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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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永磁同步风力发电机的原理和前景 　　我国风能资源非常丰富，可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示，我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦，海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中，“三北”地区（华北、东北和西北）以及东南沿海地区、沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度，与电力负荷则呈逆向分布。 “十三五”时期，我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大，出于电网考虑，风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露，2020年陆地风电的成本将与煤电持平，之后风电将逐步脱离 补贴，“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机，实现了发电机低成本制造，使机组极易实现低电压穿越，在国内处于技术领先水平。 永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注，并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。 （1）基本原理 永磁同步风力发电的基本原理，就是利用风力带动风力机叶片旋转，拖动永磁同步发电机的转子旋转，实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似，只是所采用的发电机为永磁式发电机，转子为永磁式结构，不需外部提供励磁电源，提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的，把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，实现风力发电的并网，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。 （2）技术特点 随着科学技术的发展和更新，由于永磁材料性能和电力电子装置的改善，永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。 采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点：1）永磁同步发电机系统不需要励磁装置，具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点；2）变速运行范围宽，即可超同步运行也可以亚同步运行；3）转子无励磁绕组，磁极结构简单、变频器容量小，可以做成多极电机；4）同步转速降低，使风轮机和永磁发电机可直接耦合，省去了风力发电系统中的齿轮增速箱，减小了发电机的维护工作并降低噪声，使直驱永磁风力发电机系统。 （3）适用场合 1）在电力供应匮乏、交通不便、燃料短缺，但是风力资源丰富的地区，可以解决部分用电问题，如为高速公路照明设备提供电源等；2）在单机容量比较小的风场，永磁同步发电系统能够并网发电；3）为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户，提供电力。

柴油发电机组的拆卸原则和技术要求 1.拆卸原则 为防止各种意外情况发生，保证拆卸顺利进行，在拆卸时要遵循以下原则： ①了解和掌握柴油机及其各部件的结构和工作原理。 ②拆卸时要考虑到修理和装配，对于无技术资料和说明书的柴油发电机，在拆卸时一定要对拆卸部件的力矩等做好记录，例如喷油提前角、气门间隙、拧下连杆螺丝的力矩、拆缸盖螺丝的力矩、各部件在拆卸前的相对位置等，以备装配和排除故障时使用。 ③不要随意扩大修理范围。 ④遵循规定的拆卸原则。 2.技术规则 为了保证拆卸工作顺利进行，防止发生人员伤亡、工具器材损坏以及机件变形、锈蚀和错乱返工等，应遵循以下技术规则： ①使用工具要恰当。在拆卸时一定要用柴油发电机专用工具，一般不用活动扳手；在扭紧和拆卸螺丝时，力矩要适当，加长杆一般不要用，防止扭断螺栓；在拆卸时用力要均匀，防止用力过大造成部件损坏。 ②防止事故和损伤。不能拆下的部件不要硬拆，要了解该部件的具体结构；拆卸范围不要任意扩大，要根据修理的内容及项目确定，能不拆卸的尽量不拆；拆下来的部件要放置有序，不可乱放在一起：长时间不能修好的零件要作防锈处理；拆下的精密偶件要成对放好。 3.柴油发电机拆卸的一般技术要求 柴油发电机拆卸并不难，但应遵循一定的要求。例如在拆缸盖螺丝时，一定要按对角从外向里逐步拆解，并分2～3次进行。拆缸盖螺丝时不要待一个螺丝拆完后再拆第二个，正确的方法应是一个螺丝拧松后，再拧第二个，逐个依次来回拆卸。 ①双头螺丝的拆卸。在拆卸时可用双螺母进行法，一般情况下可不用拆卸。 ②锈螺母的拆卸。对于生锈的螺母，可采用先紧后松的方法进行拆卸，也可用喷灯把螺母均匀加热后再进行拆卸。 ③过盈配合件的拆卸。一般用专用工具进行拆卸。 ④做记号、系标签。这是一项很重要的工作，对于拆卸下的部件，如喷油器、连杆、推杆、挺杆、摇臂、进气门、排气门、气门弹簧、气门锁片、气门卡簧、连杆螺丝、高压油管以及各种垫片等，都要在标签上说明是第几缸的，各种部件之间的相对位置也要说明是第几缸的，因为在柴油发电机运转过程中，各缸的磨损程度均有一定的区别。

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发电机容易产生的问题 该系统不但要求发电机组自动化程度高，更要求发电机必须适应UPS这一非线性负载的特性使其在无市电的情况下保障UPS对负载的可靠供电。 　　 　　但在实际选配和使用发电机过程中经常出现由于发电机容量不足或维护不当等原因，造成市电停电时发电机不能正常工作的情况。如何正确选配金融业机房供电系统中发电机组，如何做好发电机组与UPS的匹配及发电机的使用维护等工作是机房管理人员要特别重视的问题。 一、发电机使用中容易产生的问题 　　 　　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。 　　 　　①不能旁路。在旁路电源的频率和电压处于允许的范围内，UPS的逆变器输出跟踪旁路电源，逆变电源与旁路电源锁相、同步。当旁路电源由发电机提供时，频率会发生快速的变化。当频率变化超出预先设定的极限值时逆变器频率变化就跟不上旁路电源的频率变化。这时静态旁路开关将禁止切换到旁路在这种情况下切换，有可能造成逆变器过流、短路。在这种旁路电源频率无法跟踪的状况下，UPS只会发出警示性告警，逆变器仍继续提供电源给负载。 　　 　　②电池寿命缩短。瞬间的大负载波动可能导致发电机频率产生±5Hz的漂移，这将导致可控硅整流器的驱动信号与输入交流电失去同步，造成整流器关闭。在整流器重新启动进人正常工作期间，UPS转为电池供电，这样过分的放电循环将明显缩短电池寿命，更严重的情形是会将电池能量全部放光，中断输出。

柴油发电机的进、排气系统的作用是什么 进气系统的作用是保证柴油发电机的各气缸在工作时得到充足的新鲜空气和排出燃烧室内燃烧后形成的废气。进排气系统主要由空气滤清器、进气管、排气管、消声器、气缸盖进气道及气缸盖排气道等组成。另外为了提高柴油发电机的输出功率，增压柴油发电机装有增压器，高级增压系统中还装有中冷器等。柴油发电机进、排气系统的结构。本文主要介绍防爆型柴油发电机组的进气和排气系统结构及作用。 一、进气系统 防爆型柴油发电机进气系统由进气管、进气阻火栅栏，空气关断阀及空气滤清器等组成。 1、进气阻火栅栏构造为叠片式，由多块1.2mm厚，51mm宽的不锈钢板叠加在一起制成的一组栅栏，栅栏片与片的间隙≤0.5mm专为熄灭火焰之用。是为了防止柴油机气缸内可能返回的火焰直接通向大气、火焰经它熄灭，不至引燃工作环境的易燃气。为了保证柴油机有足够的进气量，应经常清理栅栏的表面和间隙间的杂质。清理时应保证栅栏间隙不被破坏。空气关断阀是为了而设置的，在柴油机发生“飞车”现象时，用作紧急停车用。在空气关断阀关闭状态下进气被完全切断，在5～10秒内，柴油机即可停止运转。在正常工作状况停机时，要使用停机开关，严禁使用空气关断阀停机。 2、空气滤清器 空气滤清器的作用是滤除掉空气中的杂，以保证清洁的空气进人气缸内。否则会导致气缸套和活塞组零件早期磨损，缩短柴油发电机的使用受命，空气滤清器一般又分为干式滤清器和湿式滤清器。 纸质干式空气滤清器的结构。它不需要加注机油，即可将空气中的杂质滤除，其原理是通过改变空气流动方向或使空气穿过具有微孔的滤芯，以达到净化空气的目的。干式空气滤清器的滤芯一般有金属网状滤芯和纸质滤芯两种。这两种滤芯一般使用150h后，需要滤芯中的杂质。金属网状漶芯取出后应放在汽油中清洗，并用压缩空气吹干。纸质滤芯取出后，一般用手或木棒轻轻敲击其端面，使其吸附在滤芯上的灰尘和杂质脱落。 湿式滤清器壳的底部放置了一定量的机油，其日的是利用机油的黏性吸附进人气缸中空气的灰尘和杂质。目前，进口和国产柴油发电机较多采用的是湿式空气滤清器。 湿式空气滤清器的结构。湿式空气滤清器滤芯所吸附灰尘和杂质较多时，一般可将滤芯放置在汽油中清洗并用压缩空气吹干。更换机油后，再把吹干的滤芯装人空气滤清器。 3、进气管 进气管的作用就是按照柴油机的工作次序，分别供给各缸充足的新鲜空气。进气管一般是用铸铁或铝合金铸造，如图1所示。进气管和排气管分别安装在气缸盖的两侧，如果在一侧装配，会使排气管的高温传给进气管，造成进人气缸内的空气密度减小，影响进气量。同时，为了减小空气的流通阻力，进气管内壁一般要做的比较平整和光滑。 图1 四缸机进气管 二、 排气系统 防爆型排气系统由水夹层排气管、水夹层弯管、水夹层波纹管、废气处理箱和排气阻火栅栏以及补水箱等组成。 1、废气处理箱（如2所示） (1) 水夹层排气管、水夹层弯管和水夹层波纹管，水夹层中的水作为冷却液与柴油机冷却系统联通封闭循环冷却，保证排气管表面温度不超150℃。各部件之间在连接处通过橡胶软管将各水夹层联通，使水夹层形成了一个通畅的循环水路。水夹层波纹管位于柴油机和废气处理箱之间，主要起减震的作用。 (2) 废气处理箱内有排气阻火栅栏、水浴箱和膨胀箱。用以处理由排气管进入的废气。主要用作熄灭废气中的火焰、进一步冷却和洗涤废气，炭烟及溶解废气中的部分有害物质。经过排气阻火栅栏熄灭火焰和水浴处理后的废气经膨胀箱、排气尾管通向大气。 (3) 排气阻火栅栏构造为叠片式，由多块1.2mm厚，51mm宽的不锈钢板叠加在一起制成的一组栅栏，栅栏片与片的间隙≤0.5mm专为熄灭火焰之用。要及时清理栅栏的表面和间隙间的杂质和积炭，以保证排气的畅通。排气阻火栅栏，要做到每天一清理，清理时打开维修门，松动顶紧轮，抽出栅栏，清理两表面上的积炭和杂质，然后将栅栏装回顶紧，关闭维修门并锁住。维修清理时应保证栅栏间隙不被破坏。 (4) 废气处理箱中的水量控制，废气处理箱中的水量约50升，与补水箱连通。废气处理箱中水量的大小由进水浮球阀和水位报警浮球控制，进水浮球阀控制 水位和在水量不足时由补水箱向废气处理箱中补水。水位报警浮球在水位降至 控制水位且补水箱无法正常向废气处理箱中补水时，启动自动保护装置报警并在1分钟内使柴油机自动停机。因此，每次工作前必须将补水箱加满水，在工作中要随时观察补水箱的水位，及时加水保证防爆柴油机工作正常。 (5) 气密封衬垫，在进、排气的管路中，各连接法兰处都夹有密封衬垫，衬垫均采用特制的铜皮包封石棉板制成，具有良好的弹性、拆装时若发现有损坏或失去弹性应予更换，对各处的密封面不许有任何碰伤和划痕。 防爆柴油机排气系统-康明斯发电机组.png 废气处理箱的结构示意图 2、消声器 消声器的作用：主要是减少废气排出时的噪声。消声器一般用钢板冲压并经焊接而成。在装配时，消声器带有斜面的出口要朝下，以防止雨水或异物进人。 3、排气管 排气管的作用是按照柴油机各缸的工作次序，分别把燃烧室燃烧后形成的废气从燃烧室中排出。排气管一般采用铸铁铸造。为了减小排气阻力，排气管内壁要做的直径较大且平整和光滑。同时，排气外管的弯曲度要做的尽可能小，否则会影响柴油机的输出功率。

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