柴油發(fā)電機(jī)組概述及其技術(shù)發(fā)展

邱 明，劉文貝

（1.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053；2.重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401420）

1 對柴油發(fā)電機(jī)組的概述

柴油發(fā)電機(jī)作為一個(gè)較普遍的發(fā)電裝置，被我國移動電站、各種工廠、大型用電企業(yè)、各種應(yīng)急電站廣泛使用。由于柴油發(fā)電機(jī)組的種類繁多，可粗略按照柴油機(jī)的種類將其劃分。以發(fā)電速度的分類方式，可將其分為中低速、中速和高組3種發(fā)電機(jī)組；按照發(fā)電機(jī)的種類，可將其分為工頻、中頻、直流3種發(fā)電機(jī)組；按照機(jī)組控制的方式，可分為一般機(jī)組和自動控制機(jī)組；根據(jù)發(fā)電機(jī)組的主要用途，還可分為應(yīng)急機(jī)組和普通型電源機(jī)組。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種大型企業(yè)、用電企業(yè)的建設(shè)以及人民的生活需求對發(fā)電機(jī)組的要求越來越嚴(yán)格，使發(fā)電機(jī)的需求數(shù)量增多。隨著柴油發(fā)電機(jī)組需求量的增多，我國在柴油發(fā)電機(jī)組的功能和技術(shù)性能方面的要求也逐漸提升[1]。在大型用電企業(yè)，斷電所造成的影響極大，造成工程進(jìn)度緩慢、機(jī)器出現(xiàn)斷電故障、浪費(fèi)大量的人力資源和時(shí)間。因此，需建設(shè)發(fā)電機(jī)組來解決斷電問題。對于移動電站和各種用電工廠，柴油發(fā)電機(jī)組的用途也相對較多，可及時(shí)發(fā)電保證工程質(zhì)量。

2 柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成及工作原理

柴油發(fā)電機(jī)組的主要燃燒材料是柴油，通過柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生原動力帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把動能充分轉(zhuǎn)換成電熱能的機(jī)械能。完整的發(fā)電機(jī)組主要分為柴油發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)以及控制器3部分，是一個(gè)高精密發(fā)電儀器。

發(fā)電機(jī)組從細(xì)節(jié)部分來說，由底座、柴油發(fā)電機(jī)、底座油箱、發(fā)電機(jī)組、控制器、散熱器以及靜音箱等部分構(gòu)成[2]。其中，按照不同地方的不同的要求，可以把發(fā)電機(jī)組劃分為固定式發(fā)電機(jī)和可移動式發(fā)電機(jī)兩種。為了有效降低柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)的噪聲，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計(jì)了帶靜音箱的發(fā)電機(jī)組。靜音箱的研究不但保證了工作人員的工作環(huán)境質(zhì)量，也使柴油發(fā)電機(jī)組可以放在室外進(jìn)行工作。靜音箱如同一個(gè)封閉式的大箱子，使柴油發(fā)電機(jī)組在戶外工作時(shí)可以避免太陽長時(shí)間照射、降雨等對其產(chǎn)生的影響。

柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理。以柴油為主要燃燒燃料，產(chǎn)生能量帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。在細(xì)節(jié)規(guī)劃上，柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理是在柴油發(fā)電機(jī)的汽缸內(nèi)部存在空氣濾清器，通過空氣濾清器凈化純凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油混合，通過活塞上下擠壓，使氣體質(zhì)量不變體積縮小，空氣溫度升高到達(dá)柴油燃點(diǎn)，使柴油燃燒。

柴油在發(fā)電機(jī)內(nèi)部點(diǎn)燃后，催動混合氣體燃燒，體積膨脹推動活塞上下移動，這種現(xiàn)象在物理學(xué)上被稱為做功?；钊舷逻\(yùn)動往復(fù)循環(huán)，進(jìn)而不斷產(chǎn)生動能推動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過控制器的作用使發(fā)電機(jī)組不斷產(chǎn)生電能。

3 柴油發(fā)電機(jī)組的主要應(yīng)用

由于柴油發(fā)電機(jī)組有著適應(yīng)環(huán)境好、種類多、低投入、高回報(bào)及產(chǎn)電效率高等特點(diǎn)，使其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在我國，柴油發(fā)電機(jī)組的主要應(yīng)用于礦山、船用、港口、野外工地、市政機(jī)械以及大型用電工廠等。

在礦山地區(qū)應(yīng)用的發(fā)電機(jī)組主要是小型機(jī)組樣，以柴油為主要燃料。該小型發(fā)電機(jī)組以柴油為原動力機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，可以整體固定、定位使用，也可以裝在拖動機(jī)上移動使用。礦山上的發(fā)電機(jī)組規(guī)模小，主要是可以隨時(shí)隨地移動。

而柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于船用或港口時(shí)，與礦山的小規(guī)模發(fā)電機(jī)不同。大型港口每天都有眾多船舶靠岸，因此船舶上的大型柴油發(fā)電機(jī)必須持續(xù)運(yùn)行，以保證船舶上的設(shè)備以及支持系統(tǒng)正常運(yùn)行。發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)行后的重啟時(shí)間較長，因此對發(fā)電機(jī)組的要求較高，以保證船舶可以隨時(shí)移動[3]。

野外工地需要的柴油發(fā)電機(jī)組屬于非持續(xù)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備。因此，野外發(fā)電機(jī)組如果連續(xù)工作12 h以上，就會產(chǎn)生發(fā)電機(jī)功率和效率變低的情況。雖然野外柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率相對較低，但是其體積小、靈活、輕便、配套齊且便于操作和維護(hù)。

市政柴油發(fā)電機(jī)組由于具有很高的熱效率，使其應(yīng)用較為廣泛。而非公路柴油發(fā)電機(jī)作為非公路柴油機(jī)市場的主體，主要作用是農(nóng)業(yè)作業(yè)、工程機(jī)械以及物料搬運(yùn)等。

在大型用電工程中，柴油發(fā)電機(jī)組的作用不言而喻。然而，在企業(yè)使用柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，帶來的噪聲污染，因此柴油發(fā)電機(jī)組的使用也存在缺陷。近年來，發(fā)展研究的靜音箱有效解決了該問題，使柴油發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)房外的使用，減少了其占地面積。

4 柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展

柴油發(fā)電機(jī)組是一種較精密的裝置，包含了柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)以及自動控制、檢測和保護(hù)裝置，涉及到內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)以及自動控制等專業(yè)技術(shù)。分析柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展，有利于分析出柴油發(fā)電機(jī)日后的發(fā)展方向，找出柴油發(fā)電機(jī)組存在的不足，進(jìn)而完善柴油發(fā)電機(jī)組。

4.1 柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展

在當(dāng)前世界發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)的完善使國際電站用柴油機(jī)被加強(qiáng)，保證了產(chǎn)品的可靠性和高效率性，并向著大修期前無故障的方向發(fā)展。此外，柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展方向是提高其經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)格要求柴油發(fā)電機(jī)組的燃油消耗效率，并對環(huán)境指標(biāo)提出了相應(yīng)的新要求。

發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器影響著柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率和電力品質(zhì)，從而影響被控制設(shè)備的性能，也影響到發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行可靠性，因此柴油發(fā)電機(jī)組對調(diào)速器提出了新要求。電站頻率變化要求降低，使國外的調(diào)速器產(chǎn)生了一系列改革，從常見的機(jī)械離心飛錘式調(diào)速器、普通的液壓調(diào)速器、雙脈沖液壓調(diào)速器等調(diào)速器發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槿娮诱{(diào)速器[4]。伴隨技術(shù)的發(fā)展，相對于傳統(tǒng)的普通調(diào)速器，全新的全電子調(diào)速器的主要優(yōu)勢在于調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)速度快。全新電子調(diào)速器還有著安裝使用方便、優(yōu)越的性能，是世界未來調(diào)速器發(fā)展的新方向。

4.2 對發(fā)電機(jī)技術(shù)的新發(fā)展

在我國國內(nèi)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，一般都是相復(fù)勵系統(tǒng)。相對于其他型發(fā)電機(jī)組，這類發(fā)電機(jī)組存在穩(wěn)態(tài)、動態(tài)電壓調(diào)整特性較差的問題。為了提高發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)態(tài)、動態(tài)電壓調(diào)整特性方面的性能，世界都在發(fā)展無刷勵磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)。

4.3 在柴油發(fā)電機(jī)組自動控制技術(shù)方面的發(fā)展

為達(dá)到柴油發(fā)電機(jī)組各部分都處于高性能工作狀態(tài)，應(yīng)該加強(qiáng)應(yīng)急功能和保護(hù)功能。因此，發(fā)展柴油發(fā)電機(jī)組自動控制技術(shù)十分重要。相對傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組的基本機(jī)電參數(shù)來說，如潤滑油壓力參數(shù)、冷卻水溫參數(shù)、轉(zhuǎn)速及潤滑油溫度參數(shù)、電壓電流頻率功率參數(shù)等，不能及時(shí)反映發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)最佳性能，會產(chǎn)生無法適應(yīng)自動電站、自動啟運(yùn)、自動并車[5]、自動監(jiān)控等一系列自動化要求，因此必須要有更多的參考參數(shù)，如啟動設(shè)備的監(jiān)控量、冷卻水壓力、排氣溫度等。這些參數(shù)多且復(fù)雜，以往的繼電器和數(shù)字化電路控制無法滿足需求。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)的發(fā)展提供了新思路和方法，促進(jìn)了柴油發(fā)電機(jī)組自動化運(yùn)行的最佳性能。

5 對于柴油發(fā)電機(jī)組的管理及維護(hù)建議

管理人員應(yīng)該熟悉柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理和性能。柴油發(fā)電機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組的動力源泉，由數(shù)千個(gè)零件裝配而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密，因而易產(chǎn)生故障，是日常維護(hù)管理工作人員的工作重點(diǎn)。

檢查儲油罐中柴油液面高度，時(shí)刻保持滿油狀態(tài)，同時(shí)觸碰輸油管及油泵的管路接頭，緊固松動的零件，觀測冷卻水下內(nèi)的水位，注意水路的管頭部分有無漏液現(xiàn)象，擰松柴油濾清器底部的放油螺栓，排放過濾的油污。

查看蓄電池是否漏液，電線及接頭是否存在腐蝕或接觸不良。市供用電良好的地區(qū)，基本上不出現(xiàn)停電的情況，因此所安裝的柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)過一段時(shí)間后應(yīng)該進(jìn)行啟動，以保持機(jī)械零件的潤滑性，仔細(xì)觀察并記錄機(jī)組運(yùn)行中的工作參數(shù)，檢驗(yàn)全套不間斷供電設(shè)備的應(yīng)急性能。

對于柴油發(fā)電機(jī)組，要做好日常保養(yǎng)工作和維護(hù)工作。需要注意，經(jīng)常需要用的設(shè)備，每次開機(jī)時(shí)間較長的柴油發(fā)電機(jī)組，需對其進(jìn)行進(jìn)一步的維護(hù)，按照機(jī)組的累計(jì)開機(jī)時(shí)間進(jìn)行針對性的維護(hù)。如果使用時(shí)間較短，則保養(yǎng)和維護(hù)工作較少，主要有檢查外露的各種接頭、螺栓并加以緊固，對需加注潤滑油的部位加注，以補(bǔ)充柴油；對于開動時(shí)間適中的柴油發(fā)電機(jī)組來說，在進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)時(shí)，要求更換空氣濾清器、機(jī)油濾清器和柴油濾清器，檢查并調(diào)整噴油定時(shí)、氣門間隙和曲軸箱等。對于開動時(shí)間長的柴油發(fā)電機(jī)組來說，需整體拆分柴油發(fā)電機(jī)，仔細(xì)清洗軸承及燃油噴射系統(tǒng)，修補(bǔ)、潤滑后總裝配整。

6 結(jié) 論

柴油發(fā)電機(jī)組在我國應(yīng)用廣泛，種類廣泛，用途較廣，且其存在的一系列問題顯而易見。因此，根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展，分析其未來的發(fā)展方向，以保證我國各行業(yè)用電的需求。