新聞主題	柴油發(fā)電機啟動系統(tǒng)的組成和作用

 

摘要：柴油發(fā)電機電起動系統(tǒng)主要由起動機、蓄電池、充電發(fā)電機、調(diào)節(jié)器和電池連接線等組成。啟動系統(tǒng)的功用是把來自蓄電池的能量轉(zhuǎn)換并傳送到用于轉(zhuǎn)動柴油機的起動機上，再由起動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使柴油機進入自行運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在完全著車進入工作狀態(tài)后，起動機停止工作自動退回原位，至此，啟動過程全部完成。康明斯公司在本文中闡述了柴油發(fā)電機啟動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、啟動條件和要求，以及常見柴油機啟動故障的原因分析，供于用戶借鑒。

 

一、起動系統(tǒng)的基本組成

 

      柴油發(fā)動機由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須依靠外力助推動曲軸轉(zhuǎn)動，才能得到初始的進氣、壓縮、燃燒作功等幾個過程，產(chǎn)生動力，使柴油機連續(xù)不斷地循環(huán)運轉(zhuǎn)。柴油機從靜止?fàn)顟B(tài)到開始運轉(zhuǎn)的全過程，稱為啟動。完成啟動所需的一系列的裝置，稱為柴油發(fā)電機的啟動系統(tǒng)。

1、起動機

      柴油發(fā)電機的起動機是四極四刷串激直流電動機，外觀模型如圖1、圖2所示。這種電動機的特點是，輕載時，其電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比；負(fù)載增加時，電磁轉(zhuǎn)矩增加很快，但負(fù)載較大時，通過的激磁繞組電流也增大，鐵心趨于飽和，盡管流過激磁繞組的電流隨負(fù)載增加而增大，但磁極的磁通卻變化不大，因此，它的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載電流成正比，適合作啟動電動機。ST614型啟動電動機帶彈簧脫離裝置，康明斯型啟動電動機帶有螺旋花鍵裝置。它們均能在柴油發(fā)電機啟動后自動脫離，防止轉(zhuǎn)子因柴油發(fā)電機啟動后高速旋轉(zhuǎn)而損壞。

 

圖1  柴油機起動機整體結(jié)構(gòu)圖

圖2  柴油機起動機創(chuàng)建模型樹

 

2、硅整流充電發(fā)電機

      康明斯系列柴油發(fā)電機均采用這種充電發(fā)電機，它與相應(yīng)電壓調(diào)節(jié)器配合使用，作啟動蓄電池的充電電源。硅整流充電發(fā)電機使用時應(yīng)注意的問題如下：

① 應(yīng)與相應(yīng)規(guī)格的電壓調(diào)節(jié)器和相應(yīng)容量的蓄電池合使用。

② 接線時必須注意極性，否則將會造成損壞。

③ 12缸V型柴油發(fā)電機啟動時，應(yīng)注意鑰匙開關(guān)左、中、右三檔位置。

3、充電機電壓調(diào)節(jié)器

      電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)與硅整流充電發(fā)電機配合工作。當(dāng)柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速超過800r/min以上時，充電發(fā)電機開始向蓄電池充電，由電壓調(diào)節(jié)器控制使充電發(fā)電機輸出電壓保持在一定范圍以內(nèi)。

4、啟動蓄電池

      蓄電池為起動機提供啟動時所必需的電流和電壓。通常，蓄電池的電量不低于75%才能保證起動機正常運轉(zhuǎn)。在起動機運轉(zhuǎn)時，蓄電池要向起動機提供足夠的電流。

      康明斯柴油發(fā)電機組所用的蓄電池一般都是鉛酸蓄電池。以瓦爾塔鉛酸蓄電池為例，其正極為二氧化鉛，負(fù)極為海綿狀鉛，電解質(zhì)為硫酸水溶液，隔板（隔膜）使用微孔橡膠隔板或微孔塑料隔板，電池殼體使用硬橡膠、工程塑料、玻璃鋼等材料制成。其內(nèi)部剖析圖如圖3所示，外觀如圖4所示。

5、電池連接線

      蓄電池連接線是起動系統(tǒng)連接各個組件的主要線路，必須保證接口的穩(wěn)定性和安全性。

 

圖3  鉛酸蓄電池內(nèi)部剖析圖

圖4  瓦爾塔蓄電池外形圖

 

二、啟動基本條件和要求

 

      柴油機借助于外力，獲得第一個工作循環(huán)的條件，即在外力作用下進行進氣、壓縮、噴油，直至燃油燃燒、膨脹做功而自行運轉(zhuǎn)的過程。柴油發(fā)電機啟停控制系統(tǒng)如圖5所示，啟動系統(tǒng)接線如圖6所示。

1、起動轉(zhuǎn)速

      柴油機起動所要求的最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn)速。柴油機起動轉(zhuǎn)速與柴油機的類型、環(huán)境條件、柴油機技術(shù)狀態(tài)、燃油品質(zhì)等有關(guān)。

2、起動轉(zhuǎn)速范圍

（1）高速機80～150r／min；

（2）中速機60～70r／min；

（3）低速機10～30r／min。

3、柴油機的起動要求

（1）迅速、可靠；

（2）達(dá)到啟動轉(zhuǎn)速，消耗能量少；

（3）易于實現(xiàn)設(shè)備自啟動和遠(yuǎn)程遙控；

（4）曲軸處于任何位置均可啟動。

4、柴發(fā)自啟動規(guī)定

       目前在行業(yè)中對于柴油發(fā)電機沒有強制規(guī)定必須要自動啟動，只是規(guī)定柴油發(fā)電機要設(shè)置自動和手動啟動裝置以及在多長時間內(nèi)啟動。所謂自動啟動就是在沒有人干預(yù)的情況下柴油發(fā)電機啟動。手動啟動就是通過人去按啟動按鈕啟動。

（1）《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045－95（2005年版）第9.1.2條要求：一類二類高層建筑自備發(fā)電設(shè)備，應(yīng)設(shè)有自動和手動啟動裝置，并能在30S內(nèi)供電，當(dāng)采用自啟動有困難時，可采用手動啟動裝置。

（2）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016－2006第1.1.2條：一級負(fù)荷供電的建筑，當(dāng)采用自備發(fā)電設(shè)備作備用電源時，自備發(fā)電設(shè)備應(yīng)設(shè)置自動和手動啟動裝置，且自動啟動方式應(yīng)能在30S內(nèi)供電。

（3）《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16－2008第13·9.7條：當(dāng)消防應(yīng)急電源由自備發(fā)電機組提供備用電源時，應(yīng)符合下列要求：消防用電負(fù)荷為一級時，應(yīng)設(shè)自動啟動裝置，并應(yīng)在30S內(nèi)供電。

 

圖5  柴油發(fā)電機啟停控制過程

圖6  柴油機啟動系統(tǒng)接線圖

 

三、柴油機啟動故障的原因

 

       柴油機啟動故障是指在正常環(huán)境溫度狀況下，或者在柴油機使用說明規(guī)定的特定條件下，連續(xù)啟動多次而不能正常著車的現(xiàn)象。柴油機啟動故障主要分為：

1、柴油機冷車啟動困難而熱車不困難

（1）啟動轉(zhuǎn)速正常而排氣管無煙霧排出。

      產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要有兩個因素：

① 合計低壓油路中進入空氣，從而導(dǎo)致低壓油路中無柴油運移到泵油泵或者噴油器，造成柴油機無法正常啟動。

② 主要合計噴油泵中斷油電磁閥的位置及狀態(tài)是否處于供油位置，假設(shè)未在供油位置，那么會導(dǎo)致無法向噴油器供油而無煙霧排出。

（2）啟動轉(zhuǎn)速正常而排氣管冒出白色煙霧。

      出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象主要有三個方面原因：

① 柴油內(nèi)含有水分，而在柴油燃燒時，水霧隨著燃燒后的廢氣一起排出，形成白色煙霧。

② 在環(huán)境溫度比較低的狀況下，柴油在氣缸內(nèi)將來得及燃燒或者燃燒不充分而被排出，造成冒白煙。

③ 汽缸墊沖壞或汽缸蓋螺栓不緊，使冷卻水進入汽缸。

（3）啟動轉(zhuǎn)速正常而排煙管道冒黑色煙霧。

      產(chǎn)生這樣現(xiàn)象主要有四個方面原因：

① 噴油器滴油、漏油、霧化不良。

② 噴油泵各缸供油不均勻，有一個或幾個缸供油量少，而另幾個缸供油量多。

③ 進排氣阻力太大。主要由于空氣濾清器污損嚴(yán)重、排氣管阻力大、消聲器匹配不當(dāng)?shù)仍蛩斐傻摹?/span>

④ 增壓器故障。由于增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，進氣壓力降低，出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象等原因，使氣缸充氣量減少。

2、冷車啟動困難，啟動升溫后熱車容易啟動

      造成這樣的現(xiàn)象主要有以下兩個方面原因：

（1）活塞與氣缸之間的磨損間隙過大

      經(jīng)過長時間不間斷的工作，活塞與氣缸之間的間隙越來越大，并有可能達(dá)到了臨界極限值，當(dāng)溫度升高后，機油會均勻潤滑彌補氣缸與活塞之間的間隙，機油溫度升高后溫度會下降，從而導(dǎo)致活塞與氣缸之間摩擦阻力減小，所以熱車容易啟動起來。

（2）噴油嘴磨損過度

      當(dāng)噴油嘴磨損同樣達(dá)到最大同意間隙時，由于熱脹冷縮作用，在冷車時候間隙過大，導(dǎo)致噴油效果不好，而致使冷車難以啟動。而在熱車狀況下，噴油嘴受熱膨脹后間隙減小，恢復(fù)到原來的正常噴油狀態(tài)，因此熱車很容易就啟動起來了。

3、柴油機熱車啟動困難

      產(chǎn)生這樣現(xiàn)象主要有四個方面原因：

（1）柴油機噴油泵的柱塞磨損，造成泄油量大。

（2）柴油機活塞與缸壁間隙太小，形成咬缸。

（3）柴油機過熱。

（4）柴油機曲軸軸向間隙小，造成啟動加載。

4、柴油機冷、熱車啟動均困難

      造成冷、熱車啟動均困難的原因主要有以下六個方面：

（1）由機械方面原因造成的，例如活塞、活塞環(huán)與氣缸之間的磨損間隙過大，導(dǎo)致氣缸內(nèi)的霧化柴油不能夠燃燒而不能夠啟動。

（2）某個氣缸或者多個氣缸與活塞環(huán)出現(xiàn)“對口”現(xiàn)象。

（3）氣門間隙問題，氣門磨損后間隙過大，造成升程不夠，間隙過小，氣門關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致氣缸內(nèi)壓縮壓力下降，霧化后的柴油難以自燃，造成啟動困難。

（4）噴油器工作狀態(tài)不良，噴油器因堵塞或者其它原因?qū)е虏粐娪突蛘邍娪土窟^小，噴油壓力不夠，影響柴油機的啟動。

（5）柴油機噴油泵調(diào)速器調(diào)整不當(dāng)。

（6）柴油機低壓油路有問題。

 

總結(jié)：

      總之，柴油機的起動系統(tǒng)是設(shè)備穩(wěn)定、連續(xù)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。為了確保柴油發(fā)電機的正常使用，起動系統(tǒng)的建設(shè)和使用必須得到足夠重視和開發(fā)。此外，柴油機啟動故障的現(xiàn)象很復(fù)雜，影響柴油機啟動的原因也很多，這里不可能一一進行介紹，但是無論是何種引起柴油機不能正常啟動的現(xiàn)象，都要認(rèn)真分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因，然后針對原因去尋找解決排除故障的方法。柴油機在平常的使用過程中，要常常進行維護、保養(yǎng)，只有平常維護保養(yǎng)到位，才能盡量避免柴油機啟動困難現(xiàn)象的發(fā)生。

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