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2020/2/241济柴190系列柴油机及发电机组电气部分简介徐利民2008、04、15一、前言二、概述三、柴油机四、发电机五、控制屏六、柴油发电机组七、电站八、油田用长冲程发电机组九、油田、井队常见问题2020/2/242一、前言热烈欢迎各位领导和同行到我厂考察和交流！2020/2/243二、概述1各种柴油机的主要结构原理基本相同作为内燃机行业的一种，柴油机历经百余年的发展，在工作原理和制造理论等方面早已趋于成熟。目前各种柴油机的主要区别就在于为达到更高的经济性、环保排放和控制精度要求，以及隐含着的技术壁垒等方面的原因，而做出的一系列工作----或者说实现的程度和手段方面，有细微差别。济柴190系列柴油机及柴油发电机组在各类市场上得到了广泛应用。同其它机械一样，190柴油机及柴油发电机组都是按照国内和国际上一系列相关行业标准的规定，为适应某种用途和工况而设计制造的产品。理解了制订这些参照标准的真正意义和产品的发展历程，也就可以很轻松的判定产品的优劣，达到更好的了解、使用、维护保养和故障修理的目的。下面我们撇开手中的教材，简单聊一下柴油机、发电机以及柴油发电机组的一些情况。2020/2/244二、概述2对机组的要求柴油发电机组是用来为各类用电负载供电和服务的。因此，对机组性能的要求，也就是满足各类负载系统能够正常工作的条件所决定的。包括油田在内的现代负载，除照明等生活用电外，多数为电动机和各类控制系统，他们对电压和频率都有稳定和波动尽量小的严格要求。例如电动机（其转速为同步转速乘以（1减转差率），一般为同步转速的96~97%左右），n=60f/p，频率即柴油机转速，其变化直接影响负载转速波动）；（M=P/Ω=CeΦI`2COSφ、E=Ceφn），电压变化因为（U=IR），直接影响电动机负载的输出转矩变化，（发电机电压∝励磁电流）需要调整励磁电流来快速响应，从而稳定电压，进而稳定输出转矩。综上，发电机组的要求主要就是是稳定柴油机转速（频率）和发电机电压。2020/2/245三、柴油机1怎样调速如果把柴油机概念简化，可以把它看作以下模式：在一个相对密闭的汽缸内，把适量的柴油和一定量的空气充分混合，然后压缩到燃点温度后（冰箱、空调原理，压缩生温），混合气爆燃、膨胀，推动活塞向前运动做功，再由曲柄连杆机构将活塞的直线运动变为旋转运动（缝纫机），进一步形成周而复始的工作状态，持续带动外部负载工作。在这个过程中，如果混合比合适，柴油多，产生的气体和热量也就多，推动活塞的力量也就越大，在外部阻力一定的情况下，机构运动速度将变得越来越快；当外部负荷变少、阻力变小的情况下，也产生同样的效果。反之，亦然（上下坡推车）。而如果混合比不合适时，便会产生燃烧不充分或者不能可靠点燃的情况。所以现代柴油机围绕以上过程，进行了大量改进工作：围绕前者，也就是提高“调速”精度和系统反应速度，从而满足那些对转速稳定性和反应快速性方面有要求的负载。针对混合比问题，除了采取增压充气技术外，又增加了检测空燃比变化的闭环控制回路，以双向控制进油和进气量，提高经济性和排放等指标。通过简化的柴油机概念，我们可以知道：柴油机的调速可以通过两种途径----改变负载或者改变燃油量----当然，用恶劣的空燃比也能使转速改变，但是那不是我们这次讨论的合适话题。柴油机应该为不可控的负载服务，所以我们说的调速也就只能通过油量来调节了。2020/2/246三、柴油机2调速装置种类柴油机方面与电有关的部分主要有：1、仪表监控、保护、操纵等装置（略）2、调速装置柴油机的调速装置是柴油机的重要装置。柴油机的负荷是随时变化的，在负荷变化时，尤其是突然变化时，必须保持柴油机的转速稳定，不得出现飞车或停车事故。对于发电机组用柴油机来说，由于有同步转速的要求，对其调速特性要求更高。190柴油机的调速器主要有三种：a、机械离心式调速器：靠飞铁转动时产生的离心力和调速弹簧的张力动态平衡来保持转速稳定。该种调速器结构简单，管理比较方便，但是灵敏度和调节特性较差；b、液压调速器：利用飞铁的离心力来控制一个“导阀”，再由“导阀”来控制液压油的流向，通过油压来驱动调速机构增减油门，控制转速。该种调速器输出扭矩大，特性和灵敏度比a好，但结构复杂，维护管理技术水平要求高。c、电子调速器：相对较先进，可接受转速和功率信号，通过电子线路分析比较输出调节信号来控制转速。电子调速器调速精度高，灵敏度也高，但需要电源，有些元器件可靠性稍差。2020/2/247三、柴油机3调速指标柴油机的调速特性要求：为了保证负载运行工况平稳，或者得到更好的供电品质，一般对柴油机有如下要求（静态和动态）：a、转速波动率（静态）b、稳态调速率（静态）c、瞬态调速率（动态）d、恢复时间（动态）e、调速特性的不灵敏度εa反映了控制精度要求；b则是为了满足多台并车时有功功率分配差度要求；cd反映负荷突变后转速快速恢复能力；e则是由于调速系统的机械部分存在一定的间隙，运动时有阻力、惯性以及其它原因，存在一个不起作用的呆滞区（一般要求小于1.5~2%)。2020/2/248附：柴油机几种不正确做法高速低用：购买额定转速1500转/分的柴油机在1200---1300r/min-下应用。由于降速后调整参数不是最佳，故性能和可靠性均下降。A12V190ZL,G12V190ZL在1300r/min时比A12V190ZL-3，G12V190ZL(1300r/min)扭矩、功率相近，但排温高25—35℃，油耗率高2—3g/kwh，爆压也高.油量高了好：窜油，机油耗高，阻力大。油封易漏油。油压高了好：机油秏高，磨擦功大、易漏油。油温低了好：磨擦功大，机械效率低，润滑不良。水温低了好：热效/率低，油耗依，磨损大，易穴蚀怠速保温：费油，磨损大，结炭.污堵新车必须磨合48小时：费油，磨损大，结炭.污堵2020/2/249四、发电机1原理及基本结构类型与190柴油机配套过的发电机很多，我们一般选用国内比较优质的专业厂家产品，国外产品也配套了不少。发电机就是一种能将机械能转化成电能的机械。其原理可以下列两个公式说明：E=Ceφn=BLvn=60f/pM=P/Ω=CeΦI`2COSφ公式2确定了柴油机的同步转速；这样，从公式1可看出，对于加工好了的一台发电机来说，调压也就是调节励磁电流。发电机的励磁系统就是供给发电机转子励磁绕组直流电的电源系统，决定了工作的可靠性、稳定性和供电品质。交流发电机基本结构为旋转电枢式和旋转磁场式两种。因为前者发出的电能不易引出（碳刷、滑环），所以目前除了小型发电机外，一般电机都采用旋转磁场式（我们采用的发电机都是这种）。2020/2/2410四、发电机2发电机励磁系统发展历程发电机励磁系统历史早期发电机采用过同轴直流发电机供电，但负载变化后电压也变，一般用人工通过修正励磁发电机电流（磁场回路电阻）来稳压；后来先后出现碳阻式调压（利用输出电压的变化来影响磁场回路中碳阻变阻器的机械压力），以替代人工；磁放大式励磁调节器（含相复励和电压校正器两部分，具有2倍以上强励能力）；不可控和可控相复励装置（用输出电压和负荷电流作为励磁电源，也称为自励恒压装置；三次谐波是利用气隙磁场中的三次谐波功率作为励磁能源，一般在定子上加装独立谐波绕组，产生150Hz交流励磁电源（动态响应好，强励能力强：当短路或启动大电机时，定子的暂态电流感应到转子绕组上，产生一突增的感应电流，从而励磁电流立即上升，瞬态电压变化率2020/2/2411四、发电机3发电机励磁系统历程小），但因为有较强谐波存在，波形不好，且调压率受材料、工艺影响一般较高，从而并联不好；无刷励磁：通过加装励磁发电机环节，取消了碳刷、滑环环节，提高了可靠性，减小维修量（一般含AVR或DVR，包括测量比较、控制放大、励磁调节等控制单元，对励磁能量加以控制，以达到稳压目的），缺点是轴身加长灭磁较慢，对整流元件要求高等。2020/2/2412四、发电机4发电机性能指标发电机性能指标同柴油机指标对应，发电机主要指标：a、电压波动率（静态）b、稳态调压率（静态）c、瞬态调压率（动态）d、恢复时间（动态）2020/2/2413四、发电机42020/2/2414五、控制屏1主要功能控制屏功能柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制屏组成。控制屏主要功能：a、主开关、隔离开关等电能输送环节的重要配电环节；b、发电机的保护（短路、过流、欠压、逆功率、热保护等）c、发电机的测量、监视仪表；d、发电机的励磁控制系统；e、同期测量、控制（调速、调压等）；f、柴油机异地遥控操作、电子调速器等部件安装；g、柴油机安全保护、运行状态预告及故障报警等；h、自动化机组的自动控制装置（以前多用分立元器件，现在多用成套模块控制系统）。2020/2/2415五、控制屏2各种产品的主要区别除了功率和自动化程度不同外，多数控制屏主要功能都基本一致。其主要区别在于实现的产品有所不同，例如：厂家、型号、集成还是分立元件、产品先进程度等。但是在电路图中一般都能找到相应的功能单元（结合具体图纸）。2020/2/2416五、控制屏3控制屏常见故障1.仪表失常故障原因排除方法1）．仪表损坏更换同型号规格的仪表2）．发电机至控制屏上回路相序接错检查相序接线3）．仪表回路接线错误或接点脱落检查接线4）、互感器损坏更换同规格互感器2．报警失常故障原因排除方法1）．温度压力等传感器损坏更换同型号规格传感器2）．传感器接线开路，或与其它导线搭接检查传感器接线3）．电笛损坏检查线路，并更换同规格电笛4）．报警用继电器损坏检查继电器线路，并更换继电器2020/2/2417五、控制屏4控制屏常见故障分析3．主开关合不上闸故障原因排除方法1．外电路短路消除短路点2．合闸电磁铁接线开路或线圈烧坏检查接线或更换电磁铁3．主开关机械故障修理故障点4．主开关控制回路熔断器熔断更换同规格熔断器，同时检查是否有短路5．负载过重或相序接错，出现逆功率减少负载或检查相序4．主开关不掉闸故障原因排除方法1．分闸按钮接线脱落，跳闸继电器不动作检查分闸按钮接线及跳闸继电器2．励磁线圈开路或烧坏检查接线或更换励磁线圈3．主开关机械部分分闸不灵检修机械部分故障5.主开关跳闸故障原因排除方法1．发电机负荷回路有短路点，分路保护失灵找出短路点，并排除2．发电机内部进水受潮，绝缘电阻下降而短路检查绝缘电阻，如小于2兆欧应进行烘干3．发电机过载撤出部分载荷，使之在额定范围内2020/2/2418六、柴油发电机组1组成及设计制造依据柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制屏组成。主要参照标准为GB2820-XX，性能指标也就是柴油机和发电机指标的综合。但是单纯有好的柴油机和发电机并不一定能够配套出好的机组，关键是各种匹配合理。一套机组设计制造出来后，还要经过严格的出厂试验，才能交到用户手中。而用户好的管理维护也是决定机组故障率、使用寿命的关键。2020/2/2419六、柴油发电机组2保护参数发动机超速大于或等于112%声光报警大于115%声光报警、紧急停车并分闸油压低小于0.2MPa声光报警、紧急停车并分闸水温高大于85℃声光报警油温高大于90℃声光报警发电机过电流大于115%IO声光报警、分闸逆功率大于10%Pe声光报警、分闸欠压小于82%Ue声光报警、分闸欠频小于82%fe声光报警、分闸2020/2/2420用途决定产品。一般柴油发电机组都是多台并联组成小型电站使用，这样可以合理搭配使用，既保证总容量满足要求，又能使每台机组基本运行在额定工况附近，在经济性和可靠性等方面有了很大提高。下面简单聊一下柴油电站情况。（一）柴油电站的优缺点和常用分类柴油电站是以柴油机为动力的工频同步发电机组组成的电站。优点是：结构紧凑、热效率高、燃料储存容易、占地小、能够快速起动供电等优点，适用于负荷波动较大的电站。缺点是：发电成本高，机组单机容量小、运行磨损大、检修频繁、寿命短，噪音、油雾、振动偏大，对周围环境和人员有不利影响等。七、电站1简介2020/2/2421七、