柴油發電機基本結構及原理

發布時間：2020-06-04

一、基本結構及原理

1、基本結構

柴油發電機的基本結構是由柴油機和發電機組成，柴油機作動力帶動發電機發電。

柴油機的基本結構：由氣缸、活塞、氣缸蓋、進氣門、排氣門、活塞銷、連桿、曲軸、軸承和飛輪等構件構成。柴油發電機的柴油機一般是單缸或多缸四行程的柴油機，下面我只說說單缸四行程柴油機的工作基本原理：柴油機起動是通過人力或其它動力轉動柴油機曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復運動。活塞在運動中完成四個行程：進氣行程、壓縮行程、燃燒和作功（膨脹）行程及排氣行程。當活塞由上向下運動時進氣門打開，經空氣濾清器過濾的新鮮空氣進入氣缸完成進氣行程。活塞由下向上運動，進排氣門都關閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮過程。活塞將要到達***頂點時，噴油器把經過濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動活塞向下作功，推動曲軸旋轉，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移動，排氣門打開排氣，完成排氣行程。每個行程曲軸旋轉半圈。經若干工作循環后，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速進入工作。

柴油機曲軸旋轉便帶動發電機轉動發電，發電機有直流發電機和交流發電機。

直流發電機主要由發電機殼、磁極鐵芯、磁場線圈、電樞和炭刷等組成。工作發電原理：當柴油機帶動發電機電樞旋轉時，由于發電機的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線圈便在磁場中切割磁力線，根據電磁感應原理，由磁感應產生電流并經炭刷輸出電流。

交流發電機主要由磁性材料制造多個南北極交替排列的永磁鐵（稱為轉子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯線圈的電樞線圈（稱為定子）組成。工作發電原理：轉子由柴油機帶動軸向切割磁力線，定子中交替排列的磁極在線圈鐵芯中形成交替的磁場，轉子旋轉一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場的變換作用，在線圈中將產生大小和方向都變化的感應電流并由定子線圈輸送出電流。

為了保護用電設備，并維持其正常工作，發電機發出的電流還需要調節器進行調節控制等等。

2、原理

簡而言之，就是柴油發電機驅動發電機運轉。

在汽缸內，經過空氣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。將無刷同步交流發電機與柴油發電機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發電機的旋轉帶動發電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流。

這里只描述發電機組***基本的工作原理。要想得到可使用的、穩定的電力輸出，還需要一系列的柴油發電機和發電機控制、保護器件和回路。


二、孤島操作模式

在沒有連接到電網的情況下操作的一個或多個柴油發電機被稱為孤島操作模式。并聯的工作發電機可以在部分負載下獲得更好的效率。用于孤立社區的主電源的孤島電廠通常將具有至少三個柴油發電機，其中任意兩個均被額定承載所需的負載。

發電機可以通過同步過程電連接在一起。同步涉及在將發電機連接到系統之前匹配電壓，頻率和相位。在連接之前無法同步可能會導致高短路電流或發電機或其開關設備的磨損。同步過程可以由自動同步模塊自動完成，或由指導的操作員手動完成。自動同步器將從發電機和母線電壓讀取電壓，頻率和相位參數，同時通過發動機調速器或ECM（發動機控制模塊）調節速度。

負載可以通過負載共享在并聯運行的發電機之間共享。負載共享可以通過使用由發電機頻率控制的下降速度控制來實現，同時其不斷地調節發動機燃料控制以將負載轉移到剩余電源或從剩余電源轉移負載。當向其燃燒系統的燃料供應增加時，柴油發電機將承擔更多的負載，而如果燃料供應減少，則釋放負載。


三、機組型號

柴油發動機，發電機和各種輔助裝置（例如基座、頂蓋、聲衰減、控制系統、斷路器、夾套熱水器和起動系統）的封裝組合被稱為“發電機組”。

1、標準機組

標準機組廣泛應用于機房內安裝的一般場所。機組主要由柴油機、發電機、控制系統、機座、減震裝置、冷卻系統、供油系統、和輸出保護開關等部分組成。

2、防護型機組

防護型機組應用于對噪聲沒有特殊要求的戶外場所。主要由標準機組、防護罩殼、排煙系統等組成。由于防護罩殼沒有設置降噪裝置，只要滿足通風和防雨雪條件即可，故其外形體積較小，成本較低。機組運行時開門開窗通風。防護型電站可以單臺，也可以多臺并聯使用，多臺并聯使用特別適用于負載變化較大、連續運行可靠性要求較高及低成本經濟使用的場合，如配套油田鉆機等。

3、防音型機組

防音型機組廣泛應用于對環境保護有特殊要求的戶外或室內需要防護降噪的場所，主要由標準機組、防音罩殼、進排風降噪裝置和排氣降噪裝置等組成，其主要特征是防音罩殼設置隔音和吸音層、進排風通道做降噪處理、排氣采用工業型和住宅型消聲器的組合，分別降低其高頻和低頻段的噪聲。標準防音型機組噪聲一般在78～85dB（A），超級防音型機組噪聲一般在70～78dB（A）。超級防音型機組是在標準防音型機組的基礎上對噪聲排放采取更加嚴格的控制措施，如采用迷宮式進排風通道設計等來實現的。

超級防音型機組一般外型尺寸都較大，制造成本也比標準防音型機組要高得多。防音型機組和超級防音型機組通常在防音罩殼外操作、保養和檢修。

4、露天電站

低噪聲方艙電站和集裝箱電站一般應用于對環境保護有特殊要求的戶外使用場所，可以直接放置在戶外露天使用，省去建造機房，同時具有機動性強和投入使用周期短等特點。低噪聲方艙電站和集裝箱電站的噪聲一般在75～85dB（A），可以在方艙和機廂內進行操作、保養和檢修。

5、車載移動電站

車載電站廣泛應用于通信、電視轉播、高速公路、搶險、供電和軍隊等對于快速、機動性和可靠性要求較高的電源應急場合。主要將機組安裝在汽車的車廂內，并可以配備電動電纜絞盤、多路輸出插座和機械（或液壓）支腿，也可以很方便的實現多輛車載移動電站并聯使用。車載移動電站一般噪聲在70～80dB（A）。