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高原条件下柴油机发电机组排除故障及维修保养的方法 摘要分析增压工频柴油发电机组在地处高寒、缺氧地区难启动，故障率高，可靠性不易保证的原因，简要介绍高原条件下柴油机发电机组排除故障及维修保养的方法。 增压工频发电机组构成 （1 )传动系统机组以柴油机为动力，通过弹性圈、柱销、联轴器驱动发电机，由控制屏控制、监视、调整发电机的输出电压，并向外供电。 （2）电气系统机组电气系统视所配发电机的电气原理（或发电机组型号）而定。 主电路作为机组电能输送电路，由发电机定子输出端（U、V、W、N）引出于接线板上。 测量电路由工频电流表、工频电压表、频率表、转换开关等组成，用于量测电路中的电流、电压和频率值，转换开关的手柄转至不同位置，可以从电压表上量得主电路中对应相位上的线电压值。 柴油机电路由蓄电池、起动电动机、充电发电机、继电调节器、电锁开关、启动按钮等部件经导线连接组成，用做机组的启动和正常工作时自动稳压、过载保护和对蓄电池充电。 发电机组工作条件 机组在下述高原条件下能输出额定功率的47％，并能可靠工作：海拔4000、4800m；环境温度为4℃；机组应可靠接地，接地线应和发电机接地螺钉连接牢固。检查各电气连接部位接触是否良好，并排除发柴油机应采取低温启动措施，发电机低速运转min左右，待机油油温高于45℃、水温升至55℃时，发电机才能正常工作 冷机启动前的准备和检查机组如果几小时或几天没有启动，必须检查蓄电池是否还有足够的电能。检查散热器是否有足够的防冻液。如果加水，以加热水为好，防止冲结。 机组内外各部件上的灰尘和污垢，重点是控制屏内仪表板及发电机炭刷、集电环等，灰尘时严禁用带油物擦拭。尽量以填代挖，以减少对原地面热扰动。禁止损毁施工处所的植被。钻机底座下发动机散热部分铺设聚苯烯泡沫塑料隔热板，以减少对地基土的热侵人护筒埋人多年冻土一定深度，成桩后不拆除护筒，保护桩基的稳定性在钻孔桩附近设移动式钢制泥浆沉淀池避免泥浆外流，废浆运至设计或地力环保部门指定的地点妥善处理混凝土拌和站应设置在距线路200以远的亻氐含冰量地带，避免冬季原材料加温造成热效应破坏多年冻土环境，混凝土掺入低温早强耐久混凝上外加剂，降低冰点，减小热机组维护 检查机组各连接紧固件是否可靠，有无松动或缺件。检查控制屏内各电气元件连接线是否牢固，排除松动或脱焊现像。用5開V兆欧表（额定电压低于1佣v者用250 v兆欧表）检查机组各独立电气回路对地电阻及回路间的绝缘电阻，测量时，各开关处于接通位置，半导体器件、电容器等均应拆除或短接。测得电阻应不小于2 (C),如发电机受潮在运行前必须进行干燥处理检查柴油机油底壳内机油的存量及机油是否变质，油量不足时应添加至规定油面位置，变质或污浊的应更换。 现的故障和不正常现象，接触不良、短路或断路等各种事故发生。 排除机组故障壳体带电原因是接触不良、绝缘电阻过低，相线与机壳相碰排除方法：0用5開V兆欧表测量绝缘电阻，电阻值低于1MO时应检查机组内线路绝缘有无损坏使接地线、接零线接触良好检查线路，接好断线处或更换导线。 空负荷时，电压表无读数或达不到额定值用万用表测量发电机输出端，判断是否有额定电压，如有，说明电表损坏或接线有断处。励磁电路故障检查并测量励磁元件及线路熔断器芯烧断接线处接触不良或断路。电刷磨损过大压力不够造成发电机电刷接触。测量发电机内硅整流管是否正常元件、接点、触点过热接点、接头松脱，接触不良触点或接点烧伤氧化。绝缘电阻过低导线或元件损坏后碰地，绝缘层电阻为发电机线圈受潮，应烘干线圈配电线路受潮电瓶不能止常充电调节器损坏，更换调节器充电。 实践表明，在首藏高原维修发电机查找故障难度大，故障点多，启动机械困难，主要是因为高寒、缺氧使用中应加强保养下作，并经常检修。暂时不用的机组，或需要停机3个月以内的可不进行油封但在风沙、大雪低温（平均气温在一30℃）条件下，必须放下净冷却水或防冻液、机油，彻底整理和清洁机组之，在电刷面用厚牛皮纸衬垫，用塑料布将柴油机的进气口、排气口和发电机端盖上的通风孔包扎好，将机组底盘垫高、垫稳；将蓄电池取下，单独存放及时充电在机组上用帐篷盖严 存放在库房，注意防潮所用油品应在相应标准十提，为确保止常供电，建议增加备用机组数量。
无刷充电机的工作原理 发动机起动期间，发电机电压小于蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池正极→点火开关SW(或点火继电器触点)→磁场烧组调节器→搭铁→蓄电池负极。 流入励磁绕组的电流，在励磁铁心中建立一个带状的磁通量。这个带状磁通量沿着各个导磁元件环行，在整个磁回路中，这个磁通量将在励磁绕组周围找到一个 磁阻的通道：励磁电流产生的磁力线通过励磁铁心(磁轭托架)→辅助气隙g1→转子N极→主气隙g→定子铁心→主气隙g→转子S极→辅助气隙g2→励磁铁心形成一个闭合的磁路系统。这种结构除转子爪极外径与定子内表面之间的气隙(称为主气隙)外，在闭合的磁路系统中，增加了两个有相对运动的径向附加气隙，使闭合回路的磁阻增大。所以必须通过增加磁场绕组的激磁安匝来补有效磁通量所减小的部分，才能保证无刷交流发电机的输出。 随着转子的旋转，使通过定子铁心的磁通量发生变化，定子绕组切割磁力线而产生感应电动势，定子绕组发出三相交流电压，通过三相桥式整流电路整流成直流。当转速达到1000r/min左右时，发电机应能正常发电并对外输出，经滤波电容C后输出28V直流电压，发电机电压大于蓄电池电压，发电机自励，并对蓄电池充电，或对其他负载供电。N端通过VD4、VD5、VD6中的一个硅管整流，与对地端形成半波整流电压，被称为中性点电压，其输出信号为14V直流脉动电压( 负载不能超过2A)，N端可用于接转速表。中性点电压除了直流成分外，还含有交流成分，且幅值随发电机的转速而变，与中性点相连的二极管(VD10、VD11)就称为中性点二极管。当中性点二极管的正极管(VD11)电位 或负极管(VD11)电位 时，中性二极管亦处于正向导通，可对外输出，能有效利用中性点电压来增加发电机的输出功率。实践证明，在交流发电机上安装中性二极管后，输出功率可增加10%～15%。 定子绕组的三相交流电压经三相全桥整流后，经调节器向励磁绕组供电。调节器以通/断方式调节励磁电流，使充电机的输出电压保持在(28±0.3)V范围内波动，给蓄电池浮充电。发电机调节器电路如图8-14中调节器部分所示，主要由3个电阻R1、R2、R3，2个三极管VT1、VT2和1个稳压管VR组成。R1、R2，为分压电阻，VT1为小功率三极管，接在大功率管的前一级，起功率放大作用，也称前级放大。三极管VT2为大功率三极管，其集电极与发电机磁场绕组相连，磁场绕组为VT2负载，VT2导通时，磁场电流接通反之磁场电流切断。因此，可以通过控制三极管VT2的导通与截止，改变磁场电流使发电机输出电压稳定。 稳压二极管VR是感受元件，其一端接三极管VT1的基极，另一端接分压电阻R1、R2、以组成电压检测电路，监测发电机电压的变化。当发电机的输出电压在分压电阻R1上的电压达到VR的设定电压时，VR击穿，VT1有基极电流使VT1导通，VT2截止，这就使发电机的F点不接地面切断了磁场绕组的电路，发电机电压便会下降。发电机电压下降时又使VR、VT1截止，VT2导通，发电机电压重又升高如此反复作用，使发电机端电压被控制在一定的范围内。 现在集成电路电压调节器也被广泛使用。用集成电路开发的电压调节器体积很小，可方便地安装在发电机的内部与发电机组成一个整体，称之为整体式交流发电机。集成电路调节器的基本工作原理与晶体管调节器完全一样，都是根据发电机的电压信号(输入信号)，利用三极管的开关特性控制发电机的磁场电流以此达到稳定发电机输出电压的目的。集成电路调节器有内、外搭铁之分，以外搭铁形式居多。
同步柴油发电机逆功率保护 1.何谓逆功率保护 当两台以上柴油发电机组并联运行时，若其中一台柴油发电机组的柴油机工作不正常或柴油机与发电机联轴器损坏等原因，使该机组的发电机不但不能输出有功功率，反而从供电系舯吸收功率，同步发电机变为同步电动机，即同步发电机处于逆功率状态下运行。 如果同步发电机在逆功率状态下运行，对供电系统是不利的，造成参以并联运行其他机组过载跳闸，供电中断，因此，应采取措施进行逆功率保护。 2.晶体管逆功率保护装置 晶体管逆功率保护装置电路。 由于逆功率保护是有功功率方向保护，因此，它的检测信号，应取电压、电流两方面的信号及其相位关系，并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。 该装置逆功率保护信号是取自发电机S相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中，电压变换器m1、m2吨的原边接成对称星形，取出电压Uso作为电压信号，并使Uso与发电机输出的相电压Uso同相位，其电流信IS号由S相的电流互感器取得，经两个单相桥式整流电路VD1、VD2整流，在电阻R3得电压U1，电阻R4得电压U2，功率检测环节是应用 值比较原理进行检测，当R1=R2时，功率检测环节输出的直流控制信号电压Umn与有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率时，直流控制信号电压Umn为负值，即n点电位高于通m点电位。当逆功率达8％发电机额定功率时，三极管VT1导通，VT2截止，工作电源经电阻R15、R16对电容C进行充电，充电延时约5s，电容C充电电压UC达到稳压管W1击穿电压时，W1管导通，二极管VD3及三极管VT3导通，出口继电器d1通电动作，供电开关自动跳闸，从而达到保护的目的。
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柴油机故障如何分类？ 柴油机故障可从以下不同方面进行分类： （1）按故障的性质分类 柴油机故障按其性质，可分为本质故障、误用故障和从属故障三类。 1）本质故障。在规定使用条件下，由于柴油机及其零部件本身固有的因素或缺陷而引起的故障称为本质故障，如柴油机连杆断裂等。 2）误用故障。不按规定条件使用或由于外界因素而引起的故障称为误用故障，如因机油油量不足引起烧瓦等。 3）从属故障。某一故障所引起的派生故障称为从属故障，也成为相关故障，如连杆螺钉断裂引起的机体裂纹等。 （2）按故障的严重程度 柴油机故障按其严重程度和造成的危害，可分为致命故障、严重故障、一般故障和轻度故障四类。 1）致命故障。凡造成重要零件报废、导致人身伤亡或造成重大经济损失的故障称为致命故障，也称为危险性故障，如连杆螺栓断裂、机体破裂等。这类故障属一类故障。 2）严重故障。凡柴油机主要性能指标超过限值，主要零件损坏需解体才能排除的故障称为严重故障，如柴油机油耗过高、活塞环断裂等。这类故障数二类故障。 3）一般故障。凡柴油机需停机检修，需要更换非主要部件，用随机工具即可排除的故障称为一般故障，如三漏（漏气、漏油、漏水）、盖板损坏等。这类故障属三类故障。 4）轻度故障。凡一般不导致柴油机停机，不需要更换零件，用随机工具在短时间内即可排除的故障称为轻度故障。如柴油机密封部位渗漏、盖板螺钉松动等。这类故障属四类故障。 （3）按故障出现时间的快慢分类 柴油机故障按其出现时间的快慢，可分为突发性故障和渐发性故障两类。 1）突发性故障。这种故障在短时间内突然发生，不能靠早期诊断来预测，如连杆螺栓断、气门弹簧断裂等。 2）渐发性故障。这种故障的发生有一个渐变的过程，可以通过早期诊断进行预测，如缸套磨损、气门漏气等。 （4）按故障发生的部位分类 柴油机故障按其发生部位，可分为整体性故障和零部件故障两类。 1）整体性故障。也称为综合性故障，影响整机性能，如起动困难、功率不足、飞车、转速不稳、压力异常、温度异常、声音异常、振动异常、突然停车等，其原因是综合性的。 2）零部件故障。是指某一零件所发生的故障，如齿轮断裂、水泵泵量过小等。 （5）按故障的原因和现象分类 柴油机故障按其原因和现象，可分为磨损性故障、错用性故障和薄弱性故障三类。 1）磨损性故障。由于摩擦副磨损过大而造成的故障称为磨损性故障。这种故障是正常使用条件下，正常磨损过程中可以预料的故障，如活塞环过度磨损，造成严重漏气、功率不足等。这类故障一般不会造成严重后果。 2）错用性故障。在实际使用条件下，产生的载荷超过了原设计能力所造成的故障称为错用性故障，如超负荷使用致使柴油机冒黑烟、轴系断裂等。 3）薄弱性故障。在实际使用条件下，产生的载荷未超过设计能力，只是设计失误造成薄弱环节，导致零部件丧失工作能力的故障称为薄弱性故障。这类故障多发生在新开发机型上。一般表现为零件破损、轴系及支架断裂等。 （6）按故障后果的性质分类，以可靠性为中心的维修指导思想认为，故障后果比故障频率更为重要，故障后果可以影响重要机件发挥正常的功能，可以造成更换故障件的费用支出，可以损坏整个系统设备，甚至造成人员伤亡。因此，故障后果决定了维修工作的先后次序和及时提出修改机件设计的建议。故障后果按性质可分为四类： 1）性故障后果。这类故障能造成机毁人亡，需采用维修方式，使故障风险率减少到可以接受的水平；否则，有关机件项目就要重新设计。 2）使用性故障后果。这类故障能干扰使用计划，会因该机件工作能力的下降，造成其他间接的经济损失（例如使用中经济性下降等）。在费用效果分析的基础上，可采取维修的方式来解决这些问题。 3）非使用性故障后果。这类故障的后果对使用没有直接的不利影响。例如采用冗余度设计的装置，其中一个装置出现故障后，只需在方便时更换或修理。因此，非使用性后果可采用事后维修方式。 4）隐蔽性故障后果。这类故障后果一般不会产生直接的不利影响。但是，当具有隐蔽性故障后果的计件与另一个或几个计件的故障相关时，如果 个机件的功能故障由于隐蔽原因未被发现，以致第二个机件又发生故障，从而造成多重故障，则将导致危险性故障，必须采取维护的方式减少这种风险的因素。
