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<嘉兴>维曼机电设备有限公司


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提高柴油发电机接地系统重视是保证人员操作的关键因素 柴油发电机系统不同的市电供电网络，虽然柴油发电机的应用已经非常广泛，但是其接地系统的设计并没有统一的标准来范，再则山于许多柴油发电机系统地接地设计并没有完全由专业的供电管理部门的监督管理，致使在实际的应用中，使柴油发电机的接地系统正确设计往往被忽略。如何做好柴油发电机的系设计和施工，是值得我们注意的问题，往往大家在实际工作中， 并没有对此问题予以高的重视。因为各用系统运行的时间和机会都有限，所以由此而产生的问題会少，但是我们也并不能因此而认为已经做得没问题了。如国接地系统处理不当可能会造成设备的损坏和人员伤害的风险。如何保证提供的供电服务是合格的电源，在各种状况下不会对客户造成威胁，其中接地系统的正确设计和施工是非常值得考虑的。接地系统的一个庞大的系统，我们这里不讨论如何做接地网，这个一般是由大楼设计方负责完成的。如果你是一个小型电站的承包方，那么这一点也是你应该考虑的。本文主要介绍发电机中性点与接地网之问的连接。接地其实分为系统接地和设各接地，设备接地就是把发电机的外壳、底座与接地网用软电缆或柔性铜排与接地网进行连接，确保外壳与地网之间等电位，在系统发生接地的时候不会对人身造成威胁，没备的接地要可靠，而且 有多处进行可靠连接。系统接地时指发电机组中性点与地网之间的连接。低压发电机系统的接地比较简单，GB14050将接地方式分为TN、TT、TI三种接地方式 TN系统 电源端有一个直接接地，电气装置的外露导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点。根据中性导体和保护导体的组合情况，TN糸统的型式有以下三种： 1、在实际应用中，市电提供的三相五线制的接线方式就是这种接法。 2、如果系統中采用的三相些线制接法，PEN合并在一起，则属十此类解法。 3、TT系统电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源的接地点。 TI系统电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地。以上的接地系统方式也适用于低压发电机系统，但是由于存在发电机系统和市电供电两个系统，所以如何选择作接地则成为一个认真对待。如果市电供电系统与发电机系统的换采用了4极ATS，那么可以认为这是两个独立电力系 统，其接地应该各自单独考虑，无论是采用三相四线还是三相五线的配电方式，发电机的中性点要与地网进行还接。除非供电方式采用的TI系统。 当市电供电系统与发电机系统的切报采用了3极ATS，一般这时发电机的接地由市电侧提供，发电机的中性点在就地不要与地网进行连接，其只能通过巾电侧的N线接地，注意在市电设备检修的时候不要断开市电N线与地网的连接，否则会造成各用电源系统在接地断开的情况下运行：许多安装人员对于接地系统的重要性认识不足，且不知道如何处理接地问题。发电机厂家一般都提供发电机的中性点，有的中性点出厂时就与外壳连接，有的则没有连接，出于悬空状态，在发电机系统的施工过程中一定要咨询甲方的工程技术人员明确系统的接地方式，按照施工图纸进行接地处理。 如果发电机的中性点没有接地和引出，则无法提供单相负荷的正确使用，误将没有N线的电源接入单相负载，则可能造成设备的损坏。在3极ATS的应用中，如果市电己经提供了系统接地，那么柴油发电机内部的接地就要取消，否则会造成多点接地，会在发生相接地障时影响系统的接地保户动作。 本文简单介绍了低压系统的接地，旨在帮助大家提高对实际工作中遇到的接地系统重视，如果有任何疑问一定要与客户进行交流，不可在故意回避接地问，因为系统接地是涉及系统运行中涉及到设备可靠运行和人员操作的关键因素。

柴油发电机组的基本原理和结构 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，根据其用途的不同，可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组；如果按品牌的不同，可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组； 按转速不同，可分为低速发电机组和高速发电机组。 基本原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气弗列加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。


结构分析 一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓 将发电机钢性连接片和柴油机飞 连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较 多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如 水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器， 就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作 员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用 的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组 的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操 作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油 机运行参数。此外 发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱 有的还装设有消声器和外罩。



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柴油发电机混合气形成的特点和燃烧室 1.柴油机混合气形成的特点 柴油机的混合气是在汽缸内部形成的，进气冲程吸人新鲜空气，然后对空气进行压缩，直到压缩冲程接近终了时，柴油才开始喷入燃烧室，因此，柴油机混合气的形成具有以下特点： (1)混合气形成的时间极短，一般仅千分之几秒，从喷油开始即混合开始起，到喷油结束为止，仅占曲轴转角(15°～35°)的位置。以柴油机的转速为1500r/min为例，在曲轴转角20°内喷油完毕时，其喷油时间仅为0.0022s。 (2)从喷油开始，约经(1～3)1000s时间，柴油便开始燃烧，柴油机混合气形成过程与燃烧过程几乎是同时进行的。 (3)柴油的粘度较大，不易蒸发。 上述特点也是柴油机可燃混合气形成的困难之点。为了使柴油与空气能迅速地形成混合气，除了要求燃油喷射系统保证柴油的雾化质量外，还需要燃烧室的帮助。 2.柴油机的燃烧室 柴油机可燃混合气在燃烧室内的形成，虽然与燃料的雾化状况有密切关系，但还需要有适当形状的燃烧室相配合，合理地形成燃烧室内气流运动，促进燃料迅速而均匀地与空气混合，并迅速地分布到整个燃烧室的每一角落，从而使燃烧过程更为完善。 按柴油机结构特点和混合气形成的方法不同，燃烧室可分为两大类型： (1)统一式燃烧室统一式燃烧室又称直接喷射式燃烧室，它由活塞顶与汽缸盖内壁所包围形成的单一内腔。采用这类燃烧室时，一般配用多孔喷油器，将燃料直接喷射到燃烧室中，借助喷出油束的形状与燃烧室的形状相吻合，以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成混合气。统一式燃烧室常用的有下面几种： ①w形燃烧室：w燃烧室由气缸盖内壁和活塞顶的w形深凹坑构成。燃油的大部分由多孔喷油器以19600kPa的压力喷入燃烧室后，均匀地以雾状分布在燃烧室空间，吸收室内高温空气的热量而蒸发，并与空气混合。另有少量燃油被喷射到燃烧室壁面，形成油膜，在燃烧开始后才加速蒸发参与燃烧，因此，这种燃烧室要求喷油压力较高。 w形燃烧室形状比较简单，结构紧凑，散热面积小，热效率高，有利于冷车启动，但由于一部分燃油直接喷散在空腔中，在着火延迟期内形成的混合气多，同时参加燃烧的油量也很多，因而导致汽缸内压力升高较大，工作比较粗暴。6135G型、Z12V190B型、B2-300型柴油机采用这种w形燃烧室。 ②球形燃烧室:球形燃烧室位于活塞顶中央，在活塞顶部加工成深凹状球形空间，汽缸盖上有螺旋道或切向进气道，可使进气时形成绕汽缸轴线转动的高速空气流。工作时，喷油器将柴油顺气流旋转方向沿燃烧室切线方向喷射，在强烈的进气涡流作用下，使燃油分布在燃烧室壁表面，形成一层很薄的油膜，在较低的温度下蒸发，蒸发出的油气与空气混合成均匀的混合气。

发电机空冷和水内冷的特点是什么 现在的工业生产活动，离不开动力设备的使用，其中发电机组的使用是少不了的。发电机组类型多种多样，柴油发电机组的特点是：质量稳定，噪音小，油耗低，大修时间长，使用成本小。 　 1.发电机空冷的特点 全空冷的发电机具有运行可靠、操作简单、维修方便的优点。空冷机组从制造上考虑，其参数较好，额定点的效率略高。没有水冷机组的如定子水接头，水处理等附属设备，结构简单，制造上比较容易实现。目前大型发电机不再采用在工厂组装分瓣，然后运到工地合缝安装的方式，而采用在现场叠片组装的安装方式。空冷机组具有安装工艺要求相对比较简单，安装周期短的优势。空冷的主要问题是定子线棒轴向温度分布不均匀，由热引起的机械应力，定子铁芯热膨胀引起定子叠片翘曲等问题较水冷机组严重。对于后一问题，目前技术上也有一些比较好的成功经验。空冷发电机因结构相对简单，发电机定子绕组内部无特殊接头，在运行可靠性方面具有优势。 2.水内冷的特点 定子绕组采用水内冷方式，绕组的热量直接由水带走。水的体积热容量为空气的3500倍，导热系数为空气的23倍，因此水冷却的效果很好。水内冷机组的极限容量可达空冷机组的1。5～2倍。全空冷的发电机尺寸比同容量的水冷发电机要大25%左右。定子绕组水内冷的主要优点是定子线棒的内部温度可控制在65℃左右，降低定子温升，改善热应力;线棒沿定子铁芯轴向的温度分布均匀，可减少因热膨胀不均引起的变形，这样主绝缘的寿命得以增加，理论上其整机寿命应长于空冷机组。水冷机组定子铁芯长度比空冷机组短，能有效节省材料。需要的通风量比空冷机组小，相应风损也减小。虽额定负荷下的效率较空冷机组低，但空载损耗较小，在低于额定容量运行时的效率较高。水冷机组的定子槽宽而浅，增加了定子铁芯刚度，使定子振动得以减轻。由于定子线棒结构复杂，使得某些制造工艺和安装工艺也很复杂。 水冷机组的主要问题是定子水接头结构及水处理装置的可靠性。发电机附近发生突然短路或发电机非同步分，合闸时，定子线棒端部要受到很大的电磁力的作用，而此处又是绕组的水路连接处。水接头的焊接质量也是发电机运行可靠性的关键之一，这与厂家的制造水平有很大关系。此外，用于发电机定子绕组的冷却水必须是去除离子的洁净水，冷却水系统的可靠性对发电机运行的可靠性也构成一定的制约关系。 由水冷带来的其他优点: (1)因转子重量降低，使厂房桥机的起重量降低。 (2)因定子铁芯高度降低，机组整体高度下降，因而厂房高度可以相应降低。 (3)转子重量降低，使发电机推力负荷减少，便于推力轴承的运行。 电气系统事项： 　　(1)只有那获得电力系统认可的专业人员，才允许依照操作规程、电气标准和其他规则将发电机组与负载连接。如果需要，机组启动和运行之间，这些电工的工作应得到监督部门检查和认可。 　　(2)当连接或拆卸线路时，必须关闭发电机组，同时必须断开电池连接。 　　(3)当发电机组进水，过分潮湿及表面有霉斑，切勿拆装负载线路。

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柴油发电机组的机组功率标定 油机发电机组是由柴油发电机和同步发电机组合而成的。柴油发电机允许使用的 功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，因此，需规定允许连续运转的 功率，称为标定功率。 柴油发电机不能超过标定功率使用，否则会缩短其使用寿命，&至可能造成事故。 1.柴油机的标定功率 标准规定，在柴油发电机铭牌上的标定功率分为下列四类： (1)15分钟功率即柴油发电机允许连续运转15分钟的 有效功率。是短时间内可能超负荷运转和要求具有加速性能的标定功率，如汽车、摩托车等柴油发电机的标定功率。 (2)1小时功率即柴油发电机允许连续运转1小时的 有效功率。如轮式拖拉机、机车、船舶等柴油发电机的标定功率。 (3)12小时功率即柴油发电机允许连续运转12小时的 有效功率。如电站机组、工程机械用的柴油发电机标定功率。 (4)持续功率即柴油发电机允许长时间连续运转的 有效功率。 对于一台机组，柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。根据GB1105-74规定，电站用柴油机的功率标定为12小时功率。即柴油机在大气压力为101.325kPa，环境气温为20℃，相对湿度为50%标准工况下，柴油机以额定转速连续12小时正常运转时，达到的有效功率，用Ne表示。 美国康明斯NT系列柴油机，其功率分为持续功率和备用功率，两者功率之比为0.91:1相当于我国12小时功率和持续功率之分。 2.交流同步发电机的额定功率 交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下长期连续运转时，输出的额定电功率，用PH表示。 根据机组的运行环境和技术要求，机组输出的额定功率，由下式进行计算: PH=K1·n(K2K3NeH-Np)(kw) 式中PH—同步交流发电机输出的额定功率(kw)； NeH—柴油机输出的额定功率(PS)； K1—单位变换系数(即kW/PS)K1=0.736； K2—柴油机功率修正系数； K3—环境条件修正系数； n—同步交流发电机的效率； Np—柴油机风扇及其他辅助件消耗的机械功率(PS)。 通常我们把柴油机输出额定功率(PS)与同步交流发电机输出的额定功率(kw)之比，称为匹配比，用K表示，即 K值的大小受当地大气压力、环境温度和相对湿度等多种因素的影响，对于在平原上使用一般要求的机组，通常K值取1.6对使用要求较高的机组K值应取2。

柴油发电机的主要排放问题都比照欧洲标准限制排放 1.柴油发电机的主要排放问题 发电机组运行时排放的HC、CO和NOX、燃油蒸汽、硫酸雾等有害成分，使空气被污染，对人类、生态环境和经济发展的影响越来越大，这是当今世界 的环境问题之一。为解决这一难题，目前一般采用机内净化技术和机外净化技术。例如：电喷发电机加装催化转化器可有效降低排气污染。稀燃技术可以有效地改善汽油机油耗，降低有害排放物（主要是NOX）排放。采用EGR（废气再循环）发动机NOX排放量比相应的发动机排放量平均要低50％。 对发电机排放进行必要的限制有助于改善环境质量。因此，世界各国都对发电机排放做了较严格的限制。例如：美国1998年实施的重型柴油机标准要求NOX排放量为4g/(hph)。 发电机制造商协会与美国加利福尼亚大气资源局（CARB）及环境保护局(EPA)达成了一项协议，即到2004年，在使用洁净柴油燃料的前提下，其产品的NOX和HC排放缸量之和为2.5g/(hph)，PM（颗粒）的排放量为0.1g/(hph)。如果不使用洁净燃料，则NOX和HC排放量之和为3.5g/（hph)。 2.降低排放的目标 由于欧洲对内燃机的排放限制比较严格，世界各国各地都比照欧洲标准限制排放。 康明斯是全球发动机企业中能够将柴油发电机组的五大关键系统，即进气处理系统、滤清和后处理系统、燃油系统、电控系统和缸内燃烧优化设计，全部自主开发的跨国企业，可以为客户提供的“ 一站式”排放解决方案。 ● 优异的动力性 输出功率可达500Kw 输出扭矩2990N.m，保证各种使用状态下的动力充沛 ● 超低油耗 采用康明斯XPI超高压共轨燃油喷射系统及CTT大流量涡轮增压器，并结合康明斯先进的动力缸设计和电子控制系统，大大低燃油消耗，确保发动机在不同工况和应用中的出色燃油经济性 ● 出色的可靠性 采用全球领先的工程技术与分析工具并结合中国用户使用状况设计，在强大的传感器和电控系统的支持下，发动机具备更强的高海拔运行能、低温运行和大负荷持续运行能力，零下40 至60 摄氏度、5200 米海拔发动机都可运转自如 ● 出色的适用性 超高的重量功率密度和升功率密度方便用户安装和运输，便于用户维修保养 ● 更低排放 采用机内净化方案，可满足医院、学校等对排放有更严格要求的场所的使用需求

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