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柴油发电机如何管理

发布日期:2021-04-27 浏览次数:47

柴油发电机如何管理

  以燃烧油料(汽油或柴油)的内燃机为动力,驱动发电机发电的技术,已有近百年的历史。随着社会经济及科学技术的发展,虽然以核能、燃煤、水力为能源的大型电站及其电力网的建设与普及日益完善。然而仍有一些电力网还未能到达或电力供给不太可靠的地区,需要用油机发电机组为生活和设备提供电能。这就使它们以其自成一体,移动、使用方便,发出与市电性质一样的电能,直接带动负荷、操作简单等特点成为电力网的得力配角。


  油机和发电机技术经过不断地采用新技术,使其自身更加趋于完善和成熟。机组的输出功率从0.5kVA到2500kVA,形成了系列化的产品,可满足各方面的需要。通常以燃烧汽油的内燃机为动力的发电机组称为“汽油发电机组”。由于汽油内燃机的特点,使其适合组成的功率从0.5kVA到20kVA,输出电压以单相220V为主的发电机组。而以燃烧柴油的内燃机为动力构成的“柴油发电机组”,以其特点可以组成功率30kVA至2500kVA,输出电压为三相380V的中、大型机组,作为后备电源,大都采用的是它们。


  我国正向信息化社会迈进,信息设备对供电电源提出了很高的要求。UPS与柴油发电机组以它们各自的特点,相辅相成地构成不间断供电系统应运而生,并且得到广泛地应用。这也使柴油发电机组从传统的应用范畴走向一个新的广阔领域。


  发展低碳经济,励行节能减排。对柴油发电机组制造领域尤为重要,需要做的事还很多。就柴油发动机而言,使单位油耗转换成更大的动能、再减少排出废气中有害物质的含量、继续降低发动机的噪声,是其改进的重点。经过不断地研发和实践,进气增压、中冷技术、共轨式燃油喷射系统、电子调速、电子控制等先进成果被广泛采用。再加之高精度智能化加工中心已成为制造过程的主体。现代柴油发动机的机械效率可达87%左右。满负荷下油耗低到191~199g/kW·h,排出废气中有害物质含量大为减少,例如NO氧化氮类,每立方米小于2克,符合欧Ⅲ排放标准。同等功率的中、大型柴油发动机的运行噪声也比从前降低了5~6dB。


  发展和创新理念也深入到柴油发电机组的技术领域。现在已有燃汽轮机发电机组和燃烧天然气的内燃机发电机组,可输出10kV高电压的发电机组也已形成产品。从部件到整机,新的探索及成果还在不断涌现。


  柴油发电机的工作原理


  柴油发电机组是由作为动力的柴油机(也称柴油内燃机、柴油发动机)和将机械能


  转换为电能的发电机(俗称电球)组装在一个底座上构成的。柴油机将燃烧柴油产生的热能转为机械能是柴油发电机组的基础


  柴油机的基本结构


  柴油机的基本结构如图1所示:有气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮


  气缸的顶部有喷油嘴、进气门和排气门,底部与储存着润滑油的油底壳相连接。


  活塞是个圆柱体,它紧靠着气缸内壁。活塞上还装有防止漏气的活塞环和刮去飞溅在缸壁上的机油的刮油环。活塞在燃油爆燃时产生的高温高压气体推动下,沿着气缸壁向下运动。


  连杆是上与活塞、下与曲轴活动连接的一个零件,其作用是将活塞受到的压力传给曲轴。由于连杆的长度是一定的。所以当活塞运动到气缸最下端时,它通过连杆也将曲轴推到了最下端,此时活塞的位置称作下止点。同理,当曲轴运动到垂直方向的最高点时,它通过连杆也将活塞推到了最高点,此时活塞的位置称为上止点。活塞在上、下止点间每运动一次,叫做一个“工作冲程”。


  曲轴,顾名思义就是有许多弯曲的一根轴,有几个气缸就对应着几个弯曲。曲轴是将活塞沿气缸壁往复上下运动变为曲轴的旋转运动并输出机械能的重要部件,也是柴油机中最精密的部件之一。


  飞轮安装在曲轴的一端,如图2所示。曲轴带动它旋转,而它旋转产生的惯性力又通过曲轴推动活塞运动。对于柴油发电机组而言,飞轮壳还与发电机的前端盖的轴向采用凸肩定位直接连接构成一体,并采用圆柱型的弹性联轴器由飞轮直接驱动发电机旋转。


  工作原理


  柴油机是靠柴油雾气的燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动而产生机械能的。因此,只有柴油雾气有规律的间歇燃烧,才能使柴油机不停地运动,其规律如图


  (1)吸入新鲜空气——进气冲程


  由于飞轮的惯性运动,通过曲轴、连杆将活塞推至上止点时,进气门打开,飞轮带动活塞继续向下运动,则气缸内空间逐渐扩大,缸内的气压低于大气压68~93kPa(一个大气压约101kPa),缸外的新鲜空气吸入缸内,活塞向下到下止点时进气门关闭,缸内吸满新鲜(含氧量多)空气,如图3(a)所示。


  (2)压缩空气——压缩冲程


  惯性运动的飞轮将处于下止点的活塞再次向上推动。由于气门关闭,气缸内的新鲜空气被压缩,温度随即上升。


  当活塞快到上止点时,空气温度可达到500~700℃,压力达到3000~5000kPa,如图3(b)所示。


  (3)膨胀——作功冲程


  空气达到了高温高压程度后,喷油嘴开启,将柴油雾气喷入缸内,并立即自燃,空气骤然膨胀,气缸内压力上升到6000~9000kPa,温度达到1800~2200℃。在高温、高压气体的推动下活塞向下运动,并驱动曲轴旋转而作功,直到下止点,如图3(c)所示。


  这里顺便指出的是:汽油机是在活塞快到上止点时喷入汽油雾气,然后靠电火花塞产生的电火花而点燃的。柴油机不用火花塞而是靠自燃,这是柴油机与汽油机的重要区别


  (4)排气——排气冲程


  作功冲程结束后,缸内的气体压力下降到294~392kPa,温度也降到800~900℃,在飞轮的旋转惯性作用下,活塞从下止点向上运动,此时排气门打开,将作功后的气体排出气缸内。当活塞运动到上止点时排气门关闭。在飞轮惯性的驱动下,活塞继续向下运动,此时进气门打开,又重复进行新一次循环,如图3(d)所示。


  这四个热力工作过程称为一个工作循环,每个工作过程又叫做一个冲程。柴油机正是按照这个循环工作的,所以叫做四冲程柴油机。


  以柴油机为动力的车辆或机械根据其设计负荷量,通常安装1个至20个气缸,这些缸呈一行或平行两行排列。垂直排列的称为直列式,以V型排列的称为“V型排列式”。


  油机和发电机技术经过不断地采用新技术,使其自身更加趋于完善和成熟。机组的输出功率从0.5kVA到2500kVA,形成了系列化的产品,可满足各方面的需要。通常以燃烧汽油的内燃机为动力的发电机组称为“汽油发电机组”。由于汽油内燃机的特点,使其适合组成的功率从0.5kVA到20kVA,输出电压以单相220V为主的发电机组。而以燃烧柴油的内燃机为动力构成的“柴油发电机组”,以其特点可以组成功率30kVA至2500kVA,输出电压为三相380V的中、大型机组,作为后备电源,大都采用的是它们。


  我国正向信息化社会迈进,信息设备对供电电源提出了很高的要求。UPS与柴油发电机组以它们各自的特点,相辅相成地构成不间断供电系统应运而生,并且得到广泛地应用。这也使柴油发电机组从传统的应用范畴走向一个新的广阔领域。


  发展低碳经济,励行节能减排。对柴油发电机组制造领域尤为重要,需要做的事还很多。就柴油发动机而言,使单位油耗转换成更大的动能、再减少排出废气中有害物质的含量、继续降低发动机的噪声,是其改进的重点。经过不断地研发和实践,进气增压、中冷技术、共轨式燃油喷射系统、电子调速、电子控制等先进成果被广泛采用。再加之高精度智能化加工中心已成为制造过程的主体。现代柴油发动机的机械效率可达87%左右。满负荷下油耗低到191~199g/kW·h,排出废气中有害物质含量大为减少,例如NO氧化氮类,每立方米小于2克,符合欧Ⅲ排放标准。同等功率的中、大型柴油发动机的运行噪声也比从前降低了5~6dB。


  发展和创新理念也深入到柴油发电机组的技术领域。现在已有燃汽轮机发电机组和燃烧天然气的内燃机发电机组,可输出10kV高电压的发电机组也已形成产品。从部件到整机,新的探索及成果还在不断涌现。


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