柴油发电机工作原理及电气典型故障分析

张增旺

摘 要：现如今，我国的市场经济在快速发展，社会在不断进步，大容量高参数发电机组已成为电力系统的主力电源。作为电力系统中的重要生产环节，发电厂的安全稳定运行对电力系统的安全运行具有至关重要的作用。柴油发电机作为发电厂厂用电的应急保安电源，具有启动迅速的特点。柴油发电机可靠运行对厂用电的安全具有至关重要的作用。针对发电厂中柴油发电机工作原理及电气部分典型故障进行梳理，分析了故障原因，提出了解决措施。

关键词：柴油发电机;工作原理;电气典型故障;分析

引言

柴油发电机是一种广泛应用于生产和生活中的小型发电设备，整套机组通常由柴油机、控制箱、发电机、保护装置、燃油箱、蓄电瓶及应急柜等部件组成，可应用于家庭、办公室及大中小企业日常发电中，有良好的应用价值。在高原地区因为受到环境因素的影响，导致柴油发电机运行过程中极易出现各类的故障问题，导致性能和可靠性大大降低。比如当柴油发电机受到高原特殊环境影响时，其机组功率会下降，柴油耗油量会增加，热负荷随之上升，继而对柴油发电机的电气参数产生较大的影响。再比如当柴油发电机动力性能下降时，在使用过程中会出现负荷能力下降的问题，导致设备供电能力不足，无法实现预期的生产能力。总的来说，高原地区工作的柴油发电机运行过程中所出现的故障问题主要包括无法正常启动、无法预热、启动运行冒烟、排气管振动断裂、水温过高，每一种故障问题均会对柴油发电机的有效运行和安全使用产生影响，积极做好这些故障问题的排查和处理工作尤为关键，必须予以充分的重视。

1柴油发电机组的组成

柴油发电机组主要由3个部分构成，即柴油机、三相交流同步发电机和控制屏。柴油机为发电机组提供动力，是由多种不同的系统构成，其中主要的配件以及系统包括：曲轴连杆机构、机体组件、配气机构、进排气系统、柴油供给系统、润滑系统、冷却系统和电气系统等，发电机组成部分包括定子、转子以及端盖。对于大中型发电机而言，通常采取旋转磁极式结构，这样方便电枢电流的进出，同步发电机由两种磁路构成，即凸极和隐极，发电机组中的控制系统作为配套设备，主要包括自动检测、控制及保护装置等部分。其作用则是控制机组、调节电压以及配电，在控制屏的作用下，机组将电力提供给用电设备，同时，工作人员可直接从控制屏上查看机器的运行情况，一般小容量机组的励磁调节与控制部分全部集中在控制箱内，直接安装在机组上，大容量发电机的控制屏则为落地式，固定在机房的地面或安装在与机组隔离的集中控制室内。

2柴油发电机工作原理及电气典型故障分析

2.1熔断器熔断

熔断器熔断的原因有很多，因此，在完成现场的柴油发电机的维修工作时，相关从业技术人员要经过观察机器的内部情况来进行具体的判断，而常见的柴油发电机的熔断器熔断的原因主要包括五个方面：首先，便是电压电源是否保持在正常的状态。电源电压的过高或过低都可能会造成熔断器的熔断的结果。其次，便是电源回路的问题。如果柴油发电机运转时间长、运转强度大，那么其电源回路上连接各种电线的接点就都有可能出现接触性不灵敏的问题。而如果电源回路上接触点出现不灵敏的问题的话，其则会影响熔断器所接收的电阻。因此，熔断器也可能因为这个原因而被熔断。然后，便是电机绕组连接线的连接问题。电机绕组连接线如果首端和末端连接反了的话，也会造成熔断器的熔断问题。除此之外，电容器熔断还有可能是因为柴油发电机内装配过于紧张。最后，不正确地使用柴油发电机，例如突然停止柴油发电机的运行、柴油发电机的超负荷工作、柴油机机温低、柴油不足、柴油不足的情况下运转柴油发电机、柴油机正常运行的过程中用冷水降温等等情况下，也都会出现熔断器的熔断的问题。

2.2控制系统异常

柴油发电机带载试验有功功率波动最根本的原因是控制系统异常。因此，当柴油发电机有功功率异常波动，要重点检查控制系统有无负载分配功能。某电厂柴油发电机控制器为GU320A控制器，并网模块为某国GAC同步模块搭接继电器构成，当柴油发电机带载试验时，经常出现有功功率大幅度波动，经过多次检查分析，最终确认原因为控制系统没有负载分配功能。经过技术改造，将原控制系统升级为带负载分配功能的深海8620控制器后，带载试验有功功率无波动。

2.3发电机组故障原因及分析

发电机组故障的原因是多样的。首先，发电机组出现故障情况时，相关技术人员要注意关注励磁机绕组附近是否还存在有电流磁场。因为励磁机磁极所用的材料性质类似于软钢，因此，在使用过程中非常容易出现无磁的现象。其次，便是检查发电机组内是否出现零件损坏或者线路短路、串线的问题，这些问题都会导致发电机组的正常的运作。之后，便是判断熔断器是否能够正常的使用。熔断器是发电机机组运行的重要零件，因此，在發电机机组出现故障时，相关技术人员要注意熔断器是否能够正常运作。除此之外，相关技术人员还有注意判断发电机机组内的磁极是否具有磁性。

2.4差动保护动作

柴油发电机一般都配有差动保护。当差动保护动作时，首先检查差动保护动作是正确动作还是因为接线错误导致差流的误动作。在柴油发电机调试阶段，如果出现差动保护动作，要重点检查差动保护用的两组电流互感器是否存在接线错误或者电流互感器里面的一次电缆是否方向相反导致差流。其次，当出现差动保护动作后，要检查两组电流互感器的保护范围之间是否存在短路。必要时，需要对差动保护装置进行校验，检查保护装置功能是否完好。

2.5柴油发电机排气管振动断裂的原因与处理方法

通常情况下购买一台柴油发电机后，需要将其安置在房间内开展安装工作，所安置的房间需要通风良好，且干净宽敞。另外，需要注意一点，柴油发电机的底座部位要安装缓冲胶垫，排气管路则需要安装固定支架。当以上条件无法满足时势必导致柴油发电机运行状态不佳，极易引发排气管振动断裂。就高原地区的环境来说，柴油发电机发生缺氧和排气回路发热这两种问题的原因主要是空气稀薄、室内通风条件差。除此之外，当柴油发电机没有使用缓冲胶垫时会导致运行过程中产生较大的振动感。长期实践研究发现，导致排气管消音器断裂的最直接原因是排气回路部件安装错误和无固定支架。针对排气回路部件安装错误这一直接原因，务必要严格按照相关的规范标准来开展安装工作。排气回路部件正确安装的流程是：排气集合管→涡轮增强压→排气弯头→波纹伸缩管→排气主管→消音器→穿墙出口。安装过程中需要注意一点，需要使用三角支架将排气主管和消音器稳固固定于墙体，以此确保可以承受排气回路的重量。

结语

处于信息化时代背景之中，建筑物功能也凸显出多样性，当电力供应突发禁忌情况时，柴油机就可以为日常生活以及生产提供一种保障，随着城市供电质量的不断完善，实际运行中很少使用发电机组，为保证电力中断后正常且快速的启动发电机，日常维护和保养对发电机组显得有为重要。根据以上内容得知，对柴油发电机而言，最重要的是正确的操作流程以及维护和保养机器。首先，使用发电机之前，工作人员要仔细检查机器，保证正常启动;其次，严格按照操作流程启动发电机，禁止违规启动;最后，定期对发电机维护和保养以及更换机器配件，保证机器运行的稳定性。

参考文献：

[1]王会华，刘运昌，谢春刚.应急柴油发电机组的日常使用及维护保养[J].内燃机与配件，2020（12）：157-158.

[2]蔡亚勤.大型应急柴油发电机组检修及维护保养措施分析[J].机电信息，2019（21）：71-72.