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曲軸的形狀和發(fā)動機的發(fā)火次序
曲軸的形狀及曲柄銷間的相互位置(即曲拐的布置)與沖程數、氣缸數、氣缸排列方式(直列或V形等)和各氣缸做功行程發(fā)生的順序(稱為發(fā)火次序或工作順序)有關。曲軸的形狀同時要滿足慣性力的平衡以及發(fā)動機工作平穩(wěn)性的要求。
對四沖程發(fā)動機,曲軸每轉兩轉就是一個工作循環(huán),每個氣缸都發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時間(用0CA表示)要求均勻。如果發(fā)動機有i個氣缸,則發(fā)火間隔為7200/i0CA,即曲軸每轉7200/i時,就有一個氣缸做功,這樣才會使發(fā)動機的工作平穩(wěn)。下面介紹常用的4缸、6缸和V形8缸發(fā)動機的發(fā)火次序。
(1)四沖程直列4缸機,缸數i=4,發(fā)火間隔為7200/4=1800CA。4個曲柄銷布置在同一平面內,1、4缸的曲柄銷朝上時,2、3缸的朝下,1、4缸與2、3缸相隔1800。這種發(fā)動機可能采用的一種發(fā)火次序。
這種發(fā)火次序為1-3-4-2,習慣上以1缸為準,l缸做功后接著是3缸做功,以此類推。這種發(fā)動機的各氣缸,就是按照1-3-4-2的順序循環(huán),不斷周而復始地工作著。
如將上述2、3缸的工作過程互換,則可得到另一種發(fā)火次序。這種互換之所以可能,是因為2、3缸的曲柄銷(即它們的活塞)的位置是相同的。這樣就得到另一種發(fā)火次序,即1-2-4-3。
所以,4缸機可能采用兩種發(fā)火次序,即1-3-4-2和1-2-4-3。不過,對某一種具體的發(fā)動機來說,由于發(fā)火次序還與氣門機構的安排等有關,因而是確定而不能變更的。使用一臺發(fā)動機時,必須了解它的發(fā)火次序。
1-3-4-2和1-2-4-3兩種發(fā)火次序在工作平穩(wěn)性和主軸承負荷方面,沒有什么區(qū)別。一般柴油機采用前一種。
(2)四沖程直列6缸機,發(fā)火間隔為7200CA/6=1200CA。6個曲柄銷分別布置在3個平面內(每個平面內2個),各平面間互成1200。曲柄銷的具體布置可有兩種方式。當1、6缸的曲柄銷朝上時,2、5缸的朝左,3、4缸的朝有,其發(fā)火次序是1-5-3-6-2-4。國產6缸機都采用這種曲軸和發(fā)火次序。
曲柄銷布置的另一種方式是將上述 種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的發(fā)火次序是1-4-2-6-3-5。
當然,上述兩種6缸機的曲軸還可能采用其他的發(fā)火次序,但由于在實際發(fā)動機上幾乎沒有應用,因而不作介紹。
按發(fā)火次序看,前后兩個氣缸的做功行程有600是重疊的,這種現象是容易理解的。因為各氣缸間做功行程的間隔是1200,而每個氣缸的做功行程本身都是1800,就必然有600互相重疊。在這個600中,兩個氣缸都在做功,前一個氣缸做功末完,后一個氣缸的做功已開始了。這種做功行程重疊的觀象對發(fā)動機的工作平穩(wěn)性是有利的。
(3)四沖程8缸機,大多將氣缸排列成雙列V形(兩列氣缸中心線的夾角常取900)。氣缸數i=8,其發(fā)火間隔為7200CA/8=900CA。這種發(fā)動機左右兩列氣缸中相對的一對連桿共裝在一個曲柄銷上,所以V形8缸機只有4個曲柄銷。通常將4個曲柄銷布置在兩個互成900的平面內。
V形8缸機常用的發(fā)火次序為1-5-4-2-6-3-7-8。
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發(fā)電機管理中的3個有用細節(jié)
故障背景:2017年5月20日該輪靠泊印度洋留尼旺島,鍋爐發(fā)生點火故障,于是發(fā)電機換用輕柴油。換油后不久,發(fā)現發(fā)電機上的燃油管有滴漏,當時忙于處理鍋爐問題,為減少柴油損失,當即關閉了停車狀態(tài)的一號和三號發(fā)電機燃油進出管路的相關閥門。
故障現象:第二天船舶離港時,當班輪機員凌晨4點打給我,說一號發(fā)電機不能并車,三號發(fā)電機能并車但只能承擔150 KW,再加負荷就加不上去。我立即下機艙,檢查發(fā)電機相關情況,滑油、冷卻水各項參數未見明顯異常。我嘗試向三號發(fā)電機手動轉移負載,多次手動調節(jié)調速器以增加燃油供油量,但負荷沒有變化。嘗試一號發(fā)電機并車,自動與手動并車都未成功,一號發(fā)電機顯示頻率過高。
打開三號發(fā)電機保護蓋檢查高壓油泵,油泵齒條拉桿均能自由活動,油尺刻度指示在較大值,排除了油泵的問題,再檢查相關管路,發(fā)現有個進油閥處于關閉狀態(tài),當即慢慢全開燃油閥,三號發(fā)電機立即加載到500KW,負荷轉移正常。
注意力再轉向一號發(fā)電機,發(fā)現一號發(fā)電機類似的進油閥也未打開,當即打開進油閥,并再次嘗試并車,但還是并車失敗。到港時一號發(fā)電機是正常使用的,頻率、轉速,負荷的轉移各項指標都正常,怎么突然就轉速過高了呢?
故障措施:三號發(fā)電機正常之后,我全部精力集中在一號發(fā)電機不能并車的問題上,之前發(fā)電機轉速感應器出現過速度顯示的問題,所以首先還是考慮轉速感應器故障,懷疑有可能是感應器臟了或者跟飛輪的間隙超標。該發(fā)電機有兩個pick-up(轉速感應器),一個用于機旁控制屏顯示,一個用于發(fā)電機控制系統(tǒng)。當即取出兩個感應器,其中一個確實臟了,擦拭干凈后,檢查了速度感應器的阻值,確認正常,重新裝回,調整好間隙,重新啟動發(fā)電機,轉速還是過高--950RPM。
排除了轉速感應器的問題,那么故障就應該在機械部分。檢查高壓油泵,調節(jié)拉桿活動正常;檢查調速器,該調速器品牌是Regulateurs Europa,型號1102V-4G-25R。發(fā)現調速器上的手動速度調節(jié)旋鈕卡住了,很難轉動,聯(lián)想到二管輪的交接班記錄,提示該調速器的同步馬達(下圖中的021)不是原裝備件,當時由于缺少原裝備件,用的是上個管理公司遺留下來的其他制造商備件。拆下同步馬達,與近期在新加坡剛接收到的原裝備件對比,發(fā)現兩個同步馬達參數不一致:非原裝備件,制造商Woodward,電壓24V,轉速2000 RPM,功率5瓦;原裝備件,制造商Groschopp,電壓24V ,轉速2700RPM,功率2瓦,電流0.25A。進一步拆開非原裝同步馬達,發(fā)現馬達的塑料齒輪磨損,不能轉動。
換上新的同步馬達,啟動發(fā)電機,調節(jié)手動轉速旋鈕,使轉速達到916RPM, 待發(fā)電機轉速穩(wěn)定后嘗試并車,發(fā)電機可以成功并車。但是又出現個新問題,并車后一號發(fā)電機功率并未提高,相反地,出現逆功率跳閘的現象,幾次嘗試都是如此。我決定讓三管輪在并車屏上嘗試并車,我與電機員在發(fā)電機旁觀察,雙方用對講機聯(lián)系,發(fā)現當發(fā)電機并車成功后,調速器速度控制旋鈕被同步馬達向逆時針方向旋轉導致柴油機減速,這與并車后調速器的正確動作恰恰相反,正常情況下,調速器速度控制旋鈕應該順時針方向旋轉使柴油機加速從而增加本機承載負荷能力,維持轉速穩(wěn)定。查找到問題癥結后,我們再對比同步發(fā)電機馬達的電壓與電流情況、查找相關發(fā)電機電線接線圖紙,發(fā)現一號發(fā)電機相關接線控制板亦與原廠圖紙一致,這說明接線未曾改動過。于是我們改變同步馬達背后的接線,將其對調,再次啟動發(fā)電機,并車成功,負荷轉移順暢,問題解決。
經過該事件,發(fā)現以下幾點在未來的輪機管理工作中值得引起注意:
啟動發(fā)電機之前,一定要檢查相關管路系統(tǒng),之前做出過狀態(tài)改變的相關閥門,一定要及時設置好。交接班工作一定要交接清楚,不能有遺漏;
該事件的起因在于啟動發(fā)電機之前沒有將關閉的燃油閥打開,該輪經過幾任管理公司管理,燃油管路的閥門老化,在全關時仍然存在些許燃油泄漏,造成一號發(fā)電機啟動時,能正常啟動,調速器在燃油量不足的情況下加大油門以保持額定轉速,但同步馬達因為調速器不正常動作導致里面的齒輪損壞,造成了同步馬達卡死,以至于發(fā)電機轉速達到950RPM 后不能減速。這一點在發(fā)電機的管理工作中一定要考慮到;
不同管理公司的備件采購途徑不一樣,存在大量第三方生產的備件,與原廠備件相比,有些參數都不一致,有些即使銘牌上參數一致,但物理尺寸卻不一致。這給輪機員維護保養(yǎng)時帶來了諸多不便。主管輪機員在接受備件時一定要仔細核對,避免到使用時陷入被動;即使是原裝件,電器要考慮正負極性,機械要考慮左旋右旋。
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西藏柴油發(fā)電機運行要注意的一些問題
1、開機前的準備工作
①將附著機組的水跡、油跡和鐵繡等雜物干凈。
②對機組各裝置巡視一遍,檢查各連接、緊固和操縱部分是否都已裝接牢固妥當,串透式減震器(即緊固螺栓穿過底腳減震墊及底架)的螺母不得擰得過緊(即該螺母旋至與底腳剛接觸的位置為止,此時兩個螺母必須相互鎖緊,以防松脫),否則會使減震失效。
③檢查油箱內燃油儲存量是否滿足需要。
④檢查柴油機油底殼及噴油泵、調速器內的機油量是否足夠。
⑤向水箱(即散熱器)注滿冷卻永。
⑥檢查所有電氣部分,各接點應牢固正確,自動空氣開關應處在“斷開”位置,檢查蓄電池能否正常工作,并注意啟動系統(tǒng)一般為負極搭鐵。
⑦ 機組間斷一段時間再運行時,必須先用500V兆歐表測量發(fā)電機各繞組和控制系統(tǒng)對地的絕緣電阻,常溫下應不低于2兆歐,若絕緣電阻低于上述數值,必須進行干燥處理。
2、開機步驟
① 擰松噴油泵上的放氣螺釘,用燃油手泵排除燃油系統(tǒng)內的空氣,同時將調整控制手柄固定在適宜啟動轉速的油門位置。
②按下啟動按鈕,使柴油機啟動,如10秒(多15秒) 柴油機仍不能著火啟動,則應待1分鐘后再作第二次啟動,若連續(xù)三次仍無法啟動則應檢查并找出故障原因。
③柴油機啟動后,應密切注意機油壓力表讀數(正常運轉時為2.5—3.5kg/C㎡),如機油壓力表不指示,應立即停機檢查,并檢查電流表有無充電指示。
④機組啟動后,空載轉速逐漸增加到1000—1200r/min,(注意不得長時間低速運轉),進行柴油機的預熱過程后,再將轉速提高到額定轉速。待出水溫度達到55℃,機油溫度達到45℃時,才允許進入全負荷運轉。
⑤當機組各儀表指示正常時,即可合上負荷開關向負載送電,隨著機組負荷的變化,若頻率和電壓不在規(guī)定范圍內,應及時調整頻率和電壓,使其保持額定值,嚴禁機組在低轉速情況下帶負荷,以免損壞設備。
⑥機組投入正常運轉后,應隨時注意觀察水溫、油溫、油壓的變化以及功率表、頻率表、電流表、電壓表的讀數,發(fā)現異常應及時處理。
3、停機步驟
① 逐漸卸去負荷,斷開負荷開關。
②降低轉速在1000轉/分左右的空載狀態(tài)下,讓柴油機運轉幾分鐘,待油溫、水溫有明顯下降時,再調節(jié)調速手柄至初次起動時的位置后即可停機, 拆除蓄電池搭鐵線。
同步西藏柴油發(fā)電機逆功率保護
1.何謂逆功率保護
當兩臺以上西藏柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時,若其中一臺西藏柴油發(fā)電機組的柴油機工作不正?;虿裼蜋C與發(fā)電機聯(lián)軸器損壞等原因,使該機組的發(fā)電機不但不能輸出有功功率,反而從供電系舯吸收功率,同步發(fā)電機變?yōu)橥诫妱訖C,即同步發(fā)電機處于逆功率狀態(tài)下運行。
如果同步發(fā)電機在逆功率狀態(tài)下運行,對供電系統(tǒng)是不利的,造成參以并聯(lián)運行其他機組過載跳閘,供電中斷,因此,應采取措施進行逆功率保護。
2.晶體管逆功率保護裝置
晶體管逆功率保護裝置電路。
由于逆功率保護是有功功率方向保護,因此,它的檢測信號,應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系,并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。
該裝置逆功率保護信號是取自發(fā)電機S相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中,電壓變換器m1、m2噸的原邊接成對稱星形,取出電壓Uso作為電壓信號,并使Uso與發(fā)電機輸出的相電壓Uso同相位,其電流信IS號由S相的電流互感器取得,經兩個單相橋式整流電路VD1、VD2整流,在電阻R3得電壓U1,電阻R4得電壓U2,功率檢測環(huán)節(jié)是應用 值比較原理進行檢測,當R1=R2時,功率檢測環(huán)節(jié)輸出的直流控制信號電壓Umn與有功功率P成正比,并反映P的方向。在逆功率時,直流控制信號電壓Umn為負值,即n點電位高于通m點電位。當逆功率達8%發(fā)電機額定功率時,三極管VT1導通,VT2截止,工作電源經電阻R15、R16對電容C進行充電,充電延時約5s,電容C充電電壓UC達到穩(wěn)壓管W1擊穿電壓時,W1管導通,二極管VD3及三極管VT3導通,出口繼電器d1通電動作,供電開關自動跳閘,從而達到保護的目的。