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柴油發(fā)電機組的基本原理和結構
柴油機驅動發(fā)電機運轉,將柴油的能量轉化為電能,根據(jù)其用途的不同,可分為陸用柴油發(fā)電機組及船用柴油發(fā)電機組;如果按品牌的不同,可分為國產柴油發(fā)電機組和進口柴油發(fā)電機組; 按轉速不同,可分為低速發(fā)電機組和高速發(fā)電機組。
基本原理
柴油機驅動發(fā)電機運轉,將柴油的能量轉化為電能。在柴油機汽缸內,經(jīng)過空氣弗列加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(jīng)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(fā)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(fā)電機的轉子,利用‘電磁感應’原理,發(fā)電機就會輸出感應電動勢,經(jīng)閉合的負載回路就能產生電流。這里只描述發(fā)電機組基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出,還需要一系列的柴油機和發(fā)電機控制、保護器件和回路。
結構分析
一臺普通型柴油發(fā)電機組主要由柴油機、發(fā)電機以及控制系統(tǒng)三部分組成,柴油機和發(fā)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(fā)電機鋼性連接片和柴油機飛 連接而成,目前市場上的柴油發(fā)電機組使用剛性連接的比較 多一些,柴油機和發(fā)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(tài)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(tǒng)會預先報警,這個時候如果操作 員沒有采取措施,控制系統(tǒng)會自動將機組停掉,柴油發(fā)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(shù)據(jù)和執(zhí)行保護功能的是柴油發(fā)電機組 的控制系統(tǒng),控制屏一般安裝在發(fā)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(fā)電機以及傳感器連接,分別顯示電參數(shù)和柴油
機運行參數(shù)。此外 , 發(fā)電機組還有底盤、聯(lián)軸器、散熱器、燃油箱 , 有的還裝設有消聲器和外罩。
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柴油機為什么冒黑煙
柴油機在高負荷時,排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程,目前還不完全清楚,一般認為當柴油機負荷高時,噴入燃燒室的燃料增多,燃燒室中的溫度又較高,加上柴油機混合氣形成不均勻的特點,這樣就會造成燃燒室內局部地區(qū)空氣不足的燃燒,燃料在高溫缺氧的情況下分解,聚合形成炭煙(炭黑)。
炭煙不是純粹的碳,而是一種聚合體,主要成分是碳(85%以上),但還含有少量的氧、氫和灰分,并且其成分隨柴油機的負荷不同而有所改變。將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察,可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。
柴油機中燃燒的高溫裂解反應是不可避免的,特別是在空間混合燃燒的柴油機中,高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴,造成了進行裂解反應有利的條件,燃燒過程的高速攝影證實,在上止點附近都會出現(xiàn)大量的黑煙,但在一般情況下,炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒,使排氣無黑煙。
但是如果氣缸空氣不足,混合過程進行緩慢,那么由于膨脹而使氣缸溫度下降,則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全,柴油機經(jīng)濟性下降,排溫升高,排氣冒黑煙,燃燒室表面積炭,并使負荷不能再行提高。
積炭還會引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機在長時間超負荷的狀態(tài)下工作。
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