柴油發(fā)電機(jī)組原理
概述
在通信系統(tǒng)中，一旦市電中斷，一般都是靠蓄電池放電來(lái)保整流器或者UPS等設(shè)備不間斷供電。但是電池的容量是有限的，如果停電時(shí)間較長(zhǎng)，勢(shì)必會(huì)有掉電的危險(xiǎn)，所以要提供一些后備電源，以保供電安全。目前，至常用的后備電源是柴油發(fā)電機(jī)組。
柴油發(fā)電機(jī)組
柴油發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)而言之，就是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而輸出電能的設(shè)備。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
一、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)原理
在汽缸內(nèi)，潔凈空氣與高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積膨脹，推動(dòng)活塞下行，成為“作功”。各汽缸按順序依次作功，作用在活塞上的推動(dòng)經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
四沖程的工作過(guò)程
2 進(jìn)氣沖程：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)，目的是吸入新鮮空氣為燃燒作好準(zhǔn)備，此時(shí)進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉?；钊竭_(dá)下止點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門關(guān)閉。活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門關(guān)閉，進(jìn)氣沖程結(jié)束。
2 壓縮沖程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)上下氣門關(guān)閉，氣缸內(nèi)空氣受壓縮，溫度、壓力增加，為燃燒提供條件，活塞到達(dá)上此點(diǎn)時(shí)壓縮沖程結(jié)束。
2 膨脹（作功）沖程：在壓縮沖程結(jié)束前，噴油器將燃油噴入氣缸，與空氣混合形成可燃?xì)怏w并自燃，產(chǎn)生高溫、高壓推動(dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而作功，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)壓力下降，直至排氣門打開(kāi)。
2 排氣沖程：作功結(jié)束后，氣缸內(nèi)的氣體已成為廢氣，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，排氣門打開(kāi)，進(jìn)氣門關(guān)閉，活塞將廢氣排除氣缸，到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣沖程結(jié)束。
柴油機(jī)通過(guò)改變氣缸內(nèi)柴油和空氣的比例來(lái)達(dá)到調(diào)整功率的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速固定時(shí)，又跟單位時(shí)間內(nèi)柴油供應(yīng)量大小、柴油燃燒性能的好壞等因素有關(guān)。向氣缸內(nèi)多噴油，功率增加，當(dāng)油量多到數(shù)量后，由于氧氣不足，排氣開(kāi)始冒黑煙，如再繼續(xù)增加油量，冒煙加重，但功率仍可少許增加，達(dá)到至大功率后，再多噴油，功率下降。
二、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)
柴油機(jī)總體結(jié)構(gòu)一般由以下幾大系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成：機(jī)體、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)。
機(jī)體組件：包括機(jī)體（氣缸—曲軸蓋）、氣缸、氣缸蓋和油底殼等。這些零件構(gòu)成了柴油機(jī)骨架，運(yùn)動(dòng)件和輔助系統(tǒng)都支承在它上面。
曲軸連桿機(jī)構(gòu)：氣缸內(nèi)燃燒氣體的壓力推動(dòng)曲軸連桿機(jī)構(gòu)，并將活塞的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。主要部件有：活塞、連桿、曲軸、飛輪等。
配氣機(jī)構(gòu)：適時(shí)向氣缸內(nèi)提供新鮮空氣，并適時(shí)的排出氣缸中燃料燃燒后的廢氣。它由進(jìn)氣門、排氣門、凸輪軸及其傳動(dòng)零件組成。
燃油系統(tǒng)：燃料供給系統(tǒng)是按照內(nèi)燃機(jī)工作是所要求的時(shí)間，供給氣缸適量的燃料。它由燃油箱、燃油濾清器、油泵、噴油器等組成。
潤(rùn)滑系統(tǒng)：潤(rùn)滑系統(tǒng)是向柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)機(jī)件的摩擦表面，不斷提供適量的潤(rùn)滑油。它由機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油散熱器等組成。
調(diào)壓閥
冷卻系統(tǒng)：適當(dāng)冷卻在高溫下工作的機(jī)件，使柴油機(jī)保持正常的工作溫度。它由水泵、散熱器、水套、節(jié)溫器、風(fēng)扇等組成。
啟動(dòng)系統(tǒng)：以外力轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)曲軸，使內(nèi)燃機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的裝置。由蓄電池、啟動(dòng)馬達(dá)等組成。
電磁線圈及保持線圈通電，鐵心移動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿擺動(dòng)，使啟動(dòng)機(jī)的齒輪與飛輪齒圈嚙合，鐵心繼續(xù)移動(dòng)接通直流電動(dòng)機(jī)電路開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)工作，直至柴油機(jī)啟動(dòng)。
三、柴油發(fā)電機(jī)的使用與維護(hù)
運(yùn)轉(zhuǎn)前檢查
2 外觀檢查：發(fā)動(dòng)機(jī)外部是否有損，缺件，螺絲是否松動(dòng)，發(fā)電機(jī)輸出線或控制線是否損傷松動(dòng)。
2 燃料系統(tǒng)：1、燃油量是否足夠，配線配管是否有沒(méi)有漏油或管件松動(dòng)（等），排除燃油系統(tǒng)中的空氣；2、潤(rùn)滑系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油是否足夠。
2 冷卻系統(tǒng)：冷卻散熱器的水量是否足夠。
2 蓄電池：電壓是否正確，接頭有無(wú)松動(dòng)。
2 排氣系統(tǒng)：消音器有無(wú)破損、排氣管安裝是否牢固。
2 機(jī)組四周不可存放易燃物及雜物。
2 發(fā)電機(jī)室通風(fēng)是否良好。
運(yùn)轉(zhuǎn)中請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)
2 AC電流表：表針指示是否正常，切換電流切換開(kāi)關(guān)，測(cè)量各相序間之間相電流值，各相序間相差至好不要超過(guò)10%
2 AC電壓表：表針指示的電壓是否正常。
2 油壓表指示的油壓是否在正常范圍。
2 水溫表指示的水溫是否在正常70℃—95℃范圍。
2 轉(zhuǎn)述表：引擎的轉(zhuǎn)數(shù)是否適當(dāng)。
2 發(fā)電機(jī)引擎有無(wú)異常的聲音或振動(dòng)。
2 煙色是否無(wú)色或淺貨色。
2 應(yīng)根據(jù)廠家說(shuō)明書所規(guī)定的要求選擇機(jī)油的質(zhì)量等級(jí)和粘度等級(jí)。
2 要注意使用中機(jī)油顏色、氣味變化，有條件的可以定期檢查機(jī)油各項(xiàng)性能指標(biāo)。一旦發(fā)現(xiàn)顏色、氣味以及性能指標(biāo)有較大變化，應(yīng)及時(shí)更換機(jī)油，不應(yīng)教條地照搬換油期限。
2 加注機(jī)油要注意適量，油量不足會(huì)加速機(jī)油變質(zhì)，而且會(huì)因缺油而引起零件的燒損；機(jī)油加注過(guò)多，不僅會(huì)使內(nèi)燃機(jī)油消耗量增大，而且過(guò)多的內(nèi)燃機(jī)油容易竄入燃燒室內(nèi)，惡化混合氣的燃燒。
2 要定期檢查清洗機(jī)油濾清器，清理油底殼中的臟雜物。
2 要避免不同牌號(hào)的內(nèi)燃機(jī)油混用，以免相互起化學(xué)反應(yīng)。
2 柴油的使用要符合季節(jié)要求，應(yīng)根據(jù)至低氣溫來(lái)選用不同牌號(hào)的輕柴油。一般要求柴油的凝點(diǎn)應(yīng)低于當(dāng)?shù)丶竟?jié)至低氣溫5℃。正確選用柴油牌號(hào)，可以避免在低溫下析出結(jié)晶而造成油路堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。
2 當(dāng)柴油中含有水分時(shí)，不僅會(huì)使金屬銹蝕，冬季使用時(shí)，還會(huì)因結(jié)成冰粒堵塞濾清器，影響發(fā)動(dòng)機(jī)供油。因此，在使用中須注意防止混入水分。
2 不用牌號(hào)柴油可摻兌使用，如當(dāng)月至低氣溫為0℃，不宜使用0號(hào)輕柴油，但可將0號(hào)輕柴油與低凝點(diǎn)輕柴油（-10號(hào)以下）按比例摻兌。不能摻入汽油，柴油中若有汽油存在，發(fā)火性能會(huì)顯著變差，導(dǎo)致不易啟動(dòng)，甚至無(wú)法啟動(dòng)。
2 盡量使用防凍液，因?yàn)榉纼鲆翰粌H有防凍的作用，還有防腐蝕、沸點(diǎn)高、防水垢的有點(diǎn)。
2 有水加熱器的機(jī)組，在環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)加熱器，一遍于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
2 正常關(guān)機(jī)：當(dāng)市電恢復(fù)供電或試機(jī)完后，應(yīng)先切斷負(fù)荷、空載運(yùn)行3-5min，再關(guān)閉油門停機(jī)。
2 故障停機(jī)：當(dāng)出現(xiàn)油壓低、水溫高、轉(zhuǎn)速高、電壓異常等故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)或手動(dòng)停機(jī)。
2 緊急停機(jī)：當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過(guò)高（飛車）或其它有發(fā)生人身事故或設(shè)備危險(xiǎn)情況時(shí)，應(yīng)立即切斷油路和（進(jìn)）氣路緊急停機(jī)。
2 故障或緊急停機(jī)后應(yīng)做好檢查和記錄，在機(jī)組未排除故障和恢復(fù)正常時(shí)，不得重新開(kāi)機(jī)運(yùn)行。
發(fā)電機(jī)大多采用同步發(fā)電機(jī)。
2 同步發(fā)電機(jī)由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。將同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用“電磁感應(yīng)”原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。
交流發(fā)電機(jī)工作原理
在定子槽里放著三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的繞組AX、BY、CZ（A、B、C為繞組始端，X、Y、Z為繞組末端）。三個(gè)繞組的空間位置互差120°電角度。當(dāng)柴油機(jī)拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁機(jī)輸出的直流電流流入轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)切割三相繞組，產(chǎn)生三個(gè)頻率相同、幅值相等、相應(yīng)差為120°的電動(dòng)勢(shì)。
交流發(fā)電機(jī)方框圖
交流發(fā)電機(jī)的運(yùn)作方法
柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主轉(zhuǎn)子上的剩磁在主定子產(chǎn)生一個(gè)小交流電壓，此電壓被AVR整流為直流并加在勵(lì)磁定子上；勵(lì)磁定子產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又使勵(lì)磁轉(zhuǎn)子感應(yīng)出交流電壓，通過(guò)旋轉(zhuǎn)整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?，提供給主轉(zhuǎn)子；此時(shí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)更大的磁場(chǎng)，其交流電壓也更高；通過(guò)上述過(guò)程的不斷循環(huán)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓趨近額定電壓時(shí)，AVR開(kāi)始限制通向勵(lì)磁定子的電壓，從而使發(fā)電機(jī)輸出保持恒定。
發(fā)電機(jī)使用的注意事項(xiàng)
2 發(fā)電機(jī)切勿受潮。
2 應(yīng)避免金屬塵屑、水滴塵土、酸堿性氣體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。
2 發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)應(yīng)通風(fēng)正常，以防因線圈過(guò)熱造成絕緣破壞。
2 注意發(fā)電機(jī)軸承的溫度，正常情況下不應(yīng)超過(guò)55℃。
