销组成、附近而连杆组由连杆、附近连杆螺钉(栓)和连杆轴承构成。曲轴飞轮组则由曲轴、附近飞轮和扭转减振器等组成。
(2)配气机构
配气机构的功能是按柴油发电机工作循外的要求,定时启闭各缸的进排气门,保证混合气或新鲜空气及时充入气缸,在压缩和膨胀过程中,维持燃烧室的密封,并及时排除燃烧后的废气。包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、附近气门座、附近气门导管、附近气门弹簧、附近弹簧座及锁紧装置等件,气门传动组包括凸轮轴、附近正时齿轮、附近挺柱、附近推杆、附近摇臂和摇臂轴等零件。
3.四大系统
四大系统包括进柴油机燃料系统、附近润滑系统、附近冷却系统和启动充电系统。
(1)柴油机燃料系统
柴油机燃料系统的功能是向气缸供给清洁的空气和按柴油机各种工况的要求定时定量地向燃烧室喷入燃油,并将燃烧的废气排到大气中去。
柴油供给系统由油箱、附近输油泵、附近燃油弗列加滤清器、附近喷油泵,喷油器及燃油管路等零部件组成。
(2)润滑系统
润滑系统由机油泵、附近弗列加滤清器、附近压力表、当地温度表、当地冷却器、当地调压阀等组成,基本任务是将一定数量、当地清洁和温度适宜的润滑油送至各摩擦表面进行润滑,主要功能是减磨、当地冷却、当地清洁、当地密封和防锈。
(3)冷却系统
根据冷却介质的不同,冷却系统通常分为两种类型风冷系统和水冷系统,对应的有空冷发动机和液冷发动机。
(4)启动充电系统
柴油发电机在静止状态下,用外力推动曲轴,使柴油发电机开始运转的全过程称为启动,完成启动所需的装置称为启动系统。常见的启动方式有人力启动、当地发动机启动、当地压缩空气启动和辅助柴油机启动。
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柴油发电机机械故障预兆和处理
柴油发电机在运行中出现机械故障,轻则造成基础件损坏,重则导致重大机械事故的发生。通常情况下,柴油发电机发生故障前,其转速、声音、排气、水温、机油压力等方面会表现出某种异常迹象,即故障预兆特征。所以操作人员应根据预兆的特征迅速做出正确判断,果断采取措施,避免事故发生。
1、“飞车”故障预兆特征“飞车”前,柴油发电机一般都会出现冒蓝烟、烧机油或转速不稳现象。
处理措施:一是关油门停止供油,并踏下制动器;二是堵塞进气管,切断空气的进入;三是迅速松开高压油管停止供油;四是车用柴油发电机行走中可用高挡重负荷(制动),使发动机因扭气不足而熄火。
2、粘缸故障预兆特征
粘缸一般在 柴油机 严重缺水的情况下发生,粘缸前发动机运转无力,水温表指示超过100℃,往机体上滴几滴冷水,有“嘶嘶”的响声,并冒白烟,水滴很快蒸发。
处理措施:怠速运转一段时间或熄火摇转曲轴帮助冷却,使水温降至40℃左右,再缓慢加入冷却水。注意不要立即加冷却水,否则会导致机件因局部温度突然下降过快而变形或产生裂纹。
3、捣缸故障预兆特征
捣缸属破坏性较大的机械故障,除气门落缸引起捣缸外,大多是由于连杆螺栓松退引起的,连杆螺栓松退或拉伸后,连杆轴承配合间隙增大,这时在曲轴箱部位可听到“嗒嗒”的敲击声,敲击声由小变大, 连杆螺栓完全脱落或折断,连杆及轴承盖甩出,打破机体及有关零件。
处理措施:立即停机检修,更换新件。
4、烧瓦故障预兆特征
柴油机工作中转速突然降低,负荷加重,发动机冒黑烟,机油压力下降,曲轴箱内发生“唧唧”的干摩擦声。
处理措施:立即停机,拆盖检查连杆轴瓦,查明原因,维修更换。
5、断轴故障预兆特征
当柴油机曲轴轴颈轴肩处因疲劳产生隐性裂纹时,故障征兆尚不明显,随着裂纹的扩大加重,发动机曲轴箱内发生沉闷的敲击声,转速变化时敲击声加重,发动机冒黑烟,不久,敲击声逐渐增大,发动机产生抖动,曲轴断裂,随即熄火。
处理措施:发现预兆立即停机检查,发现裂纹应及时更换曲轴。
6、拉缸故障的前兆特征
排气管严重冒黑烟而突然熄火,曲轴不能转动。此时不能再启动柴油机进行工作,而应查明原因并加以排除。
处理措施:
(1)早期发现拉缸时应首先加大气缸滑油注油量。如过热现象没有改变,可采取单缸停油、降低转速、加快活塞冷却等措施,直到过热为止。
(2)当发现拉缸时,必须迅速降低转速,然后停车。继续增加活塞冷却,同时进行盘车。
(3)如因活塞咬死而不能盘车时,可待活塞冷却一段时间后,再行盘车使之活动。
(4)当活塞咬死的情况比较严重时,可向气缸内注入煤油,待活塞冷却后撬动飞轮或盘车。
(5)吊缸检查时,应将活塞与缸套表面上的拉缸痕迹用油石仔细磨平。损坏的活塞环必须换新。若活塞和缸套损坏严重,应予以换新。
(6)活塞装复时,必须仔细检查气缸上的各注油孔注油是否正常。若活塞和气缸套均换新,则在装复后应进行磨合,磨合时应从低负荷开始逐渐地加负荷并连续运转。
(7)如拉缸事故不能修复或不允许修复时,可采取封缸方法继续运行。
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发电机管理中的3个有用细节
故障背景:2017年5月20日该轮靠泊印度洋留尼旺岛,锅炉发生点火故障,于是发电机换用轻柴油。换油后不久,发现发电机上的燃油管有滴漏,当时忙于处理锅炉问题,为减少柴油损失,当即关闭了停车状态的一号和三号发电机燃油进出管路的相关阀门。
故障现象:第二天船舶离港时,当班轮机员凌晨4点打给我,说一号发电机不能并车,三号发电机能并车但只能承担150 KW,再加负荷就加不上去。我立即下机舱,检查发电机相关情况,滑油、冷却水各项参数未见明显异常。我尝试向三号发电机手动转移负载,多次手动调节调速器以增加燃油供油量,但负荷没有变化。尝试一号发电机并车,自动与手动并车都未成功,一号发电机显示频率过高。
打开三号发电机保护盖检查高压油泵,油泵齿条拉杆均能自由活动,油尺刻度指示在较大值,排除了油泵的问题,再检查相关管路,发现有个进油阀处于关闭状态,当即慢慢全开燃油阀,三号发电机立即加载到500KW,负荷转移正常。
注意力再转向一号发电机,发现一号发电机类似的进油阀也未打开,当即打开进油阀,并再次尝试并车,但还是并车失败。到港时一号发电机是正常使用的,频率、转速,负荷的转移各项指标都正常,怎么突然就转速过高了呢?
故障措施:三号发电机正常之后,我全部精力集中在一号发电机不能并车的问题上,之前发电机转速感应器出现过速度显示的问题,所以首先还是考虑转速感应器故障,怀疑有可能是感应器脏了或者跟飞轮的间隙超标。该发电机有两个pick-up(转速感应器),一个用于机旁控制屏显示,一个用于发电机控制系统。当即取出两个感应器,其中一个确实脏了,擦拭干净后,检查了速度感应器的阻值,确认正常,重新装回,调整好间隙,重新启动发电机,转速还是过高--950RPM。
排除了转速感应器的问题,那么故障就应该在机械部分。检查高压油泵,调节拉杆活动正常;检查调速器,该调速器品牌是Regulateurs Europa,型号1102V-4G-25R。发现调速器上的手动速度调节旋钮卡住了,很难转动,联想到二管轮的交接班记录,提示该调速器的同步马达(下图中的021)不是原装备件,当时由于缺少原装备件,用的是上个管理公司遗留下来的其他制造商备件。拆下同步马达,与近期在新加坡刚接收到的原装备件对比,发现两个同步马达参数不一致:非原装备件,制造商Woodward,电压24V,转速2000 RPM,功率5瓦;原装备件,制造商Groschopp,电压24V ,转速2700RPM,功率2瓦,电流0.25A。进一步拆开非原装同步马达,发现马达的塑料齿轮磨损,不能转动。
换上新的同步马达,启动发电机,调节手动转速旋钮,使转速达到916RPM, 待发电机转速稳定后尝试并车,发电机可以成功并车。但是又出现个新问题,并车后一号发电机功率并未提高,相反地,出现逆功率跳闸的现象,几次尝试都是如此。我决定让三管轮在并车屏上尝试并车,我与电机员在发电机旁观察,双方用对讲机联系,发现当发电机并车成功后,调速器速度控制旋钮被同步马达向逆时针方向旋转导致柴油机减速,这与并车后调速器的正确动作恰恰相反,正常情况下,调速器速度控制旋钮应该顺时针方向旋转使柴油机加速从而增加本机承载负荷能力,维持转速稳定。查找到问题症结后,我们再对比同步发电机马达的电压与电流情况、查找相关发电机电线接线图纸,发现一号发电机相关接线控制板亦与原厂图纸一致,这说明接线未曾改动过。于是我们改变同步马达背后的接线,将其对调,再次启动发电机,并车成功,负荷转移顺畅,问题解决。
经过该事件,发现以下几点在未来的轮机管理工作中值得引起注意:
启动发电机之前,一定要检查相关管路系统,之前做出过状态改变的相关阀门,一定要及时设置好。交接班工作一定要交接清楚,不能有遗漏;
该事件的起因在于启动发电机之前没有将关闭的燃油阀打开,该轮经过几任管理公司管理,燃油管路的阀门老化,在全关时仍然存在些许燃油泄漏,造成一号发电机启动时,能正常启动,调速器在燃油量不足的情况下加大油门以保持额定转速,但同步马达因为调速器不正常动作导致里面的齿轮损坏,造成了同步马达卡死,以至于发电机转速达到950RPM 后不能减速。这一点在发电机的管理工作中一定要考虑到;
不同管理公司的备件采购途径不一样,存在大量第三方生产的备件,与原厂备件相比,有些参数都不一致,有些即使铭牌上参数一致,但物理尺寸却不一致。这给轮机员维护保养时带来了诸多不便。主管轮机员在接受备件时一定要仔细核对,避免到使用时陷入被动;即使是原装件,电器要考虑正负极性,机械要考虑左旋右旋。