柴油发电机PPT课件.ppt

柴油发电机组柴油发电机组— 组成及原理简介组成及原理简介 中国民航大学航空自动化学院中国民航大学航空自动化学院 主要内容主要内容v柴油发电机组概况柴油发电机组概况v柴油发电机组主要电气性能指标柴油发电机组主要电气性能指标v柴油发电机组的基本结构和工作原理柴油发电机组的基本结构和工作原理v柴油发电机组的控制屏柴油发电机组的控制屏v柴油发电机组的维护柴油发电机组的维护一、柴油发电机组概况一、柴油发电机组概况v组成：组成：三大部分三大部分 — 柴油发动机柴油发动机 — 三相交流同步发电机三相交流同步发电机 — 控制屏（自动检测、控制及保护装置）控制屏（自动检测、控制及保护装置）v类型类型：： — 移动式：中、小功率，如地面电源车移动式：中、小功率，如地面电源车 — 固定式：中、大功率固定式：中、大功率 柴油发电机组的特点柴油发电机组的特点⑴⑴ 单机容量等级多单机容量等级多：几：几KW～几千～几千KW⑵⑵ 配套设备少，安装地点灵活，占地面积小配套设备少，安装地点灵活，占地面积小 无须水坝、锅炉；冷却水少；不与电网并联无须水坝、锅炉；冷却水少；不与电网并联⑶⑶ 热效率高，燃油消耗低热效率高，燃油消耗低 柴油机：柴油机：30-46%；蒸汽机；蒸汽机20-40%；； 燃气轮机：燃气轮机：20-30%⑷⑷ 启动迅速，可快速达到全功率启动迅速，可快速达到全功率：：min等级等级⑸⑸ 维护简单维护简单；；⑹⑹ 建设成本低建设成本低：风电：风电/水电水电/太阳能太阳能/核电核电/火电火电柴油机的技术特点柴油机的技术特点⑴⑴ 发出发出50Hz的交流电，机组转速只能是的交流电，机组转速只能是3000、、 1500、、1000、、750、、500、、375、、300rpm；；⑵⑵ 输出电压为输出电压为400/230V，频率，频率50Hz，，PF=0.8⑶⑶ 功率变化范围大：功率变化范围大：0.5kW-10000kW，， 12-1500kW为移动电站、备用电源为移动电站、备用电源⑷⑷ 装有调速装置装有调速装置，以保持，以保持频率频率稳定；稳定；⑸⑸ 自动化程度高：具有自启动、自动加载、自动化程度高：具有自启动、自动加载、 自动报警、自动保护功能自动报警、自动保护功能二、柴油发电机组的二、柴油发电机组的主要主要电气性能指标电气性能指标⑴⑴ 空载电压整定范围空载电压整定范围：为：为Un的的95%～～105%⑵⑵ 冷热态电压变化冷热态电压变化：：±2%～～±5%⑶⑶ 稳态电压调整率稳态电压调整率：：±（（1～～3））%（负载变化）（负载变化）⑷⑷ 稳态频率调整率稳态频率调整率：：±（（0.5～～3））%（同上）（同上）⑸⑸ 电压畸变率电压畸变率：：≤10%⑹⑹ 电压波动率和频率波动率电压波动率和频率波动率：负载不变时：负载不变时⑺⑺ 容许不对称负载容许不对称负载：：≤±5%三、三、柴油发电机组的基本结构和工作原理柴油发电机组的基本结构和工作原理v由三大部分组成由三大部分组成：： — 柴油发动机柴油发动机 — 交流同步发电机交流同步发电机 — 励磁调节系统及控制屏励磁调节系统及控制屏v功率转换关系功率转换关系：： 燃油热能燃油热能 → 机械能机械能 → 电能电能 柴油发动机柴油发动机 交流发电机交流发电机柴油发动机柴油发动机（（1））1 机体组件机体组件+曲柄连杆机构曲柄连杆机构— 机体组件：是油机的骨架，上有汽缸体机体组件：是油机的骨架，上有汽缸体-曲曲 柄箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫、油底壳等柄箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫、油底壳等— 曲柄连杆机构：将热能曲柄连杆机构：将热能→机械能，包括：机械能，包括： 活塞组活塞组 + 连杆组连杆组 — 曲轴飞轮组：驱动辅助系统曲轴飞轮组：驱动辅助系统 2 配气系统与进排气系统配气系统与进排气系统 按照工作循环和点火顺序，定时启闭各汽缸按照工作循环和点火顺序，定时启闭各汽缸的进排气门，确保进气多，排气充分的进排气门，确保进气多，排气充分柴油发动机（柴油发动机（2））3 供油系统供油系统：定时、定量、定压喷油：定时、定量、定压喷油v调速器：根据柴油机负载情况，自动调节供调速器：根据柴油机负载情况，自动调节供 油量，以保持油机油量，以保持油机转速转速稳定稳定4 冷却系统冷却系统：冷却活塞、汽缸、汽缸盖、气门等：冷却活塞、汽缸、汽缸盖、气门等 水冷水冷80-85℃/风冷风冷150-180℃5 润滑系统润滑系统：减磨、冷却、清洁、密封、防锈：减磨、冷却、清洁、密封、防锈6 启动与电气系统启动与电气系统：人工：人工/电动机电动机/汽油机汽油机/压缩压缩 空气启动空气启动7 柴油机增压系统柴油机增压系统：提高进气压力：提高进气压力→提高功率提高功率交流同步发电机交流同步发电机v同步发电机同步发电机：： p —磁极对数；磁极对数；f — 交流电频率；交流电频率；n — 转速转速v机载电源机载电源f = 400Hz，，p = 2，则，则n = 12000rpmv工频电源工频电源f = 50Hz，，p = 2，则，则n = 1500rpmv备用电源备用电源/地面电源种类地面电源种类：：1）静止变流器）静止变流器INV：功率小，用于通信电站：功率小，用于通信电站2）直流电动机）直流电动机-发电机组：机载二次电源发电机组：机载二次电源3）柴油发电机组：功率大，自备电站）柴油发电机组：功率大，自备电站交流同步发电机：两种结构示意图交流同步发电机：两种结构示意图 旋转磁极式旋转磁极式 旋转电枢式旋转电枢式• 同步发电机类型同步发电机类型：旋转磁极式：旋转磁极式 — — 中、大容量发电机中、大容量发电机 旋转电枢式旋转电枢式 — — 小容量发电机小容量发电机交流同步发电机：组成交流同步发电机：组成v定子定子：铁心：铁心 + 机座机座 + 电枢绕组电枢绕组v转子转子：转轴：转轴 + 磁极磁极 + 励磁绕组励磁绕组 + 集电环集电环 定、转子间隙：很小定、转子间隙：很小v端盖及轴承端盖及轴承：上有电刷、风扇（风冷）：上有电刷、风扇（风冷）v集电环集电环：将固定的：将固定的直流励磁电流直流励磁电流用电刷引入用电刷引入 到到转子励磁绕组转子励磁绕组上（指旋转磁极式）上（指旋转磁极式）交流交流无刷无刷同步发电机同步发电机v组成组成：：⑴⑴ 主发电机主发电机：旋转磁极式，为电网供电：旋转磁极式，为电网供电⑵⑵ 交流励磁机交流励磁机：旋转电枢式，为主发励磁：旋转电枢式，为主发励磁⑶⑶ 旋转整流器旋转整流器：将励磁机的：将励磁机的AC→DC⑷⑷ 永磁发电机（永磁发电机（PMG）：）：旋转磁极式，为交旋转磁极式，为交 流励磁机励磁流励磁机励磁v电气结构示意图电气结构示意图：：三级三级交流无刷同步发电机：电气图交流无刷同步发电机：电气图无刷交流发电机结构图（二级）无刷交流发电机结构图（二级）励磁调节系统及控制屏励磁调节系统及控制屏1. 发电机控制系统发电机控制系统：两大部分：两大部分 — 调速系统：控制发电机转速调速系统：控制发电机转速→频率频率 — 励磁系统：控制发电机励磁电流励磁系统：控制发电机励磁电流→电压电压 励磁调节系统：组成励磁调节系统：组成v主要由三部分组成：主要由三部分组成：⑴⑴ 测量比较环节测量比较环节：测量发电机输出电压，与：测量发电机输出电压，与 基准值比较，输出差值信号基准值比较，输出差值信号⑵⑵ 综合放大环节综合放大环节：：△△U与其他信号综合，放大与其他信号综合，放大 后作为后作为SCR的控制信号的控制信号⑶⑶ 可控硅移相触发单元可控硅移相触发单元：形成同步脉冲，控制：形成同步脉冲，控制 SCR的触发角，以调节直流励磁电压的大小的触发角，以调节直流励磁电压的大小 励磁调节器组成励磁调节器组成v种类种类：：— 大功率：可控硅式（柴油发电机组）大功率：可控硅式（柴油发电机组）— 小功率：振动式、晶体管式（机载发电机）小功率：振动式、晶体管式（机载发电机）v功用功用：调节励磁，使发电机输出电压稳定；：调节励磁，使发电机输出电压稳定； 改善动态性能改善动态性能同步发电机励磁系统：分类同步发电机励磁系统：分类v根据励磁电源的根据励磁电源的来源来源和和种类种类，可分为两大类：，可分为两大类：⑴⑴ 采用变压器的静止励磁系统（自励）采用变压器的静止励磁系统（自励） 电网电压电网电压→变压器变压器→静止整流器静止整流器→励磁绕组励磁绕组 两种：自并励方式；两种：自并励方式； 自复励方式（相复励方式）自复励方式（相复励方式） ⑵⑵ 采用交流发电机的旋转励磁系统（自励采用交流发电机的旋转励磁系统（自励/他励）他励） 交流励磁机交流励磁机→静止静止/旋转整流器旋转整流器→励磁绕组励磁绕组 四、柴油发电机组的控制屏四、柴油发电机组的控制屏v控制屏任务控制屏任务：： 控制机组的起控制机组的起/停、供停、供/断电、状态调整等，监断电、状态调整等，监 控机组状态、显示、报警、保护控机组状态、显示、报警、保护v控制屏组成控制屏组成：： 普通控制屏普通控制屏 ：断路器、电流表、电压表、频率：断路器、电流表、电压表、频率 表、水温表、油压表、油温表、表、水温表、油压表、油温表、 转速表、计时器、电流互感器等转速表、计时器、电流互感器等 自动化机组控制屏自动化机组控制屏：自动控制器、自动加热器、：自动控制器、自动加热器、 自动充水器、上述电表、自动充水器、上述电表、 报警器等报警器等 柴油发电机组：状态信号种类柴油发电机组：状态信号种类v启动启动/停机信号停机信号：： 主电源是否正常（失电、缺相、超压），控主电源是否正常（失电、缺相、超压），控制机组自动启动或延时停机；制机组自动启动或延时停机；v柴油机工况信号柴油机工况信号：： 启动情况、转速大小、滑油温度和压力，异启动情况、转速大小、滑油温度和压力，异常时自动停机并报警；常时自动停机并报警；v发电机状态信号发电机状态信号：：U、、I、、f，超限时进行保护，超限时进行保护v其他信号其他信号：：BAT电压、充电电压、燃油液位、电压、充电电压、燃油液位、机房环境等机房环境等柴油发电机组：型号及参数举例柴油发电机组：型号及参数举例v型号：型号：495A D-6型柴油发动机型柴油发动机— 额定额定功率功率 P = 78kW；；— 额定额定转速转速 n = 1500rpm；；— 出厂日期：出厂日期：1991年年5月；月；— 生产厂家：上海内燃机厂生产厂家：上海内燃机厂 工频柴油发电机组：型号及参数举例工频柴油发电机组：型号及参数举例v型号：型号：20GF12型工频柴油发电机组型工频柴油发电机组— 额定额定功率功率：：20kW— 额定额定电压电压：：380/220V— 额定额定电流电流：：36.1A— 额定额定频率频率：：50Hz— 额定额定转速转速：：1500rpm（磁极对数（磁极对数p = 2））— 功率因数：功率因数：cosφ= 0.8— 相数：相数：3相相— 出厂日期：出厂日期：1991年年7月；郑州电机厂月；郑州电机厂五、柴油发电机组的日常维护五、柴油发电机组的日常维护v柴油发动机的维护保养柴油发动机的维护保养v发电机及其绕组的维护保养发电机及其绕组的维护保养v机组的维护与排故机组的维护与排故柴油发动机的使用柴油发动机的使用v应急用柴油机，为便于应急时能迅速起动运行，应急用柴油机，为便于应急时能迅速起动运行，应每隔应每隔1周周左右起动试运行一次，直至水、机左右起动试运行一次，直至水、机油温度达到油温度达到60℃以上为止。

以上为止v柴油机必须柴油机必须空载起动空载起动v柴油机起动后，空载运转时间约柴油机起动后，空载运转时间约5min后，将转后，将转速速逐渐增加逐渐增加到额定值，并开始带部分负载当到额定值，并开始带部分负载当水温、油温、油压达到正常值时，再满载运行水温、油温、油压达到正常值时，再满载运行v停车：卸载停车：卸载→降速降速→停车停车柴油发动机的维护保养柴油发动机的维护保养1）日常维护）日常维护2）一级技术保养（）一级技术保养（100h或或1个月）个月）3）二级技术保养（）二级技术保养（500h或或6个月）个月）4）三级技术保养（）三级技术保养（1000h或或1年）年）发电机的维护保养发电机的维护保养 — 日常日常维护维护— 清洁，以保持散热良好；清洁，以保持散热良好；— 防止各种液体、金属零件等进入电机内部；防止各种液体、金属零件等进入电机内部；— 油机起动怠速期间，监听电机转子运转声音，不能油机起动怠速期间，监听电机转子运转声音，不能有杂音；有杂音；— 额定转速时，应无剧烈震动；额定转速时，应无剧烈震动；— 监测发电机各种电气参数及发热情况；监测发电机各种电气参数及发热情况；— 察看电刷、绕组端部有无火花；察看电刷、绕组端部有无火花；— 不能突加或突减大负载，严禁超载或不对称运行不能突加或突减大负载，严禁超载或不对称运行— 保持通风、冷却，防止受潮或曝晒。

保持通风、冷却，防止受潮或曝晒发电机电枢绕组的功能及要求发电机电枢绕组的功能及要求v功能功能：输出大电流：输出大电流 — 易发热易发热v要求要求：绝缘良好：绝缘良好 — 防止漏电、短路防止漏电、短路v绝缘材料特点绝缘材料特点：机械强度差、怕潮湿、耐热差：机械强度差、怕潮湿、耐热差v保持绝缘良好之措施保持绝缘良好之措施：： 防止电机过载和短路，禁止乱拆、碰撞，禁止防止电机过载和短路，禁止乱拆、碰撞，禁止化学物、油类、水进入电机内部，保持清洁干化学物、油类、水进入电机内部，保持清洁干燥，保证通风等燥，保证通风等v绕组须紧固绕组须紧固：防止各种应力使其松动：防止各种应力使其松动发电机发电机绕组绕组的维护保养的维护保养v日常维护日常维护：清洁、防潮、防机械损伤、防：清洁、防潮、防机械损伤、防 过载过热等过载过热等v测量绝缘电阻测量绝缘电阻：兆欧表：兆欧表v电机烘干处理电机烘干处理：：1）烘箱烘烤法）烘箱烘烤法 — 定、转子拆开进行定、转子拆开进行2）稳态短路电流法）稳态短路电流法 — 三相短接，额定转速，三相短接，额定转速，调节励磁电流，使短路电流为调节励磁电流，使短路电流为Ie的的50-70%，，保持保持4-5h，测量绝缘电阻。

测量绝缘电阻发电机的试验发电机的试验v空载实验空载实验：： 测量空载特性曲线：测量空载特性曲线：Eo = f（（Ij）（）（I = 0）） 条件：转速条件：转速= ne，，Eo＜＜Uev负载实验负载实验：： 测量负载特性曲线：测量负载特性曲线：U = f（（Ij）（）（I≠0）） 条件：转速条件：转速= ne，，I≤Iev三相对称短路实验三相对称短路实验：： 测量电机的短路参数测量电机的短路参数 条件：转速条件：转速= ne，， U＜＜Ue。