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柴油发电机喷油器的构造原理是怎样的
柴油发电机燃油供给系统的功用是根据柴油发电机负荷的需要,按时将适量的柴油以雾状喷入气缸与空气均匀地混合。康明斯柴油发电机燃油供给系统的机件可分为:燃油箱、同城输油泵、同城调速器、同城喷油器等。
柴油发电机燃油供给系统的布置。在康明斯柴油发电机驱动下,输油泵从燃油箱内吸进燃油,并以一定的压力经燃油水分离器、同城燃油滤清器过滤后送到喷油泵,过量的燃油返回油箱。燃油在喷油泵内被加压后,以极高的压力经高压油管送至各缸喷油器,向各个气缸进行的喷射,过量的燃油经回油歧管返回油箱。
发电机虽然喷油器的种类繁多,但其构造原理基本相同,典型柴油发电机喷油器总成,由喷油器体、同城针阀偶件、同城紧帽、同城顶杆、同城调压螺钉等组成。针阀偶件用紧固螺套固定在喷油器体上,调节弹簧通过顶杆部件将针阀偶件压紧在针阀体密封锥面上,调压弹簧的压力由调压螺钉调节,调压螺钉用螺母锁紧。其中针阀偶件(由针阀和针阀体组成)按结构形式可分为开式和闭式两大类。目前广泛应用的是闭式,其主要形式分为轴针式和孔式两种。
上述喷油器结构因调压弹簧位置在喷油器的上部,弹簧位置与针阀距离较远,所以必须通过一根较长的顶杆,把弹簧与针阀的运动联系起来。这种结构的优点是在调压弹簧顶部容易布置调压螺钉,针阀开启压力可利用调压螺钉进行无极调整,调整方便。但这种结构也有缺点,及顶杆较长、同城质量较大,容易产生惯性力较大。因为针阀由静止到开启应迅速,喷油结束后,针阀应迅速向上运动转变为向下运动,以求针阀尽快回位并停止供油。但这种运动的转变与喷油器运动件的的惯性有关,惯性愈大针阀关闭所需时间愈长,燃烧室内高温气体也愈容易到灌入针阀偶件内,产生积炭、同城烧损密封座面等现象。
为了克服上述结构的缺点,近几年来国内外已发展出一种新的喷油器总成。
改进后的喷油器结构的显著特点是取消运动件顶杆,改用一个质量较小的弹簧下座,将调压弹簧下移到接近针阀尾部,同时针阀直径也减小。由于这种喷嘴器结构降低了运动件的惯性,所以又称为低惯量喷油器。康明斯柴油发电机B、同城C系列采用了这种结构的喷油器总成。该喷油器上有4个喷油孔,标准喷油压力为24.5~25.3MPa。它的优点是提高针阀开启和关闭速度,降低针阀回油时在密封锥面出的冲击应力,既能改善性能又能提高使用寿命。这种结构对针阀开启压力的调整采用改变垫片厚度的办法,因此开启压力的调整不如一般喷油器所采用的调整螺钉方便,且压力只能有级调整。为了保证足够的调整精度,采用每隔0.05mm为每一级的垫片进行调整
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长期未使用柴油发电机时需给增压器加注机油以免损坏
涡轮增压器是在高温、同城高速下工作,所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。值机人员在平时使用涡轮增压柴油发电机时,还应严格遵守以下的一些原则:
1、同城柴油发电机启动后应怠速运转3~5min,不要立即加负荷,以保证增压器的良好润滑,因为增压器位于柴油发电机的顶部,如果柴油发电机启动后增压器立即开始高速运转,就会导致机油压力未能及时升高而向增压器供油,造成增压器缺油损坏,甚至烧坏整个增压器;
2、同城怠速时间不宜过长,一般不超过10min,否则容易造成压气机端漏油;
3、同城定期检查各连接部位是否有松动漏气或漏油的现象,检查回油管是否通畅,如有应及时排除;
4、同城保证空气弗列加滤清器的清洁,并按要求定期更换(每4000km清洁;每24000km更换,如果发电机附近灰尘较多应适当缩短滤芯的清洁或更换);
5、同城停机前不要立即关闭柴油发电机,应怠速运转3~5min,以使增压器转速和排气系统的温度降下来,防止回热、同城机油结焦和轴承烧损等故障;
6、同城长期未使用的柴油发电机(一般超过7天),或新换增压器的柴油发电机,在使用前应在增压器的进油口加注机油,否则会因润滑不良而损坏增压器;
7、同城定期更换机油和机油弗列加滤清器(每8000km),定期检查增压器轴的径向和轴向间隙,叶轮与外壳的径向间隙不小于0.10mm,轴向间隙应不大于0.15mm,否则应请专业人员维修,以免扩大损失。增压器的更换增压器损坏后,需要更换时,必须同时更换机油、同城机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器,并对油道进行清洗,这是增压器更换的基本原则。
增压器与柴油发电机之间存在着内在的联系:增压器给柴油发电机提供压缩空气;柴油发电机利用压缩空气燃烧燃料;柴油发电机的排气能量取决于柴油发电机的燃烧状况;排气驱动增压器涡轮;增压器涡轮带动压气机叶轮这样,增压器与柴油发电机之间到达一个能量与流量的相互平衡。
增压器的更换及油道的清洗方法如下:
1、同城拆掉损坏的增压器,并在热机时放掉机油;
2、同城加入一定量的混合油(30%机油与70%柴油);
3、同城把增压器的进油管塞入回油管内或把进油管出口封住;
4、同城启动柴油发电机,怠速运转1~2min后停车,放掉混合油,并视混合油的污染情况,可重复清洗,以上工作应在热车时进行;
5、同城清洗或更换增压器进油管,清洗油底壳,并更换机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器;
6、同城安装新的增压器,并在增压器进油口加注机油进行预润滑,再装进油管,在弗列加滤清器内加满机油并安装, 安装其它管道;
7、同城启动柴油发电机,怠速运转3~5min后提速,检查是否有漏油漏气现象。
只要我们在使用中,严格按照本文所述要求及方法使用增压器,增压器的故障率将大为降低,增压器的使用寿命也将大为延长,确保柴油发电机的良好工作状况。
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柴油发电机的工作原理
工作原理
一、当地柴油发电机组生成机理:
柴油发电机组中常用的发电机为同步交流发电机,是以电磁感应为基础的旋转式机械。根据其结构特点可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。
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‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,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。
柴油发电机组工作结构图
二、当地交流发电机生成机理
以旋转电枢式同步发电机为例介绍柴油机组中发电机的工作原理。
旋转磁极式发电机产生电动势的原理与旋转电枢式相同,都是电磁感应现象。而主要区别有两点:
(1)产生感应电流的方式:旋转电枢式发电机通过电枢的旋转使闭合线圈的磁通量变化,从而产生感应电流;旋转磁极式发电机则通过磁极的旋转使定子线圈切割磁力线,从而在定子线圈中产生感应电流。
(2)电力输出方式:旋转电枢式发电机通过电刷和集电环向外接电路供电;而旋转磁极式发电机则直接将电力送往外接电路,因此相对于旋转电枢式、当地旋转磁极式发电机可提供电高的电压,适用于大型发电机。
1、当地电动势的产生
● 当导体切割磁场的磁力线时,会在导体中产生感应电动势。
● 线圈abcd代表整个电伛绕组、当地其两端分别固定在同一转轴上的滑环1和2上,两者同轴旋转,且相对位置和连接关系不随转子位置的变化而变化。电刷A和B通过刷架固定在发电机的端盖上、当地且与滑环1、当地2的滑动接触关系不变。
● 当电枢沿顺时针方向旋转,ab边处于N极下时、当地山边的感应电动势方向为由c至d,并设此时电动势方向为正方向;当电枢旋转180。后、当地ab边处于S极下,cd边处于N极下,此时ab和cd边中的电动势均改变方向,显然此时电动势为负值。
由上述过程可知,对于一对磁极的单向同步交流发电机、当地其转子旋转一周,在电枢绕组中产生一个周波的交流电动势。若磁通密度B按正弦规律分布,则可产生正弦交流电动势。而对于三相同步交流发电机、当地其各项绕组产生交流电动势的原理与单项同步交流发电机完全相同。
2、当地电动势的大小
根据电磁感应定律,当导体与磁场发生相对运动时、当地导体中的感应电动势e可由式求得:
E=BLV
● B——磁通密度;
● L——导体在磁场中的有效长度;
● V——导体垂直于磁场方向的运动速度。
而正弦交流电动势的有效值E计算:
E=Kn
● 式中n——发电机转速;
● K——发电机的结构常数。
同步交流发电机制成后,其结构常数K已成定值。因此,可通过改变发电机的转速n或每极磁通来调整其输出电压的高傲。但是,通常情况下要求电动势的频率f恒定,而频率f与转速n成正比,所以发电机的转速是不能随便调整的。因此,主要通过调节同步交流发电机磁通量的大小,达到调整其输出电压的目的。
3、当地电动势的频率
● 当发电机磁极对数一定时(如P=1),其转子每旋转一周,电枢绕组可产生一个周波的交流电动势。转子旋转两周,产生两个周波的交流电动势,苦转子每秒旋转n/60周,则产生n/60周/s的交流电动势。由此可知,交流电动势的频率f与发电机转速n成正比。
● 当发电机的转速一定时(如n=1周/s),磁极对数P=1,转子每旋转一周产生一个周波的交流电动势。磁极对数P=2,转子每旋转一周产生两个周波的交流电动势。若为P对磁极,转子每旋转一周产生P个周波的交流电动势。由此可知,交流电动势的频率f还与磁极对数P成正比。
综上所述,同步交流发电机电动势的频率f与其转速n 和磁极对数P成正比,因此f的计算公式为:
F=P*n/60 (周/s)
改变同步交流发电机的转速n或磁极对数P,均可改变其频率f。但是,发电机制成后,其磁极对数P是不能改变的因此,只能通过改变转速n来调整频率f。一旦频率f达到额定值后,就不能再随便改变转速n。
4、当地改善电动势波形的措施
根据要求,同步交流发电机输出电压应为正弦波。但是,由于发电机定子铁芯结构、当地磁极结构、当地电枢绕组结构、当地三相发电机电枢绕组的连接形式等因素的影响,电动势的波形会产生畸变,形成非正弦交流电动势。
非正弦交流电动势中除含有基波分量外,还含有频率不同的许多高次谐波分量。不仅严重影响发电机的性能和工况,还影响用电设备的正常工作。因此,在设计、当地生产同步交流发电机时,采取了诸多方法,改善电动势波形,使其成为正弦波。其具体方法有:改善磁极形状、当地采用斜槽定子、当地改善定子绕组结构和三相发电机采用星形接法。
(1)改善磁极形状:磁极的分布规律由磁极的形状决定,将磁极尖削尖或采用扭斜磁极,使磁通密度B近似按正弦规律分布,进而使电动势成为正弦波;
(2)采用斜槽定子:将定子铁芯扭斜一个槽距的位置,使其成为斜糟定子,无论转子旋转至何种位置,磁极端画所覆盖的铁芯齿面积始终保持不变,这样可齿谐波的影响;
(3)改善定子绕组结构:同步交流发电机通常采用短距分布式绕组结构,可或削弱许多高次谐波分量,使电动势接近于正弦波;
(4)三相发电机采用星形接法:三相同步发电机的三相电枢绕组采用星形接法,其线电压中将不再含有三次及三的整倍数次谐波分量·改善线电压的波形。
5、当地同步交流发电机励磁方式
发电机励磁功率的产生方式,称为其励磁方式。同步交流发电机的励磁方式有他励式和自励式两种。
(1)他励式:励磁功率由本身以外的其他电源供给,这种发电机称为:他励式发电机。根据获得励磁功率形式的不同,他励式交流发电机又有采用血流励磁机励磁和采用无刷交流励磁机励磁之分。其中、当地采用直流励磁机励磁是靠同轴转动的并励直流发电机供给励磁功率的;采用无刷交流励磁机励磁是由同轴转动的交流励磁发电机供给励磁功率的。
(2)自励式:励磁功率由本身供给的发电机称为自励式发电机。其励磁功率一般由以下三种方法获得:直接从同步交流发电机输出端取得,由安装在同步交流发电机的定子槽中的副绕组供给;发电机电枢绕组为带抽头式的,由抽头处引出部分电枢绕组供给。
综上所述,无论是他励式同步交流发电机,还是自励式同步交流发电机,改变励磁电流的大小,均可调整发电机的输出电压。