论文部分内容阅读
摘 要 介绍柴油发电机组自动化并车的条件、工作原理及故障诊断。
关键词 发电机组；并车；故障诊断
中图分类号 TM301 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0161-01
柴油发电机组是以柴油机为原动机带动发电机发电的一种供电设备。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组发电迅速、经济效率高、体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于油田、矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等领域。本文根据柴油发电机组的结构、工作原理和特点，对柴油發电机组并联运行及故障诊断进行阐述。
1发电机工作原理
柴油机带动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为做功。各汽缸按一定顺序依次做功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用电磁感应原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
2发电机组并车条件
发电机组投入并列运行的整个过程叫做并联。将一台发电机组先运行起来，把电压送至母线上，而另一台发电机组启动后，与前一台发电机组并联，应在合闸瞬间，发电机组不应出现有害的冲击电流，转轴不受到突然的冲击。合闸后，转子应能很快的被拉入同步。（即转子转速等于额定转速）因此发电机组并联必须具备以下条件：
1）两台发电机组电压的有效值必须相同。
2）两台发电机组电压的相位相同。
3）两台发电机组的频率相同。
3并车系统的基本组成
自动化并车系统一般由主控制器、自动同步器、自动负载分配器、柴油机供油调节系统（电子调速器，电子喷射系统等）、发电机励磁调节系统及主开关等组成，分别介绍如下。
3.1主控制器
主控制器一般有以下功能。
1）控制。按照设定的程序，自动控制发电机组的启动、停机、供油、预热（预供）、开关的分闸合闸等。
2）测量。通过液晶（或数码等）窗口显示柴油机的转速冷却水温度、润滑油温度、润滑油压力、蓄电池电压、电参数、三相电压、三相电流、频率、功率和运行时间等。
3）保护。一般都有水温高、油温高、油压低、超速、燃油位低、蓄电池电压低、过电压、过功率、过频、欠频等保护。
3.2自动同步器
在接受并车指令后，自动同步器测量待并机组和运行机组的相位差，当检测到当前发电机和总线之间的相位角差在预设同步窗口范围内时输出一个继电器信号给外部并机装置，如果这个相位角差不在范围内时它会输出一个模拟信号给调速器，快速的改变发动机转速，令相位角差在范围内，当达到允许的相位差角度范围内（10°～20°）时，向主开关发出合闸指令，完成自动并车的操作。
3.3自动负载分配器
自动同步器在完成自动并车操作后即失去对发电机组的任何控制，当2台（或2台以上）机组已经投入到并联运行后，就由自动负载分配器承担起已投入并联运行各机组有功功率的平衡分配并对每台机组进行必要的保护。在退出运行时，负载分配器能控制退出机组向运行机组转移负载，实现“软分闸”。
3.4电参数表
电参数表有以下作用：
1）可显示线电压、线电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等，使并车屏外形美观。
2）所有电参数可以通过通信接口运传到用户.集中监控处，便于实现遥控、遥测。
3）所有参数均可设置保护值。
3.5主开关
自动并车系统必须采用带有电动操作机构的空气断路器，以便接受分闸合闸指令。
4发电机组并车过程
每台机组具有自动同期、自动并机功能。现以2台发电机组并联运行为例说明发电机组并车过程。当一台机组供电时，若负荷接近额定容量的80％时，该机组自动发出“增机指令”，备用机组自动启动，经自动同期后自动并机，自动均分有功负荷。当一台机组供电时，若有机组出现故障，系统将自动分断故障机组并自动发出“增机指令”，备用机组自动启动，自动合闸供电。当两台机组全部投入的情况下，若总负荷小于25％时，系统将发出“减机”信号，备用投入机组卸载并解列后经保养运行自动停机。
5并车过程故障诊断
根据上述并车条件可知，发电机组并车需同时具备3个条件，如果在合闸的过程中其中有一个条件不具备，就会导致合闸失败，严重时会使发电机组损坏。不具备其中一个条件时，可能造成的故障。
1）其它条件相同，发电机组电压的有效值不同，并联后发电机和系统间有无功性质的环流出现。如果这种纯的无功电流过大，将会对发电机产生一定的冲击。
2）其它条件相同，发电机组电压的相位不同，其后果是可能产生很大的冲击电流，使发电机烧毁，同时有可能出现逆功率现象，发电机运行于电动机状态。
3）其它条件相同，发电机组频率不同，两台机组之间将产生大小和相位不断作周期性变化的差额电压，在一个完整的周期中，某一期间待并机作为发电机运行，在另一期间待并机作电动机运行，产生振荡现象，当频率相差较大时，甚至使发电机并入后不能同步。
6结束语
通过对发电机组的工作原理、并车条件、并车过程及故障诊断的阐述。能进一步加深操作者对发电机组并车的全过程；增强操作者对发电机组并车条件及并车故障的感性认识，提高生产效率的同时，能进一步提高产品质量。
参考文献
[1]袁任光,林由娟.柴油发电机组选用与安装维护[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]赵新房,骆长泉.柴油发电机组使用保养与故障排除[M].北京:中国电力出版社,2009.
[3]杨贵恒.柴油发电机组技术手册[M].北京:化学工业出版社,2009.
关键词 发电机组；并车；故障诊断
中图分类号 TM301 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0161-01
柴油发电机组是以柴油机为原动机带动发电机发电的一种供电设备。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组发电迅速、经济效率高、体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于油田、矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等领域。本文根据柴油发电机组的结构、工作原理和特点，对柴油發电机组并联运行及故障诊断进行阐述。
1发电机工作原理
柴油机带动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为做功。各汽缸按一定顺序依次做功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用电磁感应原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
2发电机组并车条件
发电机组投入并列运行的整个过程叫做并联。将一台发电机组先运行起来，把电压送至母线上，而另一台发电机组启动后，与前一台发电机组并联，应在合闸瞬间，发电机组不应出现有害的冲击电流，转轴不受到突然的冲击。合闸后，转子应能很快的被拉入同步。（即转子转速等于额定转速）因此发电机组并联必须具备以下条件：
1）两台发电机组电压的有效值必须相同。
2）两台发电机组电压的相位相同。
3）两台发电机组的频率相同。
3并车系统的基本组成
自动化并车系统一般由主控制器、自动同步器、自动负载分配器、柴油机供油调节系统（电子调速器，电子喷射系统等）、发电机励磁调节系统及主开关等组成，分别介绍如下。
3.1主控制器
主控制器一般有以下功能。
1）控制。按照设定的程序，自动控制发电机组的启动、停机、供油、预热（预供）、开关的分闸合闸等。
2）测量。通过液晶（或数码等）窗口显示柴油机的转速冷却水温度、润滑油温度、润滑油压力、蓄电池电压、电参数、三相电压、三相电流、频率、功率和运行时间等。
3）保护。一般都有水温高、油温高、油压低、超速、燃油位低、蓄电池电压低、过电压、过功率、过频、欠频等保护。
3.2自动同步器
在接受并车指令后，自动同步器测量待并机组和运行机组的相位差，当检测到当前发电机和总线之间的相位角差在预设同步窗口范围内时输出一个继电器信号给外部并机装置，如果这个相位角差不在范围内时它会输出一个模拟信号给调速器，快速的改变发动机转速，令相位角差在范围内，当达到允许的相位差角度范围内（10°～20°）时，向主开关发出合闸指令，完成自动并车的操作。
3.3自动负载分配器
自动同步器在完成自动并车操作后即失去对发电机组的任何控制，当2台（或2台以上）机组已经投入到并联运行后，就由自动负载分配器承担起已投入并联运行各机组有功功率的平衡分配并对每台机组进行必要的保护。在退出运行时，负载分配器能控制退出机组向运行机组转移负载，实现“软分闸”。
3.4电参数表
电参数表有以下作用：
1）可显示线电压、线电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等，使并车屏外形美观。
2）所有电参数可以通过通信接口运传到用户.集中监控处，便于实现遥控、遥测。
3）所有参数均可设置保护值。
3.5主开关
自动并车系统必须采用带有电动操作机构的空气断路器，以便接受分闸合闸指令。
4发电机组并车过程
每台机组具有自动同期、自动并机功能。现以2台发电机组并联运行为例说明发电机组并车过程。当一台机组供电时，若负荷接近额定容量的80％时，该机组自动发出“增机指令”，备用机组自动启动，经自动同期后自动并机，自动均分有功负荷。当一台机组供电时，若有机组出现故障，系统将自动分断故障机组并自动发出“增机指令”，备用机组自动启动，自动合闸供电。当两台机组全部投入的情况下，若总负荷小于25％时，系统将发出“减机”信号，备用投入机组卸载并解列后经保养运行自动停机。
5并车过程故障诊断
根据上述并车条件可知，发电机组并车需同时具备3个条件，如果在合闸的过程中其中有一个条件不具备，就会导致合闸失败，严重时会使发电机组损坏。不具备其中一个条件时，可能造成的故障。
1）其它条件相同，发电机组电压的有效值不同，并联后发电机和系统间有无功性质的环流出现。如果这种纯的无功电流过大，将会对发电机产生一定的冲击。
2）其它条件相同，发电机组电压的相位不同，其后果是可能产生很大的冲击电流，使发电机烧毁，同时有可能出现逆功率现象，发电机运行于电动机状态。
3）其它条件相同，发电机组频率不同，两台机组之间将产生大小和相位不断作周期性变化的差额电压，在一个完整的周期中，某一期间待并机作为发电机运行，在另一期间待并机作电动机运行，产生振荡现象，当频率相差较大时，甚至使发电机并入后不能同步。
6结束语
通过对发电机组的工作原理、并车条件、并车过程及故障诊断的阐述。能进一步加深操作者对发电机组并车的全过程；增强操作者对发电机组并车条件及并车故障的感性认识，提高生产效率的同时，能进一步提高产品质量。
参考文献
[1]袁任光,林由娟.柴油发电机组选用与安装维护[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]赵新房,骆长泉.柴油发电机组使用保养与故障排除[M].北京:中国电力出版社,2009.
[3]杨贵恒.柴油发电机组技术手册[M].北京:化学工业出版社,2009.