柴油發(fā)電機工作原理及故障介紹培訓(xùn)教案——康明斯柴油發(fā)電機組
專欄：公司要聞
發(fā)布日期：2019-09-09
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一、柴油發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)是由柴油機和發(fā)電機組成，柴油機作動力帶動發(fā)電機發(fā)電。直到1936年，也就是狄塞爾先生去世23年后，梅塞得斯——奔馳公司才制造出了第一臺裝有狄塞爾發(fā)動機的轎車。B、引擎滑油濾清器更換；
一、柴油發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)是由柴油機和發(fā)電機組成，柴油機作動力帶動發(fā)電機發(fā)電。
1、柴油機的基本結(jié)構(gòu)：它由氣缸、活塞、氣缸蓋、進氣門、排氣門、活塞銷、連桿、曲軸、軸承和飛輪等構(gòu)件構(gòu)成。
柴油發(fā)電機的柴油機一般是單缸或多缸四行程的柴油機，下面我只說說單缸四行程柴油機的工作基本原理：柴油機起動是通過人力或其它動力轉(zhuǎn)動柴油機曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復(fù)運動。活塞在運動中完成四個行程：進氣行程、壓縮行程、燃燒和作功（膨脹）行程及排氣行程。當(dāng)活塞由上向下運動時進氣門打開，經(jīng)空氣濾清器過濾的新鮮空氣進入氣缸完成進氣行程。活塞由下向上運動，進排氣門都關(guān)閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮過程。活塞將要到達(dá)最頂點時，噴油器把經(jīng)過濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動活塞向下作功，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移動，排氣門打開排氣，完成排氣行程。每個行程曲軸旋轉(zhuǎn)半圈。經(jīng)若干工作循環(huán)后，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速進入工作，柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)便帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電。
2、發(fā)電機有直流發(fā)電機和交流發(fā)電機。
直流發(fā)電機主要由發(fā)電機殼、磁極鐵芯、磁場線圈、電樞和炭刷等組成。工作發(fā)電原理：當(dāng)柴油機帶動發(fā)電機電樞旋轉(zhuǎn)時，由于發(fā)電機的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線圈便在磁場中切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由磁感應(yīng)產(chǎn)生電流并經(jīng)炭刷輸出電流。
交流發(fā)電機主要由磁性材料制造多個南北極交替排列的永磁鐵（稱為轉(zhuǎn)子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯(lián)線圈的電樞線圈（稱為定子）組成。工作發(fā)電原理：轉(zhuǎn)子由柴油機帶動軸向切割磁力線，定子中交替排列的磁極在線圈鐵芯中形成交替的磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場的變換作用，在線圈中將產(chǎn)生大小和方向都變化的感應(yīng)電流并由定子線圈輸送出電流。 為了保護用電設(shè)備，并維持其正常工作，發(fā)電機發(fā)出的電流還需要調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)控制等等。
2、發(fā)電機有直流發(fā)電機和交流發(fā)電機。
直流發(fā)電機主要由發(fā)電機殼、磁極鐵芯、磁場線圈、電樞和炭刷等組成。工作發(fā)電原理：當(dāng)柴油機帶動發(fā)電機電樞旋轉(zhuǎn)時，由于發(fā)電機的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線圈便在磁場中切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由磁感應(yīng)產(chǎn)生電流并經(jīng)炭刷輸出電流。
交流發(fā)電機主要由磁性材料制造多個南北極交替排列的永磁鐵（稱為轉(zhuǎn)子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯(lián)線圈的電樞線圈（稱為定子）組成。工作發(fā)電原理：轉(zhuǎn)子由柴油機帶動軸向切割磁力線，定子中交替排列的磁極在線圈鐵芯中形成交替的磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場的變換作用，在線圈中將產(chǎn)生大小和方向都變化的感應(yīng)電流并由定子線圈輸送出電流。 為了保護用電設(shè)備，并維持其正常工作，發(fā)電機發(fā)出的電流還需要調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)控制等等。
3、世界上第一臺柴油機
世界上第一臺柴油機誕生于1893年的德國。蒸汽機發(fā)明后，魯?shù)婪?/span>.狄塞爾(RUDOLF DIESEL)—一位德國皮革商的兒子，在慕尼黑技術(shù)大學(xué)上學(xué)時對“蒸汽機”表現(xiàn)出了極大的興趣，在他34歲那年(1892)取得了把空氣壓進容器并且和煤粉充分混合直至被壓燃而提供動力的機械裝置的發(fā)明專利。第2年，位于德國奧古斯堡的MAN公司根據(jù)這一專利制造出了世界上第一臺柴油發(fā)動機的原型機，并取名叫‘狄塞爾（DIESEL）’發(fā)動機。像所有的新生事物一樣，狄塞爾發(fā)動機從誕生到不斷完善經(jīng)歷了漫長的過程。狄塞爾先生在他55歲那年不幸逝世了，沒有能夠見到他發(fā)明的發(fā)動機裝在汽車上。10年之后，MAN公司終于在柏林的汽車展覽會上推出了第一臺裝在卡車上的狄塞爾發(fā)動機。后來，設(shè)在曼海姆的奔馳公司制造出了帶預(yù)燃室的狄塞爾發(fā)動機，并且把它裝在了自己的卡車上。直到1936年，也就是狄塞爾先生去世23年后，梅塞得斯——奔馳公司才制造出了第一臺裝有狄塞爾發(fā)動機的轎車。
直到今天，柴油機的英文名稱仍然是‘DIESEL ENGINE’—‘狄塞爾’引擎。
直到今天，柴油機的英文名稱仍然是‘DIESEL ENGINE’—‘狄塞爾’引擎。
1831年英國的物理學(xué)家、化學(xué)家邁克爾·法拉第(Michael Faraday 1791～1867)在試驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵在線圈中移動時，線圈會產(chǎn)生電流，這就是今天我們大家所熟知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。他還發(fā)現(xiàn)利用電磁作用能夠得到旋轉(zhuǎn)力，根據(jù)自己的研究成果，法拉第試制出了世界上第一臺發(fā)電機，為人類利用電能作出了重大貢獻(xiàn)。由于法拉第在電學(xué)研究方面成果卓著，后人為紀(jì)念他，將電容器的容量單位命名為“法拉”，用字母“F”表示。
1866年德國的電工學(xué)家、實業(yè)家恩斯脫·韋爾納·馮·西門子(Ernst Werner Von Siemens 1816～1892)研制出自激勵式發(fā)電機，1870年比利時的Z·T·克拉姆(1826～1901)又研制出了自激勵式直流發(fā)電機，在經(jīng)過了不斷的改進之后，電機技術(shù)已經(jīng)走向成熟，1877年真正實用的發(fā)電機開始進入商業(yè)化生產(chǎn)階段。
1866年德國的電工學(xué)家、實業(yè)家恩斯脫·韋爾納·馮·西門子(Ernst Werner Von Siemens 1816～1892)研制出自激勵式發(fā)電機，1870年比利時的Z·T·克拉姆(1826～1901)又研制出了自激勵式直流發(fā)電機，在經(jīng)過了不斷的改進之后，電機技術(shù)已經(jīng)走向成熟，1877年真正實用的發(fā)電機開始進入商業(yè)化生產(chǎn)階段。
1、手動試機
發(fā)電機手動啟動：先測試警報系統(tǒng)正常后，將控制開關(guān)切于手動(MAN)位置后，發(fā)電機即可自行啟動。發(fā)電機手動停車：將控制開關(guān)切至停止(STOP)位置或壓下紅色緊急停車鈕即可停止發(fā)電機運轉(zhuǎn)。緊急狀況時可直接壓下緊急停車鈕即可強迫停機。若壓下紅色緊急停車鈕時必須復(fù)歸原位，否則發(fā)電機將無法啟動。
2、自動切換控制
將控制開關(guān)切到自動 (AUTO) ，并配合電源自動切換開關(guān)（ATS）控制開關(guān)亦須置于自動位置使用，當(dāng)市電停止時，A·T·S 會將啟動信號給予發(fā)電機控制系統(tǒng)，發(fā)電機即會自動起動。當(dāng)控制開關(guān)切到停止(STOP)，或仍保持在自動，但市電已恢復(fù)時 ATS 即送來停車信號，發(fā)電機即會自動停止。 注意：運轉(zhuǎn)中的發(fā)電機，因故障（過速度，高水溫，低油壓，等）而發(fā)生自動停機時，于排除故障后須將故障復(fù)歸鈕壓下才能準(zhǔn)備重新起動。
發(fā)電機手動啟動：先測試警報系統(tǒng)正常后，將控制開關(guān)切于手動(MAN)位置后，發(fā)電機即可自行啟動。發(fā)電機手動停車：將控制開關(guān)切至停止(STOP)位置或壓下紅色緊急停車鈕即可停止發(fā)電機運轉(zhuǎn)。緊急狀況時可直接壓下緊急停車鈕即可強迫停機。若壓下紅色緊急停車鈕時必須復(fù)歸原位，否則發(fā)電機將無法啟動。
2、自動切換控制
將控制開關(guān)切到自動 (AUTO) ，并配合電源自動切換開關(guān)（ATS）控制開關(guān)亦須置于自動位置使用，當(dāng)市電停止時，A·T·S 會將啟動信號給予發(fā)電機控制系統(tǒng)，發(fā)電機即會自動起動。當(dāng)控制開關(guān)切到停止(STOP)，或仍保持在自動，但市電已恢復(fù)時 ATS 即送來停車信號，發(fā)電機即會自動停止。 注意：運轉(zhuǎn)中的發(fā)電機，因故障（過速度，高水溫，低油壓，等）而發(fā)生自動停機時，于排除故障后須將故障復(fù)歸鈕壓下才能準(zhǔn)備重新起動。
3、發(fā)電機運行前檢查:：
①、外觀檢查：
引擎外部是否有損，缺件，螺絲是否松動，發(fā)電機輸出線或控制線是否損傷松動。
②、燃料系統(tǒng)：
燃油量是否足夠，配線配管是否有沒有漏油或管件松動(等)，排除燃油系統(tǒng)中的空氣。
潤滑系統(tǒng)：引擎潤滑油是否足夠？新引擎或大修后重裝的引擎在最初運轉(zhuǎn) 50 小時 必須實施下列各項保養(yǎng)：A、引擎潤滑油更換；B、引擎滑油濾清器更換；C、引擎柴油濾清器更換；D、氣門閥間隙的檢查調(diào)整；E、引擎外部螺絲的檢查。
③、冷卻系統(tǒng)：冷卻散熱器的水量是否足夠？添加防銹劑。
④、蓄電池：蓄電池的電解液是否在正常液面？電壓是否正確?接頭有無松動？
⑤、 充電機是否正常運作？
⑥、 排氣系統(tǒng)：消音器有無破損、排氣管按裝是否牢固。
⑦、 機組四周不可存放易燃物及雜物。
⑧、 發(fā)電機室之通風(fēng)是否良好。
引擎外部是否有損，缺件，螺絲是否松動，發(fā)電機輸出線或控制線是否損傷松動。
②、燃料系統(tǒng)：
燃油量是否足夠，配線配管是否有沒有漏油或管件松動(等)，排除燃油系統(tǒng)中的空氣。
潤滑系統(tǒng)：引擎潤滑油是否足夠？新引擎或大修后重裝的引擎在最初運轉(zhuǎn) 50 小時 必須實施下列各項保養(yǎng)：A、引擎潤滑油更換；B、引擎滑油濾清器更換；C、引擎柴油濾清器更換；D、氣門閥間隙的檢查調(diào)整；E、引擎外部螺絲的檢查。
③、冷卻系統(tǒng)：冷卻散熱器的水量是否足夠？添加防銹劑。
④、蓄電池：蓄電池的電解液是否在正常液面？電壓是否正確?接頭有無松動？
⑤、 充電機是否正常運作？
⑥、 排氣系統(tǒng)：消音器有無破損、排氣管按裝是否牢固。
⑦、 機組四周不可存放易燃物及雜物。
⑧、 發(fā)電機室之通風(fēng)是否良好。
4、運轉(zhuǎn)中請注意以下幾點：
①、電流表：表針指示是否正常，切換電流切換開關(guān)，量測各相序間之相電流值，各相序間相差最好不要超過10%。
②、電壓表：表針指示的電壓是否正常。
③、油壓表指示的油壓是否在正常范圍。
④、充電表：指針是否在（＋）的方向。
⑤、水溫表指示的水溫是否在正常65℃ ~ 93℃范圍。
⑥、轉(zhuǎn)速表：引擎的轉(zhuǎn)數(shù)是否適當(dāng)。（ 60Hz 為 1800 rpm）
⑦、發(fā)電機引擎有無異常的聲音或振動。
④、充電表：指針是否在（＋）的方向。
⑤、水溫表指示的水溫是否在正常65℃ ~ 93℃范圍。
⑥、轉(zhuǎn)速表：引擎的轉(zhuǎn)數(shù)是否適當(dāng)。（ 60Hz 為 1800 rpm）
⑦、發(fā)電機引擎有無異常的聲音或振動。
三、常見故障介紹：
1、發(fā)電機負(fù)荷過低時，排氣管有時為什么會滴油？
由于發(fā)動機內(nèi)有多處采用壓力密封的形式，如汽缸套—活塞—活塞環(huán)間，增壓器—增壓器轉(zhuǎn)子軸間，這種密封一般在發(fā)動機有約1/3負(fù)荷時，才充分發(fā)揮作用，而負(fù)荷小時便有可能出現(xiàn)輕微的滲漏現(xiàn)象。因此國外發(fā)動機制造商在其使用手冊中普遍給予了強調(diào)。
若機組在小負(fù)荷下運行，隨著運行時間的延續(xù)，會出現(xiàn)以下故障：
①、活塞—汽缸套密封不好，機油上竄，進入燃燒室燃燒，排氣冒藍(lán)煙。
②、對于增壓式柴油機，由于低載、空載，增壓壓力低。容易導(dǎo)致增壓器油封（非接觸式）的密封效果下降，機油竄入增壓室，隨同進氣進入汽缸。
③、上竄至汽缸的一部分機油參與燃燒，一部分機油不能完全燃燒，在氣門、進氣道、活塞頂、活塞環(huán)等處形成積炭，還有一部分則隨排氣排出。這樣，汽缸套排氣道內(nèi)就會逐步積聚機油，也會形成積炭。
④、增壓器的增壓室內(nèi)機油積聚到一定程度，就會從增壓器的結(jié)合面處滲漏出。
⑤、長期小負(fù)荷運行，將會更嚴(yán)重的導(dǎo)致運動部件磨損加劇，發(fā)動機燃燒環(huán)境惡化等導(dǎo)致大修期提前的后果。因此，國外柴油機制造廠商無論對自然吸氣型還是增壓機型的使用都強調(diào)應(yīng)盡量減少低載/空載運行時間，并規(guī)定最小負(fù)荷不能低于機組額定功率的25%—30%。
若機組在小負(fù)荷下運行，隨著運行時間的延續(xù)，會出現(xiàn)以下故障：
①、活塞—汽缸套密封不好，機油上竄，進入燃燒室燃燒，排氣冒藍(lán)煙。
②、對于增壓式柴油機，由于低載、空載，增壓壓力低。容易導(dǎo)致增壓器油封（非接觸式）的密封效果下降，機油竄入增壓室，隨同進氣進入汽缸。
③、上竄至汽缸的一部分機油參與燃燒，一部分機油不能完全燃燒，在氣門、進氣道、活塞頂、活塞環(huán)等處形成積炭，還有一部分則隨排氣排出。這樣，汽缸套排氣道內(nèi)就會逐步積聚機油，也會形成積炭。
④、增壓器的增壓室內(nèi)機油積聚到一定程度，就會從增壓器的結(jié)合面處滲漏出。
⑤、長期小負(fù)荷運行，將會更嚴(yán)重的導(dǎo)致運動部件磨損加劇，發(fā)動機燃燒環(huán)境惡化等導(dǎo)致大修期提前的后果。因此，國外柴油機制造廠商無論對自然吸氣型還是增壓機型的使用都強調(diào)應(yīng)盡量減少低載/空載運行時間，并規(guī)定最小負(fù)荷不能低于機組額定功率的25%—30%。
2、柴油機熄火停車或運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
柴油機啟動困難 或運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定 | 燃油污染或不適宜 | 將燃油排放并以適當(dāng)燃油加注 |
燃油系統(tǒng)內(nèi)有空氣或燃油系統(tǒng)管路未鎖緊 | 將燃油管路排器且鎖緊燃油系統(tǒng)管路 | |
燃油管路阻塞 | 清洗燃油管路 | |
噴嘴總成或燃油泵失效 | 更換噴嘴總成或燃油泵 | |
電子調(diào)速器調(diào)整不良或故障 | 調(diào)整或更換調(diào)速器 | |
過負(fù)載 | 除去部分負(fù)載 | |
油閥故障 | 檢查或更換油閥 |
3、柴油機不能啟動
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
柴油機不能啟動 | 啟動程序不當(dāng) | 按指示程序起動 |
電瓶電解液稀不薄 | 更換電瓶或再啟動 | |
電瓶安裝不當(dāng) | 按規(guī)定連接電瓶 | |
電瓶電線失效，腐蝕或松動 | 所有松動連接部分鎖緊，將接頭腐蝕不分清理乾凈 | |
控制電線失效或松動 | 檢查控制電線修理或鎖緊 | |
引擎啟動繼電器故障 | 更換啟動繼電器 | |
起動/停車開關(guān)失效 | 更換啟動停止開關(guān) | |
啟動馬達(dá)輔助電譯故障 | 更換啟動馬達(dá)輔助電譯 | |
啟動馬達(dá)故障 | 更換啟動馬達(dá) |
4、柴油機油壓過高指示
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
油壓指示過高 | 機油壓力傳送器失效，機油粘性不當(dāng) | 更換傳送器，將曲軸箱油排放，加入適當(dāng)潤滑油 |
機油壓力限制器失效 | 更換機油壓力限制器 | |
油壓表或油壓傳感器故障 | 更換油壓表或油壓傳感器 | |
潤滑油不足 | 添加潤滑油到適當(dāng)位置 |
5、柴油機油壓過低指示
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
油壓指示過低 | 機油太少 | 加添機油至機油尺上適當(dāng)位置為止 |
壓表失效或油壓檢知器失效 | 更換油壓表或油壓檢知器 | |
機油壓力傳送器失效 | 更換傳送器 | |
潤滑油濾清器受阻 | 保養(yǎng)濾清器 | |
機油粘性不當(dāng) | 將曲軸箱機油排放并加適當(dāng)潤滑油 | |
機油泵浦磨損 | 更換機油泵浦 | |
軸承磨損 | 更換軸承 |
6、柴油機渦輪增壓器漏機油
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
渦輪增壓器漏機油 | 渦輪增壓器端板松動 | 渦輪增壓器各端板各螺絲鎖緊 |
渦輪增壓器外殼失效 | 監(jiān)察外殼更換渦輪增壓器 |
7、柴油機排煙成白色或藍(lán)色
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
引擎排煙成白色 或藍(lán)色 | 燃油不當(dāng) | 將燃油排放以適當(dāng)燃油加注之 |
冷車時 | 加入適當(dāng)負(fù)載 | |
環(huán)境溫度低，引擎啟動不易時 | 加裝預(yù)熱器 | |
噴嘴總成故障 | 更換噴嘴總成 | |
油門調(diào)整不當(dāng) | 調(diào)整油門 |
8、柴油機排煙濃度過高
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
引擎排煙濃度過高 | 燃油不適當(dāng) | 將燃油排放并已適當(dāng)燃油加注 |
進氣系統(tǒng)阻塞 | 檢查進氣系統(tǒng) | |
渦輪增壓器渦輪阻塞 | 更換渦輪增壓器 | |
發(fā)電機超負(fù)荷 | 將其負(fù)荷減低至額定標(biāo)準(zhǔn) | |
定時不當(dāng) | 修正定時 |
9、柴油機水溫指示偏低
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
水溫表指示偏低 | 節(jié)溫器失效 | 更換節(jié)溫器 |
散熱器容量太大 | 更換散熱器容量 | |
溫度檢知器失效 | 更換溫度檢知器 | |
溫度表失效 | 更換溫度表 |
10、輸出電壓不穩(wěn)定
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
輸出電壓不穩(wěn)定 | 電線接線部份松動 | 檢查各連接部分，并與修理 |
電壓-電流選擇開關(guān)失效 | 更換該開關(guān) | |
電壓調(diào)整電阻器失效 | 更換電壓調(diào)壓電阻器 | |
電壓表失效 | 換電壓表 | |
調(diào)壓器不良或未調(diào)整調(diào)壓器 | 檢查調(diào)壓器 | |
機組運轉(zhuǎn)振動過大 | 檢查機組避震設(shè)備 | |
引擎速度不穩(wěn)定 | 調(diào)整或更換引擎燃油系統(tǒng)零件使其速度穩(wěn)定 |
11、發(fā)電機輸出電壓過高或過低
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
發(fā)電機輸出電壓過高 或過低 | 電壓調(diào)整電阻器(VR)失效 | 更換電壓調(diào)整電阻器 |
調(diào)節(jié)器設(shè)定錯誤 | 檢查調(diào)整器 | |
電壓調(diào)整用可變電組與調(diào)壓不匹配 | 更換電壓調(diào)整電阻器使其自動調(diào)壓器配合 | |
負(fù)載不平衡 | 檢查負(fù)載狀況 |
12、發(fā)電機工作頻率不穩(wěn)定
故障情形 | 可能原因 | 排除方式 |
發(fā)電機工作頻率不穩(wěn)定 | 燃油中有空氣或水份 | 將燃油系統(tǒng)排氣 |
噴嘴總成失效 | 更換噴嘴總成 | |
油門調(diào)整不當(dāng)或油路阻塞 | 調(diào)整油門或清洗油路 | |
周率轉(zhuǎn)換器或周率表失效 | 更換周率轉(zhuǎn)換器或周率表 | |
電子調(diào)速器故障 | 檢查電子調(diào)速器及轉(zhuǎn)速感知器 | |
機組運轉(zhuǎn)震動太大 | 檢查機組避震設(shè)備 | |
負(fù)載太大 | 除去部分負(fù)載 | |
燃油濾清器失效 | 檢查燃油濾清器 | |
燃油泵故障 | 檢查燃油泵 |
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