設備裝配與結構組成

柴油發電機組的組成構造圖解

 

摘要：發電機組由發動機、發電機和控制系統組成，所以叫發電機組，柴油發電機組是以柴油機為原動機，拖動同步發電機發電的一種電源設備，是一種起動迅速、操作維修方便、投資少、對環境的適應性能較強的發電裝置。柴油機驅動發電機運轉，將柴油的能量轉化為電能，根據其用途的不同，可分為陸用柴油發電機組及船用柴油發電機組；如果按品牌的不同，可分為國產柴油發電機組和進口柴油發電機組； 按轉速不同，可分為低速發電機組和高速發電機組。

 

一、柴發機組工作原理與結構

 

      柴油機驅動發電機運轉，將柴油的能量轉化為電能。在柴油機汽缸內，經過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點。柴油被點燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動活塞下行， 稱為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經過連桿變成了推動曲軸轉動的力量，從而帶動曲軸旋轉。將無刷同步交流發電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。這里只描述發電機組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩定的電力輸出，還需要一系列的柴油機和發電機控制、保護器件和回路。

      柴發機組模型及結構如圖1、圖2所示。一臺普通型柴油發電機組主要由柴油機、發電機以及控制系統三部分組成，柴油機和發電機有兩種連接方式，一為柔性連接，即用連軸器把兩部分對接起來，二為剛性連接，用高強度螺栓 將發電機鋼性連接片和柴油機飛輪盤連接而成，目前市場上的柴油發電機組使用剛性連接的比較多一些，柴油機和發電機連接好之后安裝在公共底架上，然后配上各種起保護作用的傳感器，如 水溫傳感器，通過這些傳感器，直觀地把柴油機的運行狀態顯示給操作員，而且有了這些傳感器， 就可以設定一個上限，當達到或超過這個限定值的時候控制系統會預先報警，這個時候如果操作員沒有采取措施，控制系統會自動將機組停掉，柴油發電機組就是采取這種方式起自我保護作用 的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數據和執行保護功能的是柴油發電機組 的控制系統，控制屏一般安裝在發電機上，稱為背包式控制屏，也有部分是獨立一個屏放置在操作室內，稱為分體式控制屏，控制屏通過電纜和發電機以及傳感器連接，分別顯示電參數和柴油機運行參數。此外 , 發電機組還有底盤、聯軸器、散熱器、燃油箱 , 有的還裝設有消聲器和外罩。

圖1  柴油發電機組模型

圖2  柴油發電機組結構圖

 

 

二、柴油發動機結構與特點

 

1、發動機結構組成

      發動機模型和結構如圖3、圖4毆。基本結構包括曲柄連桿機構、配氣機構、傳動機構、燃油供給系統、潤滑系統、冷卻系統和氣動系統（俗稱三大機構、四大系統）。曲柄連桿機構、配氣機構和燃油供給系統是柴油機的三 大基本部分，它們互相配合，完成柴油機的工作循環，實現 能量轉換。

2、康明斯發動機的特點

       基本設計特點為缸體設計堅固，振動小，噪音小；直列6缸四沖程，運轉平穩，效率高；替換濕式氣缸套，壽 長，維修方便；性能；強制水冷，熱輻射小。

（3）大部分裝有該公司的PT燃油系統（B、C系列除外）。

      康明斯公司的PT燃油系統，具有的速保護裝置；低壓輸，管路少，故障率低；高壓，燃燒充分。裝有燃油供油和回油單向閥使用。

（4）都采用ω燃燒室。

（5）凸輪從動件都是滾輪式。

（6）燃油及機油通道大部分都鉆在缸體及缸蓋內。

（7）濕式汽缸套，汽缸套經磷化處理。

（8）曲軸用合金鋼鍛造，軸頸感應淬火。

（9）活塞道環槽均有鎳合金鑄鐵鑲座，以環槽壽命。

（10）進氣系統

      裝有干式空氣濾清器和空氣阻力指示器，使用HOLSET廢氣渦輪增壓器，進氣充分。

（11）排氣系統

      使用脈沖干式排氣管，可利用廢氣能量，發動機性能充分發揮；裝有通徑為127mm的排氣彎管和排 氣波紋管，便于連接。 

（12）潤滑系統

      6GAL變流量機油泵，帶主油道信號管，可根據主油道機力來調整泵油量，優化進入發動機的機油 量；低機力（241-345kPa），這些措施能降低泵油功率損失，動力性，改善發動機的經濟性。

 

圖3  柴油發動機結構剖析圖

圖4  NTA855-G7A康明斯柴油發動機模型三維圖

 

三、交流發電機原理和特點

 

1、交流發電機結構和原理

（1）結構

      交流發電機主要由磁性材料制造多個南北極交替排列的永磁鐵（稱為轉子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯線圈的電樞線圈（稱為定子）組成。

（2）發電原理

      轉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，轉子旋轉一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場的變換作用，在線圈中將產生大小和方向都變化的感應電流并由定子線圈輸送出電流。

2、交流發電機的特點

      斯坦福發電機系列為防滴式，其模型和內部結構如圖5、圖6所示。該系列發電機采用諧波附繞組、基波附繞組及 A.V.R 裝置控制勵磁。U247系列發電機采用基波附繞組、電抗變流器，三相整流橋組控制勵磁。（根據用戶要求配備自動電壓調節器，成為可控相復勵發電機），P7系列發電機采用主繞組軸頭，交流勵磁機、旋轉整流器及 A.V.B 裝置控制勵磁。發電機用離心式風扇冷卻，風從非軸伸端進入、軸伸端吹出，有良好的軸向通風，散熱效果明顯。絕緣等級為 F 級或 H 級。

 

圖5  斯坦福交流發電機模型

圖6  同步交流發電機內部結構圖

 

總結：

      康明斯發電機組，作業效果極佳，保證發電機組的使用壽命，通過底板、支座、螺栓和散熱扇之間對的配合，可以對發電機組起到良好的散熱效果，大大提高了散熱效率，解決由于變頻器引發的發電機組快速升溫的問題，方便將發電機組的熱量散發出去，保證了發電機組的正常使用壽命。通過基座、第二彈簧、粗管、橡膠管和圓板之間的配合，可以對該帶有變頻器的發電機組起到了良好的減震作用，大大降低了發電機組的震動問題，減少噪音的產生，避免由于長期的震動導致發電機組的損壞。

 

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