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关于柴油发电机组节能与环保总述 标准GB/T2820.1一1997《往复式内燃机驱动的交流发电机组》第1部分标准9排放中规定:“当发电机组运行时,会产生包括噪声、振动、热辐射、废气和电磁干扰等排放物。任何有关保护环境和人员与的适用法规由制造厂和用户商定产品性能要求时考虑。”环保机组定义:将同时考虑到噪声、振动、热辐射,废气和电磁干扰等排放物对环境因素有影响的机组称为环保机组。 国标对环保机组要求:振动小、噪声低、电磁辐射低、热辐射小、排放污染轻。 另外 标准GB/2819一1995《移动电站通用技术条件》(Mobileelectricpowerplant,Specificationfor)对环境污染做了一定的限定。其中第4.9条污染环境的限值中有相应的规定。 1)振动 电站应根据需要设置减震装置;电站运行时振动的单振幅应不大于0.3mm或0.5mm;使用增压柴油机、单缸和两缸柴油机、单缸汽油机的电站,其振幅值应符合产品技术条件的规定。 2)噪声 电站的噪声允许值应符合噪声允许值中的规定,增压柴油机组电站和低噪声电站的允许值按产品技术条件的规定执行。 3)无线电干扰 对有抑制无线电干扰要求的电站,应有抑制无线电干扰的措施,其干扰值不大于有关标准中的规定值。频率为0.15~3000MHz;端子干扰电压为3000μv~400μv;干扰场强为100~50μV/m。 4)有害物质浓度 有相应要求时,电站排出的有害物质允许浓度按产品技术条件的规定。 5)烟度 有相应要求时,电站的排气烟度按产品技术条件的规定。 烟度要求:因柴油发电机排气量较汽油机排气量要大,而且排烟问题较严重。下面针对机组原动机为柴油发电机的电源车辆来讨论。排烟是由于不完全燃烧所得到的悬浮在柴油发电机排气中可见的白色、蓝色、黑色颗粒物。白色通常由水蒸气或液体燃料蒸汽凝聚而成:蓝色通常是因燃料或机油不完全燃烧所得到的微粒:黑色主要由炭粒组成,其颗粒尺寸常小于1μm。这些排出的颗粒物能够吸收、反射和折射光线。 烟度是表征柴油发电机排气中颗粒物浓度的参量。烟度是指容量排气所透过的滤纸的染黑度。 我国对不同排气量的柴油发电机排气烟度允许值为4.5~4.0波许单位。通常规定白色滤纸的吸光率为0波许单位,全黑滤纸的吸光率为10波许单位,0~10均匀分度。 机组运转时,振动、噪声、排放和辐射等是相互关联的。发电机组是一个大型供电系统,它由若干分系统组成,各系统之间是相互关联的。在分析与研究环保问题时,同时应与机组发动机燃料、燃烧、配气、机械运转等环节相联系。另外,这些对环境有影响的因素又是互相联系的。机组运转就必然的有振动,振动自然就会产生噪声;燃料燃烧必然产生热量、废气和燃烧噪声;热量的产生必然有热辐射;由于燃料的燃烧不完全和杂质等,就必然产生空气污染问题,即使是完全燃烧生成大量的C02,对环境也有较大影响。由于发电机组中发电机是电磁机械,因而就必然有电磁辐射,形成对其他电子设备的电磁干扰。因而,解决柴油发电机组环保问题时,应该用互相联系的观点来研究机组环保问题。例如:在机组设计隔声罩时同时考虑电磁屏蔽。如用带夹层的双层或多层金属外壳制造声罩,中间有水或其他介质冷却,既可以隔声,也可以进行电磁屏蔽,还可以有效降低热辐射。同时增强了机组在风沙、大雨、高温、严寒等恶劣环境下的供电能力。对于柴油发电机组来讲突出的环保问题是振动、噪声和废气。
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。
柴油发电机组的构成 柴油发电机组通常由柴油机、三相交流同步发电机和控制系统组成。移动式柴油发电机组的柴油机、发电机和控制屏(箱)均安装在公共底座上;固定式机组的柴油机和发电机安装在公共底座上,且底座是固定在钢筋混凝土基地上的,而控制屏和燃油箱等设备则与机组分开安装。 柴油机的飞轮売与发电机前端盖轴向采用凸肩定位,连接成一体、使柴油机驱动发电机转子运动。同时,为了减小噪声,机组一般需要安装专用消声器;为了减小机组工作时的振动,在柴油机、发电机、水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处,一般装有减振器或橡皮减振垫。 1.1.1柴油发动机 柴油机是柴油发电机组的动力系统,它的优点是扭矩大、热效率和经济性能好,具有较高的供电可靠性和自动化功能,同时在节能和CO2排放上具有优势。但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作时振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时启动困难。 柴油机的基本构成包括机体、两大机构(曲柄连杆机构、配气机构)和四大系统(柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和起动充电系统)。 1.机体 机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气缸体—曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫、齿轮室和飞轮壳等组成。 2.两大机构 柴油机的两大机构即曲柄连杆机构和配气机构。 (1)曲柄连杆机构 曲柄连杆机构固定在机体之上,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件(热能转换为机械能)。其组成可分为活塞组、连杆组和曲轴飞轮组。其中活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成、而连杆组由连杆、连杆螺钉(栓)和连杆轴承构成。曲轴飞轮组则由曲轴、飞轮和扭转减振器等组成。 (2)配气机构 配气机构的功能是按柴油发电机工作循外的要求,定时启闭各缸的进排气门,保证混合气或新鲜空气及时充入气缸,在压缩和膨胀过程中,维持燃烧室的密封,并及时排除燃烧后的废气。包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁紧装置等件,气门传动组包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等零件。 3.四大系统 四大系统包括进柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和启动充电系统。 (1)柴油机燃料系统 柴油机燃料系统的功能是向气缸供给清洁的空气和按柴油机各种工况的要求定时定量地向燃烧室喷入燃油,并将燃烧的废气排到大气中去。 柴油供给系统由油箱、输油泵、燃油弗列加滤清器、喷油泵,喷油器及燃油管路等零部件组成。 (2)润滑系统 润滑系统由机油泵、弗列加滤清器、压力表、温度表、冷却器、调压阀等组成,基本任务是将一定数量、清洁和温度适宜的润滑油送至各摩擦表面进行润滑,主要功能是减磨、冷却、清洁、密封和防锈。 (3)冷却系统 根据冷却介质的不同,冷却系统通常分为两种类型风冷系统和水冷系统,对应的有空冷发动机和液冷发动机。 (4)启动充电系统 柴油发电机在静止状态下,用外力推动曲轴,使柴油发电机开始运转的全过程称为启动,完成启动所需的装置称为启动系统。常见的启动方式有人力启动、发动机启动、压缩空气启动和辅助柴油机启动。