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柴油发电机工作原理 柴油发电机组是一种小型发电设备,系指以柴油等为燃料,以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上,定位使用,亦可装在拖车上,供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备,若连续运行超过12h,其输出功率将低于额定功率约90%。尽管柴油发电机组的功率较低,但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全,便于操作和维护,所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门。 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气,压缩时活塞从下止点间上止点运动,后续燃烧膨胀,排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废气排出气缸外。 在柴油机汽缸内,经过空气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。
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。
细节决定成败,柴油发电机油料的选择上应该更细致 柴油发电机功率大、效率高、能耗低,因而得到了广泛的应用。也正是这些优点,现代柴油发电机反而显得“娇贵”,在油料的选择与使用上才应更细致,细节决定成败。正确选用柴油发电机的油料,既是值机人员应该养成的一种好习惯,做好这些细节,就能确保柴油发电机正常运行。 随着环境温度的变化,柴油发电机使用的柴油牌号也需要相应变化,否则,柴油发电机中的燃油系统就可能结蜡,堵塞油路,影响柴油发电机的正常工作。一般的选用原则就是,夏季使用夏季柴油,比如10#柴油;冬季必须根据环境温度使用相应牌号的冬季柴油。如因环境温度较低,柴油凝点的原因造成柴油发电机不易启动,可以向柴油中添加10%~40%的裂化煤油以降低其凝点,也可以在进气管中注入少量低温启动液进行启动。在柴油发电机的使用过程中,还需要特别注意以下几点: 其一,保证柴油的质量。劣质柴油可能对柴油发电机供油系统的精密部件造成严重的损坏,应该到正规的加油站加油。 其二,保持柴油的清洁。按规定的时间或里程对车辆进行保养,保证燃油弗列加滤清器的正常工作。更换柴油滤芯时,务必向弗列加滤清器中加注经过滤后的柴油,电控柴油发电机更应如此。 ,在任何情况下柴油都不能与柴油混合使用,否则,柴油发电机可能产生爆炸性故障。 要确保柴油发电机的使用寿命,不仅要选好柴油的种类和牌号,还要正确掌握柴油的使用方法,保持柴油的清洁、新鲜。每次开机运行之前,记得检查柴油,观查柴油的颜色、气味有无变化。一旦发现柴油的颜色、气味以及性能指标有较大变化时,应及时更换柴油,确保柴油发电机。加注柴油要适量,油量不足会加速柴油的变质,而且会造成零件的烧损;而柴油加注过多,不仅会使油耗增大,还容易造成燃烧室烧柴油,恶化混合气的燃烧。另外,要避免不同牌号的柴油混合使用。否则,不同牌号的柴油可能相互起化学反应,导致柴油质量变质,影响润滑质量。 对于工作负荷大、转速较低的柴油发电机,如工程机械、发电机组等,应选择粘度较大的柴油。这样是为了保证摩擦面有足够的油膜厚度,且摩擦阻力小,节省燃料。与此同时,还应根据地区、季节、环境温度的不同,选择不同粘度的柴油。柴油的粘度会随着温度的升高而发生变化,温度较高时,润滑油的粘度会有所下降,抗氧化性变差。因此,冬季寒冷地区,应选用粘度小、凝点低的多级柴油,以保证车辆冬季冷启动顺利,同时及时有效地供油到各润滑点;夏季温度较高,则需要选用粘度较大的柴油。而对于在沙漠等酷热地区使用的柴油发电机而言,就应该选用粘度级别更高的柴油,以保证足够的柴油压力。 随着共轨技术、电控技术、增压中冷、排气再循环等技术的广泛应用,柴油发电机的发展趋势已经形成。甚至有专家预测,在未来几十年中柴油发电机将成为世界的主流。如何 限度地发挥柴油发电机的这一优势,正确地选择与使用油料至关重要。油料品质的好坏直接关系到柴油发电机能否正常运转。如果使用品质差的油料,必然会导致功率不足,加剧机件磨损,降低柴油发电机的使用寿命。无论什么类型的柴油发电机,油料的选择和使用要求大体上都是一样的。 总之,选择正确、检查和更换机油是为了确保柴油发电机性能,延长使用的重要组成部分,值机人员必须引起重视
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