第2章 油机发电系统

求是立德尚学精业 油机发电系统 本章内容 油机发电机组的作用油机发电机组的工作原理油机的总体构造便携式油机发电机组油机发电机的使用与维护 本章重点 难点 本章重点柴油发电机组的工作原理柴油发电机组的使用与维护本章难点 油机发电机组的原理油机发电机组简单故障的分析和处理 相关配套知识 油机发电机的作用 1 油机的总体构造 2 油机发电机的工作原理 3 便携式油机发电系统 4 油机发电机组的使用和维护 5 学习本章目的和要求 掌握油机发电机组的基本理论 掌握柴油发电机组的原理和运用技术 掌握汽油及便携油机发电机组的原理和运用技术 学会油机发电机组的日常养护和一般故障的排除方法 提高具体分析问题和解决问题的能力 2 2 1油机发电机的作用 在通信系统中 交换机及其它直流负载 交流负载是靠市电供给电源的 直流负载依靠市电整流后提供 一旦市电发生中断 交流负载同步断电 立即停止工作 蓄电池组提供直流负载工作的时间是有限的 随着蓄电池容量的逐渐下降 直流负载停止工作的情况也很快就会出现 所以 在市电停电时 发电和及时开启供电是非常重要的 2 2 2油机的总体构造 柴油机主要二大机构四大系统组成 包括 曲轴连杆机构 配气机构 燃油系统 润滑系统 冷却系统 起动系统 1 曲轴连杆机构曲轴连杆机构是油机的主要组成部分 它由气缸 活塞 连杆 曲轴等部件组成 它的作用是将燃料燃烧时产生的化学能转变为机械能 并将活塞在气缸内的上下往返直线运动变为曲轴的圆周运动 以带动其它机械做功 2 2 2油机的总体构造 1 气缸 气缸是燃料燃烧的地方 根据油机的功率不同 气缸的直径和数目也不相同 燃料在气缸中燃烧时 温度可高达1500 2000 因此 油机中必须采用冷却水散热 为此 气缸壁都做成中空的夹层 两层之间的空间称为水套 气缸 2 2 2油机的总体构造 2 活塞 油机在工作时 活塞既承受很高的温度 又承受很大的压力 而且运动速度极快 惯性很大 因此 活塞必须具有良好的机械强度和导热性能 并且应当用质量较轻的铝合金铸造 以减小惯性 为了使活塞与气缸之间紧密接触 活塞的上部还装有活塞环 如图 活塞环有压缩环 气环 和油环两种 气环的作用是防止气缸漏气 油环的作用是防止机油窜入燃烧室 活塞 2 2 2油机的总体构造 3 连杆与曲轴 连杆将活塞与曲轴连接起来 从而将活塞承受的压力传给曲轴 并通过曲轴把活塞的往返直线运动变为圆周运动 连杆 曲轴 2 2 2油机的总体构造 2 配气机构配气机构的作用是适时打开和关闭进气门和排气门 将可燃的气体送入气缸 并及时将燃烧后的废气排出 配气机构由进气门 排气门 凸轮轴 推杆 挺杆和摇臂等部件组成 配气机构 2 2 2油机的总体构造 3 供油系统柴油机的供油系统一般由油箱 柴油滤清器 低压油泵 高压油泵 喷油嘴等部分组成 如图所示 柴油机工作时 柴油从机箱中流出 经粗滤器过滤 低压油泵升压 又经细滤器 也称精滤器 进一步过滤 高压油泵升压后 通过高压油管送到喷油嘴 并在适当的时机通过喷油嘴将柴油以雾状喷入气缸压燃 2 2 2油机的总体构造 供油系统 2 2 2油机的总体构造 4 润滑系统油机工作时 各部分机件在运动中将产生摩擦阻力 为了减轻机件摩损 延长使用寿命 必须采用机油润滑 润滑系统通常由机油泵 机油滤清器 粗滤和细滤 等部分组成 如图所示 机油泵通常装在底部的机油盘内 它的作用是提高机油压力 从而将机油源源不断地送到需要润滑的机件上 机油滤清器的作用是滤除机油中的杂质 以减轻机件摩损并延长机油的使用期限 2 2 2油机的总体构造 润滑系统 2 2 2油机的总体构造 5 冷却系统油机工作时 温度很高 燃烧时最高温度可达2000 这样将使机件膨胀变形 摩擦力增大 此外 机油也可能因温度过高而变稀 从而降低润滑效果 为了避免温度过高 油机中通常都装有水冷却系统 以保证油机在适宜的温度 80 90 下正常工作 2 2 2油机的总体构造 冷却系统包括水套 散热器 水管和水泵等 如图所示 冷却水通过水泵加压后在冷却系统中循环 循环途径为 水箱 下水管 水泵 气缸水套 气缸盖水套 节温器 上水管 水箱 节温器可以自动调节进入散热器的水量 以便油机始终在最适宜的温度下工作 冷却系统 2 2 2油机的总体构造 6 启动系统油机启动系统大致有蓄电池 起动马达 交流发电机 辅助起动系统等组成 如图所示 当按下起动开关 接通蓄电池电路的时候 蓄电池给启动马达供电带动内燃机起动 同时一个小的交流发电机通过整流后给蓄电池充电 启动系统 2 2 2油机的总体构造 辅助起动系统为了保证发动机在任何温度条件下都能可靠地起动 特别是柴油机 我们可以借助一些恰当的方法和手段 尤其是在环境温度较低的情况下都有顺利起动 1 减压机构减压机构的作用是在柴油机启动时 人为地将配气机构推杆顶起 使气门处于开启状态 减小启动时的压缩阻力 使启动转速迅速提高 当柴油机曲轴达到足够高的转速时 恢复气门正常工作 并利用飞轮惯性帮助柴油机启动 2 润滑油预热装置环境温度较低时 润滑油粘度大 阻力大 造成启动困难 因此 低温环境使用的柴油机的油低壳内常设有机油加热装置 在启动柴油机时可先给润滑加热 以减小启动阻力 2 2 2油机的总体构造 3 进气预热装里电启动柴油机常用装在进气管中的进气预热器加热进气 改善启动条件 这种方法有利于混合气的形成和燃烧 效果比较明显 在低温下 利用它往往能迅速启动柴油机 4 冷却水预热装置专门设置预热冷却水的装置 提高水温 水温达到40 时 即可启动 有的柴油机则采用综合起动加热器 同时加热进气 冷却水和油底壳机油等 2 2 3油机发电机的工作原理 1 油机工作原理油机是将燃料的化学能转化为机械能的一种机器 它是通过气缸内连续进行进气 压缩 工作 排气四个过程来完成能量转换的 活塞在气缸中运动时有两个极端位置 上止点和下止点 又称上死点和下死点 上止点和下止点间的距离称为活塞冲程 又称为活塞行程 当活塞由上止点移到下止点时 所经过的容积称为气缸工作容积 又称活塞排量 通常以升或立方厘米计算 工作容积与燃烧室容积之和叫气缸总容积 气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比 2 2 3油机发电机的工作原理 四冲程柴油机的工作循环是在曲轴旋转两周 720 即活塞往复运动四个冲程中 完成了进气 压缩 工作 排气这四个过程 2 2 3油机发电机的工作原理 四冲程汽油机的工作循环过程 也是通过进气 压缩 工作 排气四个冲程完成一个循环 只是由于所用燃料的性质不同 它的工作方式与柴油机有所不同 1 汽油机进气过程中 被吸进的是汽油和空气的混合物 而不是纯净的空气 2 汽油机的压缩比低 一般为5 9 压缩终了时 可燃混合气的压强只有5 10Kg cm2 温度只有250 400 3 汽油机气缸内的可燃混合气 是用火花塞发生的电火花点燃的 2 2 3油机发电机的工作原理 四缸四冲程柴油机工作示意图 它好象四个单缸柴油机用一根共用的曲轴连在一起 其中第一缸和第四缸的曲柄处在同一方向 第二缸和第三缸的曲柄处在同一方向 两个方向间互相错开180 每个气缸按顺序完成各自的工作循环过程中 在同一行程都有固定的顺序 一般为1 3 4 2 就是第一缸作功后 第三缸作功 然后为第四缸作功 最后为第二缸作功 以后各个过程顺序重复进行 四缸四冲程柴油机在曲轴每转两圈时 各缸内都进行燃烧和作功一次 也就是曲轴每转半圈就有一个气缸工作 所以它的工作比单缸平稳得多 2 2 3油机发电机的工作原理 2 交流发电机工作原理与励磁系统 1 交流发电机的组成油机发电机按照供电电压等级分为高压 低压两种 目前我国通信局站的发电机组都选用低压交流发电机组 主要由定子 交流励磁机 转子 旋转整流器等组成 2 2 3油机发电机的工作原理 发电机在柴油机旋转的带动下 转子产生的磁场随之转动 磁场的磁力线垂直切割定子电枢绕组 交变的磁场的在定子绕组中感应出电势 通过机座上的接线盒将电能引出 同时 在定子和转子上还分别装有交流励磁机定子和转子 交流励磁机电定子为励磁绕组 其铁心中埋设有永久磁铁 转子为电枢绕组 柴油机带动发电机开始旋转时 交流励磁机定子励磁绕组产生旋转磁场 使励磁机转子的电枢绕组产生交流电流 经过旋转整流器变成直流电流 为发电机转子上的励磁绕组提供励磁电流 2 2 3油机发电机的工作原理 2 目前通信企业中使用的交流发电机基本上都是同步发电机 同步发电机所谓 同步 就是指发电机转子由柴油机 或称发动机 拖动旋转后 在定子 电枢 和转子 磁极 之间的气隙里使产生一个旋转磁场 这个旋转的磁场是发电机主磁场又称转子磁场 当主磁场切割定子三相绕组的线圈时 就会产生三相感应电势 接通负载后 负载电流流过电枢绕组后又在发电机的气隙里产一个旋转的磁场 此磁场称为电枢磁场 电枢磁场和主磁场以同一转速旋转 二者之间保持同步 称为同步发电机 且满足上式中P为发电机磁极对数 n为发电机转数 2 2 3油机发电机的工作原理 当20GEN 22GEN 24GEN端子的电压过小时 F1 F2端子给励磁机磁场线圈L1的电流加大 L1产生的固定磁场变强 励磁机旋转电枢L2以额定转速切割固定磁场 两端的感应电势就升高 整流二极管CR1 CR6整流以后 给主磁场L3的电流加大 L3产生的旋转磁场变强 主电枢L4以额定转速被旋转磁场切割 感应电势就升高 这是调升主电枢电压的过程 反之亦然 2 2 4便携式油机发电系统 便携式油机发电机组一般有汽油机和发电机组成 如左图 发电机的结构 工作原理和上述柴油发电机的类似 不再重复 这里主要介绍汽油机的组成和工作原理 而汽油机的组成大致也和柴油机类似 有区别的是燃油系统及汽油机特有的点火系统 下面主要介绍这两个系统 2 2 4便携式油机发电系统 1 燃油系统燃油系统由油箱 汽油滤清器 化油器等组成 发动机工作时 油箱内的汽油经开关 汽油滤清器过滤后 再经油管流入化油器 空气则经空气滤清器过滤进人化油器 化油器将汽油与空气混合成可燃的混合气 由进气管进入气缸 2 2 4便携式油机发电系统 化油器是汽油发动机燃油供给系统中的一个关键部件 其工作状况直接影响到发动机的工作平稳性及动力 经济指标 其作用是将汽油根据一定的量雾化成细小的油滴喷撒到空气中 并与适量的空气均匀混合 根据发动机不同工况的需要 形成浓稀程度不同的雾状可燃混和气 及时提供给发动机 从而保证发动机连续正常的运转 化油器结构 2 2 4便携式油机发电系统 2 点火系统与柴油机不同 汽油机的混合气进入气缸被压缩后 还必须经过点火然烧 才能使发动机产生动力 点火系统的作用就是适时地使火花塞产生一个较强烈的电火花 其温度在2000 3000 左右 足以点做混合气 火花塞有2个相互绝缘的电极 2个电极之间有0 5 0 7mm的间隙 当2个电极之间加有足够高的电压时 电极间隙内的介质 在气缸内这个介质是混合气 被击穿而形成电火花 以下简称火花 实验证明 火花塞两电极之间形成火花所必须的电压数值 主要和两电极的间隙大小及间隙中气体压力的大小成正比 在一定的气体压力下 两电极的间隙越大 形成火花所需要的电压就越高 电极间隙一定时 间隙中的气体压力越高 形成火花所需要的电压就越高 2 2 4便携式油机发电系统 火花塞是点火系统最重要的部件之一 火花塞的作用是将点火系统产生的高压电引进燃烧室并产生电火花 适时地点燃气缸内被压缩的可燃混合气 点火系统的功能最终体砚在火花塞的工作上 火花塞在工作中直接与高温高压气体相接触 其本身又通有高电压 所以它必须有耐高温 高压的机械强度 也要具有耐高电压的良好绝缘性能 2 2 4便携式油机发电系统 火花塞主要组成 1 中心电极和侧电极 2 绝缘体 3 壳体 2 2 5油机发电机的使用和维护 1 局站内固定式油机发电机组的维护 1 基本要求 机组应保持清洁 无漏油 漏水 漏气 漏电现象 机组各部件应完好无损 接线牢固 仪表齐全 指示准确 无螺丝松动 根据各地区气候及季节情况的变化 应选用适当标号的燃油和机油 所选柴油的凝点一般应比最低气温低2 3 日用油箱柴油要经过充分沉淀 48小时 方可使用 机组运行中不宜添加柴油 保持机油 燃油及其容器的清洁 按说明书要求定期清洗和更换机油 燃油 冷却液和空气滤清器 油机外部运转件要定期补加润滑油 2 2 5油机发电机的使用和维护 启动电池应长期处于稳压浮充状态 每月检查浮充电压 单节电池浮充电压为2 18V 2 24V或按说明书要求 及电解液液位 应避免长时间怠速运行 燃油液面与输油泵高度差不宜过大 市电停电后应能在15分钟内正常启动并供电 需延时启动供电应报上级主管部门审批 新装或大修后的机组应先试运行 性能指标测试合格后才能投入使用 2 2 5油机发电机的使用和维护 2 维护项目和周期表 2 2 5油机发电机的使用和维护 2小型汽油机的保养维护 1 日常保养 检查空气滤清器 在起动发动之前 检查机油液位并另注机油至高位线位置 检查 操作前的检查 中所述的所有部位 50小时保养 每星期 清洁和清洗空气滤清器滤芯 如在多尘的环境中使用 应增加保养次数 更换发动机油 在运转了第一个25小时后 必须进行初次机油更换 检查火花塞 必要时应予清洁和调整 检查和清洁燃油断油阀 2 2 5油机发电机的使用和维护 100小时保养更换火花塞 更换空气滤清器滤芯 清除气气缸盖 气门和活塞上的积碳 检查和更换碳刷 2 三年保养 检查控制板各部分 检查转子和