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关于柴油发电机组的技术探讨 一、柴油发电机组主要参数 当前,性能优良的柴油发电机是一个功能完善、功率容量范围大、对环境和场地条件要求低、安装使用方便的小型发电设备。其使用相对广泛,输出容量从数KVA到数兆VA。柴油发电机组主体主要由发动机、发电机和控制系统三部分组成。其中与现代柴油发电机组配套的同步交流发电机由于性能及结构的特点，普遍采用自励恒压型,通常选用自激式同步交流发电机和PMG永磁式激励式同步交流发电机。发电机组包括以下几项主要性能参数。 电压调整率：在负载功率因数为0.8-1、负载空载至满载变化、从冷机到满机及转速下跌4.5%以内等情况下,电压调整率可以控制在±1%以内。 频率调整率：负载从0-范围内变化,频率稳定不变。 随机频率波动：负载处于0-功率之间任何值,随机频率波动率 值±0.25%。 电压波形：电路开路空载, 总波形畸变1.5%,只相平衡负载 总波形畸变5%。 金融业机房一般采用“市电——发电机——UPS”并机系统组成的供电系统。系统中,发电机的负载主要包括UPS、机房专用空调、应急照明、消防电梯等,这些负载启动或运行时都会对发电机产生振荡和干扰。尽管在组成“市电——发电机——UPS”供电系统时,发电机的负载量在其额定输出容量范围内，但在实际情况中，市电中断而发电机投人运行过程中却经常发生工作不稳定，产生多种使“发电机——UPS”系统不能正常工作的现象。 1、负载反馈的波动电压造成发电机输出电压稳定度较差，常出现发电机组输出电压振荡现象。UPS整流器允许的输人电压范围一般在±15%巧或更宽,发电机的输出电压不稳定对其影响较小。 2、UPS整流器的输人谐波造成多个过零点。 3、发电机的频率（转速）振荡一般情况下，频率振荡比电压、电流振荡范围小，但影响比较大，导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内，由于负载有规律地忽大忽小，造成发电机组工作也忽强忽弱，加剧机组振动，加速机械磨损,甚至引起机件严重损坏。频率振荡明显的特征之一，即柴油机工作噪声有规律地忽大忽小，因此必须引起高度重视。 4、工作不正常空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生±Hz频率漂移,造成UPS频繁切换。当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时，UPS由蓄电池供电,而发电机在无UPS负载时恢复正常，随即UPS又自动投人，这样交错进行。频率漂移会对UPS正常运行产生两方面影响。一方面是不能旁路，另一方面是电池寿命缩短。 二、发电机运行不稳定原因分析 在“市电——发电机——UPS”供电系统中，UPS电路结构决定了其输人非线性的特性。典型的是传统双变换在线式UPS，由于其输人端AC/DC变换器是整流滤波电路，它的输入电流是脉动电流，不仅输入功率因数低（0.7一0.8），还包括大量的高次谐波电流（30%一40%）。低输人功率因数和谐波电流都会通过发电机定子线圈的感性内阻，由于发电机组定子线圈内阻大于电力变压器的短路阻抗，因此发电机更易受到非线性负载的影响,即在同样的负载电流波形失真度（THDI）情况下，其电压波形失真度（THDI）大于变压器。同时的谐波电流使发电机损耗明显增大（磁滞损耗正比于电流频率,涡流损耗比于电流频率的平方及导线的电流趋肤效应），并使得发电机的输出电压波形失真度明显增大，严重影响发电机的正常工作。 此外，负载的阶跃变化、UPS前端滤波器提供的容性电流都是造成发电机组不能正常工作的主要原因。 三、发电机组的使用与维护 为确保发电机组的运行,日常运行维护和快速的故障排除至关重要。根据发电机组的不同,维护和检修的内容、步骤、方法有所区别，一般应按照发电机组保养要求和本单位制定的维护计划进行。 (1)定期检查项目定期测量发电机电池组的电压及内阻情况,并进行记录定期检查空气过滤器、冷却液位、驱动皮带、排烟系统、燃油液位、机油液位、各种控制器及工作环境等情况。 (2)须按照发电机组保养要求及时更换机油、三滤、启动电池及冷却液。 (3)定期由供应商对发电机组进行检测,并出具报上口 (4)定期(至少一个季度一次)进行发电机组空载、带载测试。 针对柴油发电机组出现的故障，应该有步骤有目的地进行检查与分析，切不可盲目检查，胡乱拆卸。应根据故障的异常征兆、迹象、响声、出现时机、变化规律来寻找故障产生的部位，从原理与结构层面进行细致的分析推理，做出正确判断来寻找产生故障原因。查找故障时,应从简到繁、由表及里,按系统部位分段分步骤进行。
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随着国内技术进步、材料品质的，柴油发电机日益向大马力、重负荷方向发展需要。较之以往柴油发电机对其各工作机构系统以及运动部件可靠性的要求也相应提高。其中润滑系统的技术状况就直接影响发电机的动力性、经济性、耐用性和使用可靠性。润滑系统的工作不正常，可加速个部零件的早期磨损，或造成机件或发电机总成的损坏直至报废等严重的机械事故。下面康明斯公司结合具体工作，试对柴油发电机润滑系统统的常见故障加以分析。
1. 机油压力忽高忽低。发电机在刚启动到温度正常时机油压力也随之正常。转速高时高，转速低时略低也属正常。压力忽高忽低、机油压力表指针反复摆动属不正常故障现象。应从以下几方面着手分析处理。（1）油量不足，通过机油尺可以发现。当发电机启动时，油压正常，随后下降到0.1MPa以下，中高速运转时压力又会上升一点，一会随着温度的升高，机油压力会降的更低。（2）机油粘度过大过脏，使机油集滤器部分堵塞。随着油门的变化，机油压力表的表针也上下摆动。此时应及时清洗油道。机油集滤器和粗、细滤器、更换机油。（3）机油限压阀或旁通阀压力弹簧形变或折断、开闭失常，也能造成机油压力的忽高忽低，应及时的应对修理。
2. 机油消耗量增加。柴油发电机在正常运转时机油的消耗量相当于柴油消耗量的1%～1.5%，为0.7～3.7克/千瓦.小时。超过此标准则视为过量消耗。一般机油过量耗损的原因应从以下几方面着手分析处理。（1）漏机油。曲轴前后油封损坏漏油；油管、油箱、机油弗列加滤清器、机油散热器、增压器油封油管漏油；油底壳与机体、油管接头、正时齿轮室与缸体等结合密封不严而漏油，使机油消耗量增加。（2）机油参与了发电机的燃烧。就是我们常说的烧机油。由于活塞环过度磨损，活塞环边隙、侧隙、背隙、开口间隙过大；活塞环失去弹力，或因积炭烧结卡死在环槽内；刮油环油孔道堵塞；此时伴有排气管有大量的蓝色浓烟冒出，且冷车时有金属敲击声（敲缸），使机油消耗量过大。（3）曲轴箱通风不畅。发电机工作过程中，使用中应保持曲轴箱通风管的通畅，负压阀片不变形、粘连或装错；通风管不能有急弯；更不能图省事取消通风管而用木塞之类的东西将其堵死。
柴油发电机工作时，各运动零件之间存在一定的相互作用力，并伴随高速的相对运动，零件表面必然要产生摩擦，加速磨损。因此，为了减轻磨损，减小摩擦阻力，延长使用寿命，发电机上都必须有润滑系统。润滑系统在柴油发电机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面。并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦。到减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，提高发电机工作可靠性和耐久性。
柴油发电机润滑系统的功用：润滑作用：将机油不断她供给运动零件的摩擦表面，形成一定的油膜，少零件的摩擦和磨损；冷却作用：润滑油在润滑各摩擦表面的同时，吸收各摩擦表面的熟量，降低各摩擦表面的温度；清洁作用：润滑油在循环流动中，可摩擦表面的磨屑等杂质；密封作用：在运动零件之间、气缸壁上形成的油膜可以高零件的密封效果；防铳作用。在零件表面形成油膜，防止金属机件发生氧化铳蚀；液压作用：可以利用润滑油作液压油；缓冲作用．在运动零件表面形成油膜，吸收冲击小振动。
柴油发电机燃油系统机油的早期变质，消耗量过大；系统压力过高、过低；温度不正常等都是柴油发电机常见的故障在系统的表现形式。及时准确的发现、分析、判断故障在系统中的位置，认真的加以排除，对保障柴油发电机的正常运行，提高使用寿命，充分发挥机械的使用性能至关重要
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1800KW柴油发电机组技术要求 柴油发电机组的首次带载能力：发电机组可首次加载，且电压降≤30%，频率降≤15%； 额定功率(12小时内输出功率）≥ 1600KW； 备用功率(1小时 输出功率）≥1760KW； 额定电压 ： 10.5kV； 额定频率 ： 50Hz±2％ 3相 ； 电压波动范围： +2％ ~ -2％ 电压波形近似于正弦波； 1、柴油发电机组主要技术参数 接线方式：三相 频率：50Hz 功率因数：0.8（滞后） 开机至加载到满载的时间：≤15S 启动间隔：10s以内 稳态电压调整率：<±2.5％ 动态电压调整率：±15％ 电压稳定时间：< 3s 电压波动率：< 1.0％ 频率稳态调整率：±5％ 频率瞬态调整率：±10％ 频率稳定时间：<3s 频率波动率：<1.0％ 大修时间间隔：运行累计30000h以上 机组空载电压整定范围：不小于 95％～105％额定电压。 机组在空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率不大于 5％。 机组操作方式：机组可手动、自动起动。 柴油发电机组需配套预热装置。 起动方式：24V直流电压起动 蓄电池型式：免维护铅酸启动型蓄电池 蓄电池容量：当极端环境温度为-40℃时应能满足连续起动不少于 6 次起动（厂家要对电池容量计算做出详细说明） 充电装置：控制电压范围 18～30V，蓄电池电压低于 18V 时自动接通充电装置，电压高于 30V时，自动切断充电装置，充电装置输入为 220V交流电。充电装置按起动和控制各设一套，充电装置充电市电掉电自动报警。 机组的自动装置、控制、保护、信号、同期调速系统、停机、起动系统均采用直流电源 24V，控制设备、24V蓄电池及充电设备均由柴油发电机组卖方成套提供。 自起动装置应在市电失压一秒内发出市电故障信号，同时发出自起动命令。柴油发电机组应具备连续三次自起动功能，连续三次起动失败，则发出起动失败信号，亦闭锁自起动回路。 机组应装设手动和电动操作紧急停机装置。 2、柴油发动机的主要参数: 柴油发动机各项性能、指标不低于卡特彼勒、奔驰( MTU)、康明斯品牌成熟产品。 型式： 四冲程，直列或者V型排列，不得低于16汽缸，闭式循环水冷却，电喷或电子调速 频率： 50Hz 额定转速： 1500RPM 冷却方式： 水冷却 排量：≥95L 燃油耗量：≦200g/kW.hr 燃油型号：国产#-35 柴油 润滑油量： L/hr 润滑油型号： API CG-4 15W/40 起动方式：电起动 调速方式：电喷/电子 从起动到具备带额定负荷的时间必须小于等于15秒 3、发电机的主要参数 发电机各项性能、指标不低于卡特彼勒、康明斯、法国利莱森玛（LEROY-SOMER）品牌成熟产品。 型式： 三相同步交流发电机 额定电压：10.5kV 额定频率：50Hz 功率因数： 0.8（滞后） 电机效率：≥95% 定子线圈接线：三相四线， Y接线，高电阻接地 绝缘等级：H级 励磁方式：快速反应的励磁系统，并配置 AVR或DSR(数字式自动励磁调节器) 防护等级：IP23 4、控制器 柴油发电机组生产厂原厂数字控制屏（中文显示），各项性能、指标不低于卡特彼勒、奔驰( MTU)、康明斯品牌成熟产品。 控制屏型式：金属外壳喷塑 防护等级：IP41 LCD液晶 按中文，英文双语可切换显示，控制屏符合 通用电器标准。 适合远程监控的通信端口。 自动控制 当市电断电后，其低压母线上电压继电器失压信号送出接点信号到柴油机组，由机组判断，在持续维持3 秒（即延时 3 秒）时，机组可以确认为需要启动，否则不启动，3 秒时间应可调；也可以是收到由 DCS 外来接点输入，机组可以确认为需要直接启动。如果已经确认需要启动，那么应在此后 12 秒内完成自动起动、建立电压、频率达到额定值、机组出口主开关（带电操）自动闭合投入供电的过程。此时柴油发电机组首次加载，首次加载能力不低于柴油发电机组额定容量的 70％；首次加载时，柴油机实际输出功率不应小于发电机初始投入的起动有功功率的2 倍。 市电断电信号到发电机主开关合闸带额定负荷的时间不应超过 15 秒。 12小时内允许超载 10％运行 1 小时， 或在热状态下，能在150％ 额定容量下运行，时间为 60 秒。市电恢复正常后，机组出口主开关人工就地断开，机组延时 2～5分钟停机。 自动控制系统完成包括对保安电源系统开关的监视功能，主要是显示相关开关的状态。
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