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高原条件下柴油机发电机组排除故障及维修保养的方法 摘要分析增压工频柴油发电机组在地处高寒、缺氧地区难启动，故障率高，可靠性不易保证的原因，简要介绍高原条件下柴油机发电机组排除故障及维修保养的方法。 增压工频发电机组构成 （1 )传动系统机组以柴油机为动力，通过弹性圈、柱销、联轴器驱动发电机，由控制屏控制、监视、调整发电机的输出电压，并向外供电。 （2）电气系统机组电气系统视所配发电机的电气原理（或发电机组型号）而定。 主电路作为机组电能输送电路，由发电机定子输出端（U、V、W、N）引出于接线板上。 测量电路由工频电流表、工频电压表、频率表、转换开关等组成，用于量测电路中的电流、电压和频率值，转换开关的手柄转至不同位置，可以从电压表上量得主电路中对应相位上的线电压值。 柴油机电路由蓄电池、起动电动机、充电发电机、继电调节器、电锁开关、启动按钮等部件经导线连接组成，用做机组的启动和正常工作时自动稳压、过载保护和对蓄电池充电。 发电机组工作条件 机组在下述高原条件下能输出额定功率的47％，并能可靠工作：海拔4000、4800m；环境温度为4℃；机组应可靠接地，接地线应和发电机接地螺钉连接牢固。检查各电气连接部位接触是否良好，并排除发柴油机应采取低温启动措施，发电机低速运转min左右，待机油油温高于45℃、水温升至55℃时，发电机才能正常工作 冷机启动前的准备和检查机组如果几小时或几天没有启动，必须检查蓄电池是否还有足够的电能。检查散热器是否有足够的防冻液。如果加水，以加热水为好，防止冲结。 机组内外各部件上的灰尘和污垢，重点是控制屏内仪表板及发电机炭刷、集电环等，灰尘时严禁用带油物擦拭。尽量以填代挖，以减少对原地面热扰动。禁止损毁施工处所的植被。钻机底座下发动机散热部分铺设聚苯烯泡沫塑料隔热板，以减少对地基土的热侵人护筒埋人多年冻土一定深度，成桩后不拆除护筒，保护桩基的稳定性在钻孔桩附近设移动式钢制泥浆沉淀池避免泥浆外流，废浆运至设计或地力环保部门指定的地点妥善处理混凝土拌和站应设置在距线路200以远的亻氐含冰量地带，避免冬季原材料加温造成热效应破坏多年冻土环境，混凝土掺入低温早强耐久混凝上外加剂，降低冰点，减小热机组维护 检查机组各连接紧固件是否可靠，有无松动或缺件。检查控制屏内各电气元件连接线是否牢固，排除松动或脱焊现像。用5開V兆欧表（额定电压低于1佣v者用250 v兆欧表）检查机组各独立电气回路对地电阻及回路间的绝缘电阻，测量时，各开关处于接通位置，半导体器件、电容器等均应拆除或短接。测得电阻应不小于2 (C),如发电机受潮在运行前必须进行干燥处理检查柴油机油底壳内机油的存量及机油是否变质，油量不足时应添加至规定油面位置，变质或污浊的应更换。 现的故障和不正常现象，接触不良、短路或断路等各种事故发生。 排除机组故障壳体带电原因是接触不良、绝缘电阻过低，相线与机壳相碰排除方法：0用5開V兆欧表测量绝缘电阻，电阻值低于1MO时应检查机组内线路绝缘有无损坏使接地线、接零线接触良好检查线路，接好断线处或更换导线。 空负荷时，电压表无读数或达不到额定值用万用表测量发电机输出端，判断是否有额定电压，如有，说明电表损坏或接线有断处。励磁电路故障检查并测量励磁元件及线路熔断器芯烧断接线处接触不良或断路。电刷磨损过大压力不够造成发电机电刷接触。测量发电机内硅整流管是否正常元件、接点、触点过热接点、接头松脱，接触不良触点或接点烧伤氧化。绝缘电阻过低导线或元件损坏后碰地，绝缘层电阻为发电机线圈受潮，应烘干线圈配电线路受潮电瓶不能止常充电调节器损坏，更换调节器充电。 实践表明，在首藏高原维修发电机查找故障难度大，故障点多，启动机械困难，主要是因为高寒、缺氧使用中应加强保养下作，并经常检修。暂时不用的机组，或需要停机3个月以内的可不进行油封但在风沙、大雪低温（平均气温在一30℃）条件下，必须放下净冷却水或防冻液、机油，彻底整理和清洁机组之，在电刷面用厚牛皮纸衬垫，用塑料布将柴油机的进气口、排气口和发电机端盖上的通风孔包扎好，将机组底盘垫高、垫稳；将蓄电池取下，单独存放及时充电在机组上用帐篷盖严 存放在库房，注意防潮所用油品应在相应标准十提，为确保止常供电，建议增加备用机组数量。
交流发电机和发电机组额定值的定义 交流发电机上的kVA额定值主要受绕组绝缘系统的热能力控制 交流发电机的额定值定义了其向连接负载提供电力的能力。额定值以kVA为单位，并且是在发电机组应用中交流发电机选型的起点。虽然在选型和选择过程中还必须考虑其他因素，但本文讨论的主题包括额定值和占空比的定义、行业中使用的术语以及这如何为协助GOEM为其发电机组选择合适的交流发电机提供信息。 交流发电机额定值 交流发电机的kVA额定值主要取决于绕组绝缘系统的热容量和所需的预期使用寿命。对于给定的使用寿命，绝缘等级越高，交流发电机运行时的热量越高。 下表列出了用于对绝缘系统的性能进行分类的字母和相应的标称工作温度。 现代绕组绝缘的行业标准是低压系统为H级（<1kV），中压和高压系统为F级（>1kV）。 然而，应该注意的是，分配给绝缘系统等级的字母不一定与交流发电机额定的温升等级相同。如果交流发电机上的kVA额定值导致运行温度低于绝缘系统的标称容量，则运行寿命会延长。相反，如果kVA额定值导致高于绝缘系统标称能力的工作温度，则工作寿命会缩短。 这两种情况都是可接受的运行条件，但是在为特定应用选择交流发电机时，必须考虑交流发电机绕组的预期寿命。 示例：备用电源与主电源应用 在典型的备用电源应用（例如医院）中，每年的运行时间很可能少于200小时。在安装的整个生命周期内，例如15年，这相当于总共多3000小时运行时间。鉴于运行时间相对较低，交流发电机可以在更高的温度下运行，因此额定值相对较高。 出于这个原因，客户将在备用应用的交流发电机上达到kVA额定值峰值。 然而，在连续运行的应用中，例如嵌入式发电方案，运行时间可能高达每年8000小时。这相当于在同样的15年期间运行超过120000小时。在这种情况下，绕组的温度必须使用相对较低的kVA额定值来降低。 因此，客户的交流发电机将达到F级甚至B级kVA额定值。 热损伤曲线说明绝缘寿命随工作温度的变化，并与其他工具结合使用，以便在为特定发电应用的交流发电机指定额定值时做出选型和选择决定。 发电机组额定值 发电机组额定值原理引入了备用和主电源应用的概念。在ISO8528-1的指导下，发电机组额定值的定义按应用分为四个类别。 ■ 应急备用电源，（ESP额定值） ■ 限时主电源，（LTP额定值） ■ 主要额定功率，（PRP额定值） ■ 连续运行功率，（COP额定值） 每个定义都规定了以下标准： ■ 负载类型 其中包括可变负载，即负载循环的幅度和持续时间不同，另外还有恒定负载，即负载保持恒定水平，但负载循环的持续时间可能会有所不同。 ■ 每年运行小时数 将平均负载水平与发电机组的指定额定值进行比较，并表示为额定kVA的百分比。发电机组必须能够在规定的小时数中在平均负载水平运行。 ■ 过载要求 过载能力表示可在指定的持续时间内高于指定kVA额定值的百分比。 交流发电机额定值的术语和定义因行业而异，与发电机组使用的术语和定义不一致。交流发电机的定义以国际标准ISO 8528-3、IEC 60034-1和一些全国标准（如NEMA MG 1-32（北美））为指导，这些标准本身引入了进一步的变化。 下表总结了根据ISO 8528-1对发电机组的定义以及ISO 8528-3和IEC 60034-1对交流发电机的定义。尽管存在差异，但该表显示了如何匹配交流发电机与发电机组的额定值和运行负荷。 需要注意的是，与标准相比，GOEM可能决定提供更高水平的性能，例如更高的平均负载或更长的运行时间。 在将交流发电机与发电机组额定值和应用相匹配时，需要考虑到这一点。
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柴油发电机错误启动方式 一：加大油门启动 柴油发电机组启动时不要加油门。一般将油门放置到怠速位置上即可。但很多人为了能使柴油发电机组快点启动，启动前或启动过程中猛加油门。这种做法的危害是： 浪费燃油。多余的柴油会冲刷缸壁，使活塞、活塞环与气缸套之间润滑恶化而加剧磨损;余油流入油底壳会稀释机油而降低润滑效果;气缸中过多的柴油燃烧不完全会形成积碳。 柴油机大油门启动后，转速可能升高很快，这会对运动部件造成较大的损坏(加剧磨损或造成拉缸等故障)。 二：强力冷态拖车启动 柴油发电机在冷车状态下、机油粘度较高的情况下强行拖车起动，会加剧柴油机各运动件之间的磨损，从而降低柴油机的使用寿命。 三：不按季节换用机油和燃油 在天气寒冷的季节，如果不及时改换粘度低的机油和燃油，发电机就很难起动或根本不能启动。即使是强行启动成功，也可能对柴油发电机造成无法估量的损伤。 四：无水启动或骤加沸水启动 柴油发电机起动后如无冷却水，会使气缸组件、缸盖和机体等零部件温度急剧升高，此时再加注冷却水，会使炽热的缸套、缸盖等重要部件因骤然遇冷而引起炸裂或变形。但是，如果启动前向冰冷的机体内骤加100左右的沸水，同样会激裂缸盖、机体和缸套等零部件，应待水温降至60-70时再加入。 五：明火烘烤油底壳 强火喷烤油底壳，易造成油底壳局部变形或油底壳内的机油变质。因此，加热油底壳内的机油应使用专用的加热器(或蒸汽)加热，与此同时缓慢转动油轴，让机油均匀受热，使各部位都得到润滑。
柴油发电机的工作原理 工作原理 一、柴油发电机组生成机理： 柴油发电机组中常用的发电机为同步交流发电机，是以电磁感应为基础的旋转式机械。根据其结构特点可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。 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。 柴油发电机组工作结构图 二、交流发电机生成机理 以旋转电枢式同步发电机为例介绍柴油机组中发电机的工作原理。 旋转磁极式发电机产生电动势的原理与旋转电枢式相同，都是电磁感应现象。而主要区别有两点： （1）产生感应电流的方式：旋转电枢式发电机通过电枢的旋转使闭合线圈的磁通量变化，从而产生感应电流；旋转磁极式发电机则通过磁极的旋转使定子线圈切割磁力线，从而在定子线圈中产生感应电流。 （2）电力输出方式：旋转电枢式发电机通过电刷和集电环向外接电路供电；而旋转磁极式发电机则直接将电力送往外接电路，因此相对于旋转电枢式、旋转磁极式发电机可提供电高的电压，适用于大型发电机。 1、电动势的产生 ● 当导体切割磁场的磁力线时，会在导体中产生感应电动势。 ● 线圈abcd代表整个电伛绕组、其两端分别固定在同一转轴上的滑环1和2上，两者同轴旋转，且相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上、且与滑环1、2的滑动接触关系不变。 ● 当电枢沿顺时针方向旋转，ab边处于N极下时、山边的感应电动势方向为由c至d，并设此时电动势方向为正方向;当电枢旋转180。后、ab边处于S极下，cd边处于N极下，此时ab和cd边中的电动势均改变方向，显然此时电动势为负值。 由上述过程可知，对于一对磁极的单向同步交流发电机、其转子旋转一周，在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布，则可产生正弦交流电动势。而对于三相同步交流发电机、其各项绕组产生交流电动势的原理与单项同步交流发电机完全相同。 2、电动势的大小 根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、导体中的感应电动势e可由式求得: E=BLV ● B——磁通密度； ● L——导体在磁场中的有效长度； ● V——导体垂直于磁场方向的运动速度。 而正弦交流电动势的有效值E计算： E=Kn ● 式中n——发电机转速； ● K——发电机的结构常数。 同步交流发电机制成后，其结构常数K已成定值。因此，可通过改变发电机的转速n或每极磁通来调整其输出电压的高傲。但是，通常情况下要求电动势的频率f恒定，而频率f与转速n成正比，所以发电机的转速是不能随便调整的。因此，主要通过调节同步交流发电机磁通量的大小，达到调整其输出电压的目的。 3、电动势的频率 ● 当发电机磁极对数一定时(如P=1)，其转子每旋转一周，电枢绕组可产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周，产生两个周波的交流电动势，苦转子每秒旋转n/60周，则产生n/60周/s的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f与发电机转速n成正比。 ● 当发电机的转速一定时(如n=1周/s)，磁极对数P=1，转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。磁极对数P=2，转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为P对磁极，转子每旋转一周产生P个周波的交流电动势。由此可知，交流电动势的频率f还与磁极对数P成正比。 综上所述，同步交流发电机电动势的频率f与其转速n 和磁极对数P成正比，因此f的计算公式为： F=P*n/60 (周/s) 改变同步交流发电机的转速n或磁极对数P,均可改变其频率f。但是，发电机制成后，其磁极对数P是不能改变的因此,只能通过改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值后，就不能再随便改变转速n。 4、改善电动势波形的措施 根据要求，同步交流发电机输出电压应为正弦波。但是，由于发电机定子铁芯结构、磁极结构、电枢绕组结构、三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响，电动势的波形会产生畸变，形成非正弦交流电动势。 非正弦交流电动势中除含有基波分量外，还含有频率不同的许多高次谐波分量。不仅严重影响发电机的性能和工况，还影响用电设备的正常工作。因此，在设计、生产同步交流发电机时，采取了诸多方法，改善电动势波形，使其成为正弦波。其具体方法有：改善磁极形状、采用斜槽定子、改善定子绕组结构和三相发电机采用星形接法。 （1）改善磁极形状：磁极的分布规律由磁极的形状决定，将磁极尖削尖或采用扭斜磁极，使磁通密度B近似按正弦规律分布，进而使电动势成为正弦波； （2）采用斜槽定子：将定子铁芯扭斜一个槽距的位置，使其成为斜糟定子，无论转子旋转至何种位置，磁极端画所覆盖的铁芯齿面积始终保持不变，这样可齿谐波的影响； （3）改善定子绕组结构：同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构，可或削弱许多高次谐波分量，使电动势接近于正弦波； （4）三相发电机采用星形接法：三相同步发电机的三相电枢绕组采用星形接法，其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量·改善线电压的波形。 5、同步交流发电机励磁方式 发电机励磁功率的产生方式，称为其励磁方式。同步交流发电机的励磁方式有他励式和自励式两种。 （1）他励式：励磁功率由本身以外的其他电源供给，这种发电机称为:他励式发电机。根据获得励磁功率形式的不同，他励式交流发电机又有采用血流励磁机励磁和采用无刷交流励磁机励磁之分。其中、采用直流励磁机励磁是靠同轴转动的并励直流发电机供给励磁功率的；采用无刷交流励磁机励磁是由同轴转动的交流励磁发电机供给励磁功率的。 （2）自励式：励磁功率由本身供给的发电机称为自励式发电机。其励磁功率一般由以下三种方法获得：直接从同步交流发电机输出端取得，由安装在同步交流发电机的定子槽中的副绕组供给；发电机电枢绕组为带抽头式的，由抽头处引出部分电枢绕组供给。 综上所述，无论是他励式同步交流发电机，还是自励式同步交流发电机，改变励磁电流的大小，均可调整发电机的输出电压。
