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发电机发电时,如没有电器在用电,发出来的电都去哪里了?
发电机发电,假如没有电器在用电,相当于负载这边是开路的,也就是发电机线圈的并没有形成回路,没有回路是没有电流的,根据电功率的定义,电功率P=电压U*电流I,因为回路没有电流,所以电功率P=0,也就是没有电功率输出,相当于本质上并没有发电,当然谈不上损失了。
电动势只是一种能力
根据电磁定律,导体运动切割磁力线的时候,会在导体两端形成感生电动势。电动势在物理学上是这样定义的,单位正电荷被电场力从电源的负极,经过电源内部,达到电源正极时所做的功的大小。
光看定义,电动势是比较抽象的,不太好理解。可以顾名思义把电动势理解成让电子产生运动趋势的一种本领,一种能力。好比处于高处水池里边的水,老想流出去,流到下游去这样一种趋势。又好比说一个人很会赚钱,口袋老是装了满满的,这种也是一种能力。发电过程,电动势也反应发电机把机械能转换成电能的一种能力本领。
有本领有能力,不做事,相当于能力体现不出来,也等同于没有能力,好比上边说到有赚钱能力的人,并没有把钱花掉,和穷人没有两样一个道理。当没有任何负载接入发电机的回路里边,回来没有电流,并没有产生电功率。但是导体切割磁力线是存在的,所以有电动势,展现了发动机能发电的一种本领而已。再次回到水池装满水了,但是水阀是关闭着的,并没有水漏出去一样的道理,并没有什么损失,水还在水池里边。
导体没有切割磁力线时候,正负极两端都是中性的,因为金属正电荷和电子是完全一致的,导体没有对外显示出任何带电状态。当切割磁力线的时候,正电荷从负极移动到正极,可以理解成电磁力让正电荷和电子实现了在这一段导体上分离了一些出来,正极聚焦了正电荷,而负极聚集了电子,这样分别在导体两头呈现出不同的带电状态来。正负电荷分离出来的数量越多,代表发电机的电动势越强,发电能力也越强。因为没有负载接入,而发电机的发电能力是有限的,导体的能分离出来的数量也是有限的,到了一定程度,正负电荷不再继续分离增加了,发电机怎么转,都不会再有新的正电荷从负极移动到正极了。好比水池里边的水已经满了,水泵再往里边送水,也送不进去这个道理。
电能的转化看电流
灯泡发光,是因为电流流过钨丝等东西,转换成热能或者光能,而风扇在转,也是电流流过电机内部,让电能转换成动能。要让负载工作同时消耗电能,必须要有电流流过负载本身,这样电能才可以转换成其他形式的能。
发电机带动负载发电时候,机械能会因为切割磁力线存在,发电机线圈内部会分离出来正负电荷,让正电荷跑到正极,负电荷保留在负极,转换成电能,而电能因为有回路,让正电荷从正极,经过负载,流回负极,这样相当于正电荷做了一个封闭的循环,回到了初的位置了,让正负电荷中和,这样机械能再次在发电机线圈内部分离正负电荷,重复这个流程,这样一个流程就是有源源不断电流产生的过程。
发电机可以看成一个电压源,电动势代表这个电压源的能力,电压是稳定的,发电机输出的电功率大小,取决于负载这边的电流大小,电流越大,发电机把机械能转换成电能的数量会越多。反过来,如果负载没有电流,发电机实际上是在空转,除了一些摩擦力在消耗能量外,并不会有机械能转换成电能,不存在白白损失的问题
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只有正确的操作和保养才能减少柴油发电机气缸套的异常磨损
柴油发电机气缸套磨损的形式多样而复杂,主要有:磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损和穴蚀等,通常是几种磨损形式同时存在,互相影响,相互作用,从而加剧了气缸套的磨损。柴油发电机气缸套异常磨损与操作、保养方法有很大关系,只有保持正确的操作和保养方法,才能有效减少和柴油发电机气缸套的异常磨损,延长使用寿命和大修间隔期,降低使用成本,提高企业的经济效益。
气缸套异常磨损的原因分析:气缸套的磨损分为正常磨损和异常磨损。正常磨损是在正常工作条件下所发生的磨损,一般分3个阶段,即:初始磨合期、稳定磨损期和后期急剧磨耗期。正常磨损的磨损率较低,一般为0.01~0.08mm/1000h;异常磨损率则达到10~15mm/1000h。根据维修经验分析,在灰尘多的环境下工作的柴油发电机的气缸套异常磨损主要与下列因素有关:
1.操作不正确造成的气缸套异常磨损分为以下几类:
超速超负荷作业:柴油发电机超速运转时,活塞运动速度加快,缸套和活塞环间摩擦表面温度随速度增加而升高,当缸套表面温度升高至200℃左右时,缸套表面润滑油膜遭到破坏,摩擦状态也由边界摩擦变为干摩擦。同样,超负荷作业时,进油量增多,燃烧室内空气充量相对较为不足,造成燃料燃烧不完全,导致排气温度高,缸套表面温度随之上升,润滑油膜被烧蚀、破坏,使摩擦面间润滑不良,产生干摩擦。燃烧不完全和润滑油被烧蚀,使缸套表面积炭增多,产生了磨粒磨损;同时润滑油的高温扩散性差,易产生高温腐蚀。因此,长期超速超负荷作业,缸套异常磨损特别严重。
频繁变换工况:当发电机在变换工况下运行时,如启动、停机、变负荷等,缸套和活塞环表面间的润滑油膜会随之发生变化,容易使缸套磨损。
为以下几类:
(1)“三滤”未清洁或失效而没能及时更换:烟尘主要含有石英砂等,柴油发电机在含尘量较多的环境中作业时,灰尘易随着空气经进气系统带入气缸中。此外也有可能是污染了灰尘的机油和燃油一道进入发电机。当空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器因灰尘堵塞而未清洁或失效而无及时更换时,灰尘就较易进入发电机,这些尘埃进入摩擦面后,由于硬度比摩擦面高,引起磨粒磨损。有试验表明,当磨粒直径在30m左右时,所造成的磨粒磨损为剧烈,而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨损则较轻微。在弗列加滤清器过滤效果良好的情况下,弗列加滤清器一般能过滤掉10m以上的磨粒,因此经常清洁弗列加滤清器和及时更换失效的弗列加滤清器,对减少磨粒磨损有很大作用。
(2)冷却水温度太低或太高:冷却水温度过低,则因燃烧生成的二氧化碳、硫的氧化物容易与凝结于缸壁的水滴结合成碳酸、硫酸和亚硫酸,对缸壁造成严重的酸腐蚀;同时温度低,燃料不能完全燃烧,一部分成为废气排出,一部分则渗入并破坏缸壁的润滑油,导致摩擦面间润滑不良,磨损加剧。冷却水温度太高,则使润滑油养化严重。有试验表明,温度每增加10℃,氧化速度将增加一倍,因此,缸套壁温度过高,润滑油膜氧化速度进行得很快,此时润滑油粘度降低,油膜容易破坏,加剧磨损,根据对许多柴油机的试验表明,冷却水温度在75~80℃为宜,此时磨损量较低;另外,润滑油在高温氧化后生成的积炭使摩擦表面产生磨粒磨损,使磨损更加严重。造成冷却水温度太低和太高的原因主要有:发电机频繁开开停停或启动时节温器失效致冷却水始终未能进行小循环使冷却水温度太低。水箱水量太少,水泵风扇皮带太松致风扇风力不足;冷却水道堵塞水流不畅,水箱冷却片污物多致散热差;冷却水道渗入高温气体;润滑油变质缸套积碳散热差、磨损严重等,均会造成水温偏高。
(3)燃烧室内积炭多:柴油发电机运转一段时间后,就会在活塞顶、进排气门、气缸盖的燃烧室上面积聚一定数量的积炭,若没有及时清理,这些积炭就会在摩擦面间形成磨粒,使摩擦面产生磨粒磨损;同时因积炭造成表面散热差,导致磨擦面间表面温度升高,降低润滑油的润滑性能,也同样加剧了气缸套的磨损。
(4)润滑油变质:润滑油变质后对金属表面的吸附力和分散力下降,从而使有腐蚀磨损表面更加严重,表面摩擦状态也由于润滑油的变质而粘度下降,容易破坏润滑油膜,使表面磨损加大,对此,应定期更换润滑油,确保表面处于良好润滑状态。
为防止气缸套发生类似上面的异常磨损,应做好以下几点措施:
1)柴油发电机启动后,应适当地慢转一段较短时间,待温度升高后,再带负荷工作;柴油发电机在带负荷工作时转速应均匀,不应在超负荷情况下工作,工作温度要保持在规定的范围内,不可过高或过低;
2)按时清洁更换失效的空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器;按不同季节更换不同的润滑油,定期添加或更换油底壳的润滑油;定期清洁活塞顶、气门及气缸盖上的积炭;经常清洗水箱,清通冷却水道,检查、调整风扇皮带,检查节温器性能,失效应及时更换。
3)发现柴油发电机有故障时要及时排除,避免因小故障而造成大的损失;
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如何通过排气的颜色判断发动机的技术状态
柴油发电机工作时,燃料在气缸内燃烧后生成废气排出机外。当发动机工作正常和燃料燃烧时,废气中主要有水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮气(N2),废气一般呈浅灰色。当燃料不燃烧或发动机工作不正常时,废气中还会有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)和碳粒等有害物质存在,使废气的颜色呈现白色、黑色或蓝色。可见,发动机排气的颜色能反映燃料燃烧状况和发动机技术状态。因此,维修人员可以通过发动机排气的颜色判断发动机的技术状态。
一、 排气冒黑烟
排气中的黑烟主要是燃料不燃烧的碳粒。因此,燃油供给系统燃料的过量供给,进气系统空气量减少,缸体、缸盖与活塞构成的燃烧室的密封性差,喷油器喷射质量差等因素都会使燃料燃烧不全,从而使排气冒黑烟。排气冒黑烟主要有以下原因:
1.高压油泵供油量过大或各缸供油量不均匀
2.气门密封不严,造成漏气,气缸压缩压力低
3.空气滤清器进气道阻塞、进气阻力大,使进气量不足
4.缸套、活塞、活塞环严重磨损
5.喷油器工作不良
6.发动机负荷运转
7.喷油泵供油提前角过小,燃烧过程后移到排气过程进行
8.汽油电喷系统控制失效故障等
对于冒黑烟的发动机可通过高压油泵调校,喷油器喷射试验检查,气缸压缩压力测量,进气道清洁,供油提前角的调整、汽油电喷系统故障诊断等工作予以检查和排除。
二、 排气冒白烟
排气中的白烟主要是未充分雾化和燃烧的燃油颗粒或水汽,因此,凡是导致燃油无法雾化或水进入气缸内都会使排气冒白烟。归纳主要有以下原因:
1.气温低且气缸压力不足,燃油雾化不好,特别是冷起动初期排气冒白烟
2.缸垫损坏,冷却水渗入气缸内
3.缸体裂,冷却水渗入气缸内
4.燃油中含水量大等
冷起动时排气冒白烟,发动机暖机后白烟消失应视为正常,若机组(修理服务)正常运行时仍冒白烟则为故障,应通过观察水箱内冷却水是否不正常消耗,各缸工作是否正常,油水分离器是否水量过多等进行检查和分析,排除故障部位
三、排气冒蓝烟
排气中的蓝烟主要是机油过量窜入燃烧室参与燃烧的结果。因此,凡是导致机油窜入燃烧室的原因都会使排气冒蓝烟。归纳主要有以下原因:
1.活塞环断
2.油环上回油孔被积碳堵塞,失去刮油作用
3.活塞环开口转到一起,造成机油从活塞环开口上窜
4.活塞环磨损严重或被积碳卡滞在环槽内,失去密封作用
5.气环上下方向装反,把机油刮入气缸内烧掉
6.活塞环弹力不够,质量不合格
7.气门导管油封装配不当或老化失效、失去密封作用
8.活塞、缸筒严重磨损
9. 机油加入量过多,使机油飞溅过多,油环来不及刮下缸壁多余的机油等
排气冒蓝烟必然伴随着油消耗增多,有的操作员称“烧机油”。机油、燃油消耗比一般为0.5%~0.8%,机油消耗过此值时排气中将有蓝烟产生。发动机冒蓝烟的故障,一般要通过发动机解体、检查,才能找出原因并确定排除故障的方案。冷机状态排烟发蓝,但机油消耗正常的,与燃料有关,视为正常。
发动机排烟一般应在发动机暖机状态时检查,通过发动机低速、中速、高速及加速过程中排烟颜色的变化进行分析
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长期未使用柴油发电机时需给增压器加注机油以免损坏
涡轮增压器是在高温、高速下工作,所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。值机人员在平时使用涡轮增压柴油发电机时,还应严格遵守以下的一些原则:
1、柴油发电机启动后应怠速运转3~5min,不要立即加负荷,以保证增压器的良好润滑,因为增压器位于柴油发电机的顶部,如果柴油发电机启动后增压器立即开始高速运转,就会导致机油压力未能及时升高而向增压器供油,造成增压器缺油损坏,甚至烧坏整个增压器;
2、怠速时间不宜过长,一般不超过10min,否则容易造成压气机端漏油;
3、定期检查各连接部位是否有松动漏气或漏油的现象,检查回油管是否通畅,如有应及时排除;
4、保证空气弗列加滤清器的清洁,并按要求定期更换(每4000km清洁;每24000km更换,如果发电机附近灰尘较多应适当缩短滤芯的清洁或更换);
5、停机前不要立即关闭柴油发电机,应怠速运转3~5min,以使增压器转速和排气系统的温度降下来,防止回热、机油结焦和轴承烧损等故障;
6、长期未使用的柴油发电机(一般超过7天),或新换增压器的柴油发电机,在使用前应在增压器的进油口加注机油,否则会因润滑不良而损坏增压器;
7、定期更换机油和机油弗列加滤清器(每8000km),定期检查增压器轴的径向和轴向间隙,叶轮与外壳的径向间隙不小于0.10mm,轴向间隙应不大于0.15mm,否则应请专业人员维修,以免扩大损失。增压器的更换增压器损坏后,需要更换时,必须同时更换机油、机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器,并对油道进行清洗,这是增压器更换的基本原则。
增压器与柴油发电机之间存在着内在的联系:增压器给柴油发电机提供压缩空气;柴油发电机利用压缩空气燃烧燃料;柴油发电机的排气能量取决于柴油发电机的燃烧状况;排气驱动增压器涡轮;增压器涡轮带动压气机叶轮这样,增压器与柴油发电机之间到达一个能量与流量的相互平衡。
增压器的更换及油道的清洗方法如下:
1、拆掉损坏的增压器,并在热机时放掉机油;
2、加入一定量的混合油(30%机油与70%柴油);
3、把增压器的进油管塞入回油管内或把进油管出口封住;
4、启动柴油发电机,怠速运转1~2min后停车,放掉混合油,并视混合油的污染情况,可重复清洗,以上工作应在热车时进行;
5、清洗或更换增压器进油管,清洗油底壳,并更换机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器;
6、安装新的增压器,并在增压器进油口加注机油进行预润滑,再装进油管,在弗列加滤清器内加满机油并安装, 安装其它管道;
7、启动柴油发电机,怠速运转3~5min后提速,检查是否有漏油漏气现象。
只要我们在使用中,严格按照本文所述要求及方法使用增压器,增压器的故障率将大为降低,增压器的使用寿命也将大为延长,确保柴油发电机的良好工作状况。