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汽油发电机组

为保证市电长时间停电后通信设备能够正常工作，在通信电源系统中还必须配置发电机组。发电机组是通信电源系统的重要组成部分，对保障通信系统正常稳定地运行具有重要意义。柴油发电机将燃料的热能转化为机械能，通过汽缸内连续进行进气、压缩、工作、排气4个过程来完成能量的转换。柴油发电机组由柴油机、三相交流发电机、控制屏（箱）、散热水箱、联轴器、日用油箱、消声器以及公共底座等部分组成一个刚性整体。大功率的柴油发电机组，其油机控制屏、燃油箱采取单独安装的方式，其他主要部件安装在公共底座上。为减小震动，柴油发电机组的主要部件与底座的连接处通常装有减震装置。

中文名: 汽油发电机组

外文名: Gasoline generating set

柴油机将燃料的热能转化为机械能，通过汽缸内连续进行进气、压缩、工作、排气4个过程来完成能量的转换。活塞的上下运动通过连杆与曲轴相连接实现，把活塞的直线运动转变为曲轴的圆周运动。汽缸顶部有两个气门，一个是进气门，另一个是排气门。

活塞在气缸运动中有两个极端位置：上止点和下止点，上、下止点之间的距离称为活塞的冲程。活塞由上止点移动到下止点所经过的容积称为汽缸工作容积，又称为活塞排量。工作容积与燃烧室容积之和叫汽缸总容积。汽缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比，压缩比表明了气体在汽缸中被压缩的程度，压缩比愈大，气体被压缩得愈剧烈，压缩过程中气体的温度和压力愈大，燃烧后的压力也越大，柴油机的效率越高。

四冲程柴油机的工作循环如图1所示，曲轴旋转两周（720°），即活塞往复运动4个冲程中，完成了进气、压缩、工作、排气这4个过程。

1.进气冲程

活塞由上止点移向下止点，这时进气门打开，排气门关闭，活塞向下移动，汽缸内的压力低于大气压，汽缸外的空气就经过进气门被吸入汽缸内，活塞到达下止点时，活塞上方充满了空气。

2.压缩冲程

活塞由下止点移向上止点，进气门和排气门均关闭，汽缸里空气被压缩。压缩冲程完成后，缸内空气压强可达到30～50kg/cm2，温度达到600～700℃。

3.工作冲程

压缩冲程结束后，活塞到达上止点，进、排气门仍然关闭，汽缸顶部的喷油嘴开始向汽缸内喷射柴油，并被高温气体点燃，汽缸内的温度和压力迅速上升，高温高压的气体在汽缸内膨胀，推动活塞移向下止点，通过连杆转动曲轴，产生动能。

4.排气冲程

工作冲程完毕，活塞由下止点移向上止点，进气门关闭，排气门打开，把工作后产生的废气从气缸中排出。

经过以上4个冲程，完成了柴油机的一个工作循环。

上述为单缸四冲程柴油机的一个循环过程，曲轴旋转两周，活塞上下运行两次，在第三冲程做功，而其他3个冲程由曲轴带动活塞移动。因此柴油机需要在曲轴上安装一个沉重的飞轮，利用飞轮的惯性来带动活塞完成其他3个冲程，曲轴转速不均匀。因此，功率较大的柴油机都采用多个汽缸的结构，以达到平稳的运行效果。

四、柴油发电机组的结构

柴油发电机组由柴油机、三相交流发电机、控制屏（箱）、散热水箱、联轴器、日用油箱、消声器以及公共底座等部分组成一个刚性整体。大功率的柴油发电机组，其油机控制屏、燃油箱采取单独安装的方式，其他主要部件安装在公共底座上。为减小震动，柴油发电机组的主要部件与底座的连接处通常装有减震装置。

柴油机的飞轮壳与发电机前端盖的轴向采用凸肩定位直接连接构成一体，并采用联轴器由飞轮驱动发电机旋转。

柴油机主要由汽缸、曲轴连杆机构、配气机构、供油系统、润滑泵系统和冷却系统等部分组成。

1．汽缸

汽缸是柴油机的主体，其结构如图2所示。汽缸主要由汽缸盖、汽缸体、曲轴箱等组成，是柴油机的骨架，是各机构工作的基础。汽缸承受发动机的各种负荷，机体要具有足够的刚度和强度。

汽缸体是汽缸的主体，曲轴箱分上下两部分，下曲轴箱用来支撑曲轴。汽缸盖装在汽缸的上部，用于密封汽缸上部，构成燃烧室。为保证汽缸盖的密封性，在缸盖与缸体之间加装汽缸垫，汽缸垫对于防止漏气、漏油和漏水具有重要作用。

2．曲轴连杆机构

曲轴连杆机构是油机的重要组成部分，它由活塞、连杆和曲轴、飞轮等部件组成，其结构如图3所示。它的作用是将燃料燃烧时产生的热能转化为机械能，并将活塞在汽缸内的上下往返直线运动转化为曲轴的圆周运动，以带动其他机械做功。

（1）活塞

活塞与汽缸组成工作室，通过活塞销与连杆向曲轴传递机械能。油机在工作时，活塞承受很高的温度和很大的压力，而且运动速度极快，惯性很大。因此活塞必须具有良好的机械强度和导热性能。为了使活塞与汽缸之间紧密接触，活塞的上部还装有活塞环。活塞环有气环和油环两种，气环的作用是防止汽缸漏气，油环的作用是防止机油窜入燃烧室。

（2）连杆

连杆将活塞与曲轴连接起来，从而将活塞承受的压力传递给曲轴，并通过曲轴把活塞的往返直线运动转化为圆周运动。在工作时，连杆小头随活塞做往复运动，连杆大头随曲轴的连杆曲颈转动，整个连杆绕活塞销摆动。连杆所承受的气体压力与活塞的惯性是剧烈变化的，具有冲击性的载荷，因此连杆要有足够的强度和刚度。

（3）曲轴飞轮

曲轴是柴油发电机组的主要机件之一，其组件图如图4所示。一般使用的柴油机是多缸的，它要连续承受做功冲程从活塞经连杆传来的力，同时还要通过连杆推动各缸活塞进行吸气、压缩和排气，并驱动其他配气机构和辅助装置。

多缸柴油机的曲轴是一根高速旋转的长轴，在它的一端安装有飞轮，飞轮的作用是保证曲轴的转速均匀。

3．配气机构

配气机构的作用是适时打开和关闭进气门和排气门，将可燃气体送入汽缸，并将燃烧后的废气排出。配气机构应保证进气充分、排气干净，进、排气时间要准确，同时具有良好的密封性能。配气机构由进气门、排气门、凸轮轴、推杆、挺杆、摇臂等部件组成。

4．供油系统

柴油机的供油系统由油箱、柴油滤清器、低压油泵、高压油泵、喷油嘴等部分组成。柴油机工作时，柴油从油箱中流出，经粗滤器过滤、低压油泵升压，又经过细滤器进一步过滤、高压油泵升压后，通过高压油管送到喷油嘴，并在适当的时机将柴油以雾状喷入汽缸压燃。

5．润滑系统

油机工作时，各部分机件在运动中将产生摩擦阻力。为减轻机件磨损，延长使用寿命，必须采用润滑油润滑。

润滑油包括机油和黄油两种，黄油一般仅在启动电机、发电机等的轴承中使用，而大多数的运动机件使用机油润滑。润滑系统通常由机油泵、输油管道、油底壳、机油滤清器、机油冷却器以及安全保护装置等部分组成。

油底壳的机油经过粗滤网和吸油管被吸入机油泵，机油泵的作用是提高机油压力。机油泵将机油压入机油滤清器，机油滤清器可过滤掉机油中的杂质，以减轻机件磨损。机油进入滤清器后分为两部分，一部分经过精滤器过滤后回到油底壳，另一部分经粗滤器过滤后送到机油冷却器冷却，冷却后的机油源源不断地送到需要润滑的机件上。

6．冷却系统

油机在工作时，温度很高，将使机件膨胀变形，摩擦力增大。此外，机油也可能因温度过高而变稀，从而降低润滑效果。为了避免温度过高，油机中通常装有冷却系统，以保证油机在适宜的温度运行。柴油机的冷却方式有水冷和风冷两种，绝大部分柴油机采用水冷方式。

风冷方式以空气作为冷却介质，由风扇和导风罩等组成，具有结构简单、维护方便的特点，但冷却效果差，噪音大。

水冷方式以水作为冷却介质，冷却系统包括水套、散热器、水管和水泵等，冷却水通过水泵加压后在冷却系统中循环。循环的途径为：水箱—下水管—水泵—汽缸水套—汽缸盖水套—节温器—上水管—水箱。节温器可以自动调节进入散热器的水量，以便油机始终在适宜的温度下运行。

五、柴油发电机组的安装要求

柴油发电机组通常是将柴油机和发电机用联轴器连接在一起，安装在钢制底架上。柴油发电机组能否正常运行，很大程度上依赖于良好的安装条件。

（1）在选择油机房时，应注意机房的进、出风通畅，预留足够的层高与机房面积，为工作走道和维护留出足够的空间。

（2）柴油发电机组的运行对温度有一定的要求，若条件不满足，应采取相应的保温或降温措施。

（3）机房位置应设置在配电室附近，尽量远离通信机房。

（4）应根据环保要求采取消噪音措施，达到GB3096-2008《声环境质量标准》的要求。

（5）地基对于柴油发电机组的寿命和运行具有很重要的影响，因此油机的安装对地基有一定的要求，应该采用混凝土按油机底架的尺寸及承重要求浇注相应的地基，并在地基周围留出减震槽。

（6）容量：结合通信系统负荷的发展，按工程需求选定柴油发电机组容量。

（7）选用电启动方式，转速为1500r/min的多缸柴油发电机组。

（8）额定电压：230/400V三相交流；

额定频率：50Hz；

功率因数：0.8（滞后）。

（9）机组在空载额定电压时的线电压波形正弦畸变率不大于5%。

（10）机组在95%～100%额定电压时电压和频率的性能应满足表1规定。

（11）额定工况下机组的燃油消耗率见表2。

（12）机组带整流器和电池负载时应不产生低频振动。

（13）机组启动成功率应大于99%。

表1 机组的稳态和瞬态指标

性能参数			运行极限值
电压④	稳态电压偏差（%）		≤±1
	瞬态电压偏差	100%突减功率（%）	≤+20
		突加功率④（%）	≤−15①
	电压恢复时间②（s）		≤4
	电压不平衡度（%）		1③
频率④	频率降（%）		≤3
	稳态频率带（%）		≤0.5
	瞬态频率偏差（对额定频率的）	100%突减功率（%）	≤+10
		突加功率①（%）	≤−7①
	频率恢复时间（s）		≤3
	相对的频率容差带（%）		2
①对于涡轮增压发动机的发电机组，按厂家技术规定。 ②除非另有规定，用于计算电压恢复时间的容差带为：2×稳态电压偏差×额定电压/100。 ③机组并联运行时，该值应减为0.5。 ④试验方法参照GB/T2820.6-1997。

表2 机组的燃油消耗率

机组额定功率（kW）	12<P≤40	40<P≤75	75<P≤120	120<P≤250	250<P≤600	600<P≤1500	1500<P≤3150
燃油消耗率（g/kWh）	310	290	280	270	260	250	240

六、柴油发电机组的维护要求

对于通信局（站）使用的柴油发电机组，其维护要求应满足通信行业标准YD/T1970.6-2009《通信局（站）电源系统维护技术要求第6部分发电机组系统》。

1．基本要求

（1）安装后交付使用前的机组应在现场按YD/T502-2007的要求做满载带载试验。

（2）机组及发电机房应保持清洁，定期清扫，经常检查漏油、漏水、漏气、漏电（简称四漏）现象。机组上的部件应完好无损，接线端子牢靠，仪表齐全、指示准确，无螺丝松动现象。检查墙壁及顶棚吸音片是否变形、松脱；排烟管隔热包层是否有破损和松脱。

（3）根据各地区气候及季节的变化，应选用适当标号的燃油和机油。

（4）保持机油、燃油及其容器的清洁，定期清洗和更换（机油、燃油和空气）滤清器。油机外部运转件，要定期补加润滑油。

（5）固定机组的启动电池应处于浮充状态，定期检查启动电池状态。

（6）冬季室温低于0℃，油机的水箱内应添加防冻剂，水套水加热器应接上市电电源。

（7）市电停电后固定使用的发电机组应能在15min内正常启动并供电，需延时启动供电的，应报上级主管部门审批。无人站使用的自动化机组延时启动时间需满足通信系统安全供电要求。

（8）应定期空载试机、加载试机。油机房的进排风口滤网应定期清洁。

（9）进排风百叶应定期检查有无变形及雨水内淋现象；电动进排风百叶应定期试验自动执行机构和手动机构是否完好；进排风消音间应定期清扫。

（10）南方湿度较大的地区，宜使用发电机驱潮装置。

（11）大修后的机组应进行测试，当性能指标满足YD/T502-2007的要求后，才能投入使用。超过有效使用年限继续使用的机组，应缩短维护周期。

2．开机前确保满足的条件

（1）机油、冷却水的液位符合规定要求。

（2）风冷机组的进风、排风风道畅通。

（3）日用燃油箱里的燃油量充足。

（4）启动电池电压、液位正常。

（5）机组及其附近无放置的工具、零件及其他物品。

（6）机组总开关是否处于分断状态。

3．启动、运行过程中的检查

（1）机油压力、机油温度、水温是否符合规定要求。

（2）各种仪表、信号灯指示是否正常。

（3）进风及排烟是否正常。

（4）油机运转时是否有剧烈振动和异响。

（5）电压、频率（转速）达到规定要求并稳定运行后，方可供电。

（6）供电后系统是否有低频振荡现象。

（7）检查各级输出端子、母排的温度。

（8）监测日用燃油箱的油位变化。

4．关机、故障停机检查及记录

（1）正常关机：当市电恢复供电或试机完成后，应先切断负荷、空载运行3～5min，再停机。

（2）故障停机：当出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时，应能自动或手动停机。

（3）紧急停机：当出现转速过高（飞车）或其他有发生人身事故或设备危险情况时，应立即切断油路和气路（进气）紧急停机，按紧急停机按钮。

（4）故障或紧急停机后应做好检查和记录，在机组未排除故障和恢复正常时，不得重新开机运行。

七、柴油发电机组的维护保养

为使柴油发电机组保持正常运行，延长使用时间，除了按操作规程进行正常操作外，还必须定期对机组各部件进行系统的检查、调整和清洗，按照机组的使用说明和技术规范进行保养，为机组的正常运转提供良好的保障维护。柴油发电机组的维护项目和维护周期见表3。

表3 柴油发电机组维护项目及周期表

序号	项目	周期
序号	项目	有人站	无人站	移动机组
1	设备巡视	天	季	半月
2	空载试机5～10min	月	季	月
3	检查各种仪表、信号指示是否正常（运行时）	月	季	月
4	检查启动电池，必要时进行充电	月	季	月
5	检查冷却液、润滑油、柴油是否充足（启动前）	月	季	月
6	检查风冷机组的进风、排风风道是否畅通（启动前）	月	季	月
7	检查有无异味、异响和四漏现象（运行时）	月	季	月
8	清洁空气过滤器	季	季	季
9	检查传动皮带张力	季	季	季
10	检查消防器材、照明是否正常	季	季	季
11	清洁设备	月	季	月
12	检查启动、冷却、润滑、燃油系统是否正常	月	季	月
13	车载机组行驶试验			月
14	加载试机15～30min	半年	半年	半年
15	校正仪表	年	年	年
16	检查机壳接地及绝缘	年	年	现场开机之前
17	更换机油、三滤	按说明书	按说明书	按说明书
18	柴油日用燃油箱、储油罐沉淀油污清洗	3年	3年	3年

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