柴油发电机工作原理

　　柴油发电机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。

　　柴油发电机

　　发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，而以柴油机为动力驱动发电机的机械设备我们称之为“柴油发电机”。

　　1897年全世界第一台柴油机诞生于德国的奥格斯堡(Augsburg)，是由MAN公司的创始人Rudolf Diesel发

　　明的。柴油机的英文名字即为创始人的姓名 Diesel。

　　MAN公司乃当今世界上最为专业的柴油机制造公司，单机容量最大可达到15000kW。是海洋船运业的主要动力供应商。中国的大型柴油机发电厂亦依赖MAN公司，如广东惠州东江电厂(10万kW)。佛山电厂(8万kW)均为MAN公司提供的机组。

　　世界上最早的柴油机被存放在德国国家博物馆的展厅里。

　　工作原理

　　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最基本的工作原理。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。

　　保护装置

　　柴油发电机差动保护装置是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。

　　差动保护装置

　　(1)品种齐全：差动保护装置，品种特别齐全，可以满足各种类型变配电站的各种设备的各种保护要求，这就给变配电站设计及计算机联网提供了很大方便。

　　(2)硬件采用最新的芯片提高了技术上的先进性，CPU采用80C196KB，测量为14位A/D转换，模拟量输入回路多达24路，采到的数据用DSP信号处理芯片进行处理，利用高速傅氏变换，得到基波到8次的谐波，特殊的软件自动校正，确保了测量的高精度。利用双口RAM与CPU变换数据，就构成一个多CPU系统，通信采用CAN总线。具有通信速率高(可达100MHZ，一般运行在80或60MHZ)抗干扰能力强等特点。通过键盘与液晶显示单元可以方便的进行现场观察与各种保护方式与保护参数的设定。

　　(3)硬件设计在供电电源，模拟量输入，开关量输入与输出，通信接口等采用了特殊的隔离与抗干扰措施，抗干扰能力强，除集中组屏外，可以直接安装于开关柜上。

　　(4)软件功能丰富，除完成各种测量与保护功能外，通过与上位处理计算机配合，可以完成故障录波(1秒高速故障记录与9秒故障动态记录)，谐波分析与小电流接地选线等功能。

　　(5)可选用RS232和CAN通信方式，支持多种远动传输规约，方便与各种计算机管理系统联网。

　　(6)采用宽温带背景240×128大屏幕LCD液晶显示器，操作方便、显示美观。

　　机组型号

　　不同的使用场合试用不同的机组型号。

　　标准机组

　　标准机组广泛应用于机房内安装的一般场所。机组主要由柴油机、发电机、控制系统、机座、减震装置、冷却系统、供油系统、和输出保护开关等部分组成。

　　防护型机组

　　防护型机组应用于对噪声没有特殊要求的户外场所。主要由标准机组、防护罩壳、排烟系统等组成。由于防护罩壳没有设置降噪装置，只要满足通风和防雨雪条件即可，故其外形体积较小，成本较低。机组运行时开门开窗通风。防护型电站可以单台，也可以多台并联使用，多台并联使用特别适用于负载变化较大、连续运行可靠性要求较高及低成本经济使用的场合，如配套油田钻机等。

　　挂车电站分两轮拖卡和四轮拖挂两种，70KW以下机组用两轮拖卡，70KW～500KW机组用四轮拖挂。挂车电站由标准挂车和防音型机组组成，具备防音型机组的全部性能和优点，适宜于野外作业及机动性供电。挂车设置有转向机构、交通警示灯和刹车装置，配有机械支腿，减震以及缓冲装置等。牵引装置可调节高度，符合交通安全行驶要求。挂车电站可预装电缆架和动力电缆，以实现快速供电。在城市道路和二级以上公路，两轮拖卡拖行速度可达30km/h，四轮拖挂拖行速度可达50km/h。

　　防音型机组

　　防音型机组广泛应用于对环境保护有特殊要求的户外或室内需要防护降噪的场所，主要由标准机组、防音罩壳、进排风降噪装置和排气降噪装置等组成，其主要特征是防音罩壳设置隔音和吸音层、进排风通道做降噪处理、排气采用工业型和住宅型消声器的组合，分别降低其高频和低频段的噪声。标准防音型机组噪声一般在78～85dB(A)，超级防音型机组噪声一般在70～78dB(A)。超级防音型机组是在标准防音型机组的基础上对噪声排放采取更加严格的控制措施，如采用迷宫式进排风通道设计等来实现的。

　　超级防音型机组一般外型尺寸都较大，制造成本也比标准防音型机组要高得多。防音型机组和超级防音型机组通常在防音罩壳外操作、保养和检修。

　　露天电站

　　低噪声方舱电站和集装箱电站一般应用于对环境保护有特殊要求的户外使用场所，可以直接放置在户外露天使用，省去建造机房，同时具有机动性强和投入使用周期短等特点。低噪声方舱电站和集装箱电站的噪声一般在75～85dB(A)，可以在方舱和机厢内进行操作、保养和检修。

　　车载移动电站

　　车载电站广泛应用于通信、电视转播、高速公路、抢险、供电和军队等对于快速、机动性和可靠性要求较高的电源应急场合。主要将机组安装在汽车的车厢内，并可以配备电动电缆绞盘、多路输出插座和机械(或液压)支腿，也可以很方便的实现多辆车载移动电站并联使用。车载移动电站一般噪声在70～80dB(A)。

　　节约用油

　　保护最佳供油前角以最常用的195型柴油机为例，其供油提前角的最佳角度为16度-20度。当柴油机使用一段时间后，由于磨损，供油提前角就会减少，造成供油时间过晚，耗油大增。故应保证供油角处于最佳角度。

　　保证机器不漏油柴油机输油管常因接头面不平、垫片变形或损坏而存在漏洞现象。处理的办法是：将垫片涂上气门漆放在玻璃板上磨平，可校正油管接头;增设柴油回收装置，可用塑料管将油嘴上的回油管与空芯螺丝连接，使回油流入油箱。

　　油料用前进行净化柴油机的故障有一半以上出自供油系统。处理的办法是：买回的柴油搁置沉淀2-4天再使用，可沉淀98%的杂质;如现买现用，可在油箱加油滤网处放两层绸布或卫生纸。

　　改变“大马拉小车”做法机井上常用“大机器带小水泵”。实际上是一种浪费。改进办法：适当加大柴油机皮带轮，在柴油机降速运行的情况下提高水泵转速，使流量、扬程增加，达到节能目的。

　　调整喷油器的喷油压力195型柴油机喷油器的喷油压力120+5公斤/平方厘米。当喷油压力低于100公斤/平方厘米时，燃油消耗量增加10-20克/千瓦小时，可直接用比较法检查和调整喷油泵上的压力。

　　主要用途

　　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

　　基本结构

　　柴油发电机的基本结构是由柴油机和发电机组成，柴油机作动力带动发电机发电。

　　柴油机的基本结构：由气缸、活塞、气缸盖、进气门、排气门、活塞销、连杆、曲轴、轴承和飞轮等构件构成。柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功(膨胀)行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移动，排气门打开排气，完成排气行程。每个行程曲轴旋转半圈。经若干工作循环后，柴油机在飞轮的惯性下逐渐加速进入工作。

　　柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。

　　直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。工作发电原理：当柴油机带动发电机电枢旋转时，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈便在磁场中切割磁力线，根据电磁感应原理，由磁感应产生电流并经炭刷输出电流。

　　交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁(称为转子)和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈(称为定子)组成。工作发电原理：转子由柴油机带动轴向切割磁力线，定子中交替排列的磁极在线圈铁芯中形成交替的磁场，转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次，由于磁场的变换作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并由定子线圈输送出电流。

　　为了保护用电设备，并维持其正常工作，发电机发出的电流还需要调节器进行调节控制等等。