康明斯动力（深圳）有限公司

 

设备装配与结构组成

柴油发电机组的组成构造图解

 

摘要：发电机组由发动机、发电机和控制系统组成，所以叫发电机组，柴油发电机组是以柴油机为原动机，拖动同步发电机发电的一种电源设备，是一种起动迅速、操作维修方便、投资少、对环境的适应性能较强的发电装置。柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，根据其用途的不同，可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组；如果按品牌的不同，可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组； 按转速不同，可分为低速发电机组和高速发电机组。

 

一、柴发机组工作原理与结构

 

      柴油机驱动发电机运转，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‘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。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

      柴发机组模型及结构如图1、图2所示。一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓 将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如 水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器， 就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用 的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组 的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油机运行参数。此外 , 发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱 , 有的还装设有消声器和外罩。

图1  柴油发电机组模型

图2  柴油发电机组结构图

 

 

二、柴油发动机结构与特点

 

1、发动机结构组成

      发动机模型和结构如图3、图4殴。基本结构包括曲柄连杆机构、配气机构、传动机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统和气动系统（俗称三大机构、四大系统）。曲柄连杆机构、配气机构和燃油供给系统是柴油机的三 大基本部分，它们互相配合，完成柴油机的工作循环，实现 能量转换。

2、康明斯发动机的特点

       基本设计特点为缸体设计坚固，振动小，噪音小；直列6缸四冲程，运转平稳，效率高；替换湿式气缸套，寿 长，维修方便；性能；强制水冷，热辐射小。

（3）大部分装有该公司的PT燃油系统（B、C系列除外）。

      康明斯公司的PT燃油系统，具有的速保护装置；低压输，管路少，故障率低；高压，燃烧充分。装有燃油供油和回油单向阀使用。

（4）都采用ω燃烧室。

（5）凸轮从动件都是滚轮式。

（6）燃油及机油通道大部分都钻在缸体及缸盖内。

（7）湿式汽缸套，汽缸套经磷化处理。

（8）曲轴用合金钢锻造，轴颈感应淬火。

（9）活塞道环槽均有镍合金铸铁镶座，以环槽寿命。

（10）进气系统

      装有干式空气滤清器和空气阻力指示器，使用HOLSET废气涡轮增压器，进气充分。

（11）排气系统

      使用脉冲干式排气管，可利用废气能量，发动机性能充分发挥；装有通径为127mm的排气弯管和排 气波纹管，便于连接。 

（12）润滑系统

      6GAL变流量机油泵，带主油道信号管，可根据主油道机力来调整泵油量，优化进入发动机的机油 量；低机力（241-345kPa），这些措施能降低泵油功率损失，动力性，改善发动机的经济性。

 

图3  柴油发动机结构剖析图

图4  NTA855-G7A康明斯柴油发动机模型三维图

 

三、交流发电机原理和特点

 

1、交流发电机结构和原理

（1）结构

      交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。

（2）发电原理

      转子由柴油机带动轴向切割磁力线，定子中交替排列的磁极在线圈铁芯中形成交替的磁场，转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次，由于磁场的变换作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并由定子线圈输送出电流。

2、交流发电机的特点

      斯坦福发电机系列为防滴式，其模型和内部结构如图5、图6所示。该系列发电机采用谐波附绕组、基波附绕组及 A.V.R 装置控制励磁。U247系列发电机采用基波附绕组、电抗变流器，三相整流桥组控制励磁。（根据用户要求配备自动电压调节器，成为可控相复励发电机），P7系列发电机采用主绕组轴头，交流励磁机、旋转整流器及 A.V.B 装置控制励磁。发电机用离心式风扇冷却，风从非轴伸端进入、轴伸端吹出，有良好的轴向通风，散热效果明显。绝缘等级为 F 级或 H 级。

 

图5  斯坦福交流发电机模型

图6  同步交流发电机内部结构图

 

总结：

      康明斯发电机组，作业效果极佳，保证发电机组的使用寿命，通过底板、支座、螺栓和散热扇之间对的配合，可以对发电机组起到良好的散热效果，大大提高了散热效率，解决由于变频器引发的发电机组快速升温的问题，方便将发电机组的热量散发出去，保证了发电机组的正常使用寿命。通过基座、第二弹簧、粗管、橡胶管和圆板之间的配合，可以对该带有变频器的发电机组起到了良好的减震作用，大大降低了发电机组的震动问题，减少噪音的产生，避免由于长期的震动导致发电机组的损坏。

 

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