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柴油发电机组使用要求及方法 |
摘要：本文是针对康明斯柴油发电机组用户在使用期间的指导用书，应配合相应的《康明斯柴油发动机手册》和《斯坦福交流发电机手册》一同阅读。本文所述的柴油发电机组设计为工业用途，理论上用户只需考虑发电机组安装后只需注入冷却液和燃料即可以准备运行。但应注意，除了勤加保养以确保发电机组能正常运作，还要确保由经过基本培训上岗工作人员对柴油发电机组进行操作。
一、柴发设备说明
康明斯发电机组的设计是一个完整的组合，具有完善及可靠的性能。图1展示了一台标准型发电机组的基本构造，图2是集装箱发电机组结构图。不同种类、型号发电机组构造亦会有轻微改变。如风冷发电机组不具备散热水箱，静音型发电机组外部加装集装箱外罩等。本章对发电机组各主要部件作一简略说明。每一台发电机组都有一个铭牌，钉在交流发电机的外壳上。铭牌的资料用于鉴别发电机组特征及其操作特征。这些资料应包括型号、机身编码、输出电压、相位及频率等。发电机组输出功率用KVA货KW表示。为方便用户使用，上述资料还会重复再随本手册附送的发电机组技术数据表内。发电机组型号及机身编号均是独一无二不会重复的，当要购买配件及保修服务时用户需提供这些资料。
1、柴油发动机
柴油发动机是发电机组的动力之源，康明斯发电机组所使用之柴油发动机属重工业型，采用压燃式4冲程气缸，是特为驱动陆用发电机而设计制造的，性能安全可靠。该发动机配备有一些特殊的配套件，如筒形干式空气滤清器，涡轮增压器（部分型号发电机组装配），以及帮助准确控制柴油机之转速的机械式或电喷（电子）式调速器（部分型号发电机组装配）。
（1）柴油发动机的启动系统
根据柴油发电机不同型号其电气系统分别使用12或24伏负极接地直流电。柴油发电机的电气系统包括一个起动马达，蓄电池和蓄电池架（大型柴油发动机的蓄电池和蓄电池架安置在发电机组附近地板上），蓄电池充电马达。在一般情况下康明斯发电机组配备一套加液型铅酸蓄电池组，但如客户有要求，亦可配备其他类型的蓄电池组，如封闭式免维护铅酸蓄电池。
（2）冷却系统
柴油发动机水冷却系统包括一个散热水箱（如图1a），一个高能轴流风扇及一个恒温器。风冷发电机组仅有轴流风扇。同时，交流发电机没有独立的风扇来冷却它的元件。注意冷却气流是先经过交流发电机，然后经过柴油发动机。
（3）消音器及排气系统
排气消音器随机附上待装，消音器与排气系统连接能减低噪音并把发动机燃烧所产生的废气排出户外。静音型发电机组若有二级消音器时，通常一级消音器安装在静音箱体内，二级消音器需在现场安装上。
2、交流发电机
康明斯发电机组的输出电力是由一个带防护罩及防滴水保护外壳，防护等级一般为IP23。温升等级H级，无碳刷自励磁、自稳压式交流发电机产品，如图1（b）所示。电源接线箱安装在交流发电机的顶部。
3、控制系及机配电线路
发电机组控制系统（控制屏）有多种型号，每一发电机组上可根据用户需要选配其中一款，用来操控发电机组或输出操控信号，并保护发电机组不会因不正确的操作而损坏。
输出电源断路器（空气开关)是一个依发电机组型号和输出电流量而选用的输出电源断路器被安装在发电机组尾部独立开关箱内，以保护交流发电机。某些型号发电机组空气开关可能与自动切换系统或发电机组控制屏安装在一起。
4、燃料箱及底座
柴油发动机和交流发电机都安装在一个厚重的钢制底座上。康明斯发电机组装有减震器，以减少发电机组和基础之间所产生的震动。这些减震器安装在柴油发动机/交流发电机支脚和机底架之间。小型康明斯发电机组一般都带有薄钢板焊制（或整体塑胶式）可供全负载开机8小时的燃油箱，200KW以上一般配置一个独立的燃油箱。
5、ATS柜
自动化发电机组需要配置自动转换开关柜，以保证供电的连续可靠性。康明斯配备规格齐全的ATS系列产品，根据客户要求和发电机组型号选择匹配产品。
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图1 C140D5康明斯发电机组前视和后视结构图 |
图2 双层集装箱柴油发电机组结构图 |
二、操作前检查要求
康明斯柴油发电机组采用康明斯发动机、斯坦福发电机以及PCC3.3系列控制器模块，也可根据用户的需求或指定，选用知名品牌的控制器模块，结合康明斯公司完美的设计，组合成为智能一体化发电机组。康明斯所有机型都是经过长期的研究及开发而成的，丰富的经验和高超的技术，保证了每台出厂的柴油发电机都是可靠性高、经济省油、并达到环境保护要求的卓越产品。在操作柴油发电机组时，请参阅相关的控制系统说明资料。
1、冷却系统检查
柴油发电机的冷却系统结构如图2所示，电路控制如图3所示。
（1）打开水箱顶部的水箱盖，检查水箱的冷却液是否已加满，如冷却液不够，须予以加满，并最终旋紧水箱盖。
（2）检查水箱的散热管、上下水室，发动机的水管及连接胶管有无破损及渗漏现象，水泵皮带有无破损及松驰。
（3）如柴油发电机组采用开式循环，必须先起动开式循环的水泵、冷却塔及打开相关阀门，检查整个冷却系统无渗漏，整个开式循环冷却系统是否处于正常的工作状态。
（4）若机房室内气温低于0℃时，在柴油发电机组起动前还必须采用水加热器对发动机的冷却液进行加热，以保证柴油发电机组的起动成功，同时须根据机房室内的最低气温状况确定防冻液和水的混合比例，确保不因气温过低导致冷却液凝固结冰从而损坏发动机本体。
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图3 柴油发动机冷却系统结构图 |
图4 柴油发动机冷却系统电路控制 |
2、燃油系统检查
（1）燃油系统供给装置如图4所示。对日用油箱和柴油过滤器进行放残，打开日用油箱和柴油过滤器底部的放残阀将柴油中的杂质及水份放掉。
（2）检查日用油箱到柴油发电机组的油管阀门是否已打开，柴油发电机组的进回油管有无渗漏和漏气现象。
（3）若大气气温高于0℃时，应采用0#轻柴油，若大气气温低于 0℃时，应采用-10或20#轻柴油。
（4）检查柴油过滤器的工作时间是否已超过法定更换时间，如采用的柴油较脏，必须缩短柴油过滤器的更换时间，为保证柴油发电机组燃油系统正常的工作和更长的工作寿命，建议在日用油箱和柴油过滤器之间安装一个油水分离器，使进入柴油过滤器的柴油更加洁净，不仅可以延长柴油过滤器的工作时间，更可保护燃油泵和喷油器等精密偶件。
（5）对于电喷系统机型（油路和信号如图5所示），可以根据在喷油过程中所产生的压力降信号处理方法来诊断所需的喷油量，应充分利用了该方法，用于识别难以发现的流量差异现象，同时将其用于压力传感器的压力调节过程，并通过提高量产传感器的压力和时间分辨率来改善诊断精度。
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图4 柴油发电机组燃油供给装置系统 |
图5 柴油机电喷系统油路和信号诊断 |
3、润滑系统检查
（1）检查润滑油及机油滤清器的工作时间是否已超过法定更换时间。
如图6所示，检查润滑油标尺的液位是否处于“L”和“H”之间，如低于“L”位，须添加润滑油，所添加的润滑油必须符合发动机润滑油 规格等级，同时要检查发动机机油盘的润滑油品质是否良好，如润滑油呈乳白色，则说明润滑油中含有大量的水份；如润滑油异常发稠，则说明润滑油积碳或其它杂质过多；如润滑油异常发稀并且液位涨高，则说明柴油已渗漏到机油盘，以上变质的润滑油必须予以 彻底更换，同时必须请资深的检修工程师对发动机故障予以排除后 方可添加全新的润滑油。
（2）添加润滑油后，对发动机的注油旋塞须旋紧，防止由于松动而漏油，更换润滑油时，须对机油滤清器予以更换，机油滤清器注满润滑油后，采用专用的过滤器扳手旋紧过滤器，如图7所示。
（3）检查润滑系统的所有管道及密封件有无渗漏及破损现象，如存在渗漏及破损，须予以排除。
（4）润滑油及机油滤清器过期失效、规格等级不符、品质不良、容量不足等因素均可导致发动机的运行不良甚至整体报废。
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图6 柴油发电机机油标尺查看 |
图7 机油滤清器安装孔位置 |
4、进排气系统检查
（1）检查空气过滤器的工作时间是否已超过法定工作时间，并检查整个进气系统有无破损及漏气状况。
（2）检查柴油发电机组进气管是否有裂纹或穿孔，卡箍是否灵活，如发现应拧紧或更换，以确保柴油发电机组进气系统不泄漏。
（3）检查并维护柴油发电机组中冷器用肉眼检查进、出口空气冷却器、空气室、管道、散热器等是否有裂纹、穿孔或其他损坏。
（4）检查排气弯头、波纹管、排气管、消声器有无破损及漏烟现象。
5、起动系统
（1）检查起动马达、蓄电池的接线头是否完好及有无松动，蓄电池 的电源线有无破损，蓄电池的电解液液位是否处于正常工作液面。
（2）对于长时间处于备用状态的蓄电池，为确保蓄电池的正常工作电量，建议采用浮充电器对蓄电池进行日常充电。
7、其它项目检查
（1）检查风扇皮带、充电机皮带的张紧程度及皮带有无破损； 检查风扇及水箱的内腔有无杂物；
（2）检查发动机的水温传感器、油压传感器、水温报警器、油压 报警器及水箱低水位报警器及接线是否正常；
（3）检查发动机本体上面及发电机电控箱上面有无杂物，发电机 进排风防护罩是否安装，必要时还要对发电机内部进行检查有无 异物进入；
（4）检查发电机的电源输出开关是否处于“OFF”的断开位置， 发电机的输出电缆的绝缘状态是否正常；
（5）发电机控制箱内的电气元件状态是否处于正常状态，所有 的电气接线有无松脱、断路或短路。
三、开关机使用方法
康明斯发电机组开关机工作必须经过培训的操作员方可上岗操作（如图8所示），并掌握其控制系统操作步骤和功能（系统框图如图9所示）。
1、设备开机
（1）当完成柴油发电机组起动前的检查工作，并确认所检查的项目全部无误后， 方可进行柴油发电机组的起动。
（2）起动柴油发电机组时，如柴油发电机组须进行远程遥控起动或市电停电时自起动，须将柴油发电机组控制器的起动旋钮设置在“AUTO”位置；如柴油发电机组须进行人工起动时，须将柴油发电机组控制器的起动旋钮设置。
（3）在“MANUAL”位置。不管是遥控还是人工起动，在柴油发电机组起动时，柴油发电机组都必须处于正常工作状态，所以在柴油发电机组的待机状态时，维护人员须作好柴油发电机组的日常维护工作，避免设备因紧急起动但却处于非正常工作状态。
（4）柴油发电机组起动后，要检查柴油发电机组的转速、频率、电压、机油压力、水温、 充电机的充电电压是否正常，发动机及发电机有无异响、异震，发动机的排烟烟色是否正常，并观察柴油发电机组有无漏油、漏水及漏气现象，建议机组空机运行5分钟并确认柴油发电机组以上状况均正常，并且用电负载的供电线路处于正常的工作状态后，方可合上柴油发电机组的输出开关带负载运行。
注意：柴油发电机组的备用功率仅可作为应急状态下短时间的电力输出，连续运行时间不可超过60分钟，否则会引起柴油发电机组的故障产生。柴油发电机组的常用 功率是柴油发电机组在非恒定负载状态下的电力输出，如柴油发电机组作为工作电源长时间供电，为保障柴油发电机组的最佳工作寿命，其连续功率输出建议保持在常用功率在80%左右。
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图8 康明斯柴油发电机组操作培训讲解 |
图9 柴油发电机组控制系统框图 |
2、空载检查
机组起动后，要检查机组的转速、频率、电压、机油压力、水温、充电机的充电电压是否正常，发动机及发电机有无异响、异震，发动机的排烟烟色是否正常，并观察机组有无漏油、漏水及漏气现象，建议机组空机运行5分钟并确认机组以上状况均正常，并且用电负载的供电线路处于正常的工作状态后，方可合上机组的输出开关带负载运行，并检查机组的转速、频率、电压、机油压力、水温、充电机的充电电压、发动机的排烟是否正常，机组有无异响、异震、漏油、漏水、漏气现象，如有异常情况，必须断开机组的输出开关，停机检查，并排除故障后方可重新开机。
3、参数的调整
机组频率一般调至51.5Hz(电子调速机组一般调至50Hz)，机组电压调至400V；对于采用AVR调节系统可按以下步骤进行调节：
（1）使发电机启动，且电压建立。
（2）缓慢的调节AVR上的VOLT钮(至额定电压，如电压不稳定则缓慢的调节AVR上的STAB钮使电压稳定。
（3）低频调节(U/F)：将发电机频调至45Hz时，再调至LED发光，之后再回调一点点即可。
（4）稳定调节(STAB)：缓慢调节STAB可变AVR与发电机电磁间的值，调节过大会使压不稳，大小会使重载时，瞬间电压变化大。建议指针式电压表DC监视磁场F+、F-，调节“STAB”使指针晃动最小即可如此亦可改善重载时的电压变动率。
（5）无功调差(DROOP)：PF0.8时DROOP可补偿额定电压的0~5%。
（6）如果发电机失磁，须外接12V蓄电池进行充磁，此时需拆下F+、F-至少其中一根线，且不得在开机状态下充磁(充磁时间约3-5秒)。注意：不能用24V励磁线圈充电，以防对励磁线圈造成伤害。
4、逐步带载
为了整机进行磨合，首次机组带载应逐步加载运行，加载情况分别为20%、50%、75%和100%，75%额定负载前，每阶段不得小于30min，根据机组类型，可带载110%短期运行，以检查机组的动力性；
5、设备停机
（1）柴油发电机组停机前，须先将用电负载转移到其它供电电源上或停掉用电负载，然后将柴油发电机组的输出开关断开，处于“OFF”状态，让柴油发电机组空载运行5- 10分钟，使发动机的部件处于良好的润滑及冷却状态，最后，将柴油发电机组控 制器的旋钮旋到“OFF”停机状态。
（2）如柴油发电机组不能停机或处于怠速运行状态，可能是由于停机电磁阀安装 不当或工作不良和控制器故障而引起，此时可手动将高压油泵的油门推到最小的位置或敲击PT油泵的停机电磁阀阀体使燃油断开供应，如以上措施仍未能停机或控制器产生故障，可采用关掉日用油箱到柴油过滤器 的油管阀门进行临时停机，停机后必须通知资深的专业工程师对柴油发电机组进 行检查，并排除故障。
（3）柴油发电机组停机后，检查柴油发电机组的冷却系统、燃油系统、润滑系统有无渗漏现象，若有必须请专业的工程师予以检查排除。
（4）对于开式循环的柴油发电机组，在柴油发电机组停机后，对开式循环的冷却塔、水泵、电控箱、阀门及相关管道进行一次全面的检查，确认所有部件处于正常的工作状态后再停掉冷却塔、水泵。
（5）在柴油发电机组停机后，必须对柴油发电机组的冷却系统、润滑系统、燃油系统、进 气系统、排气系统、起动系统及其它系统按柴油发电机组起动前的检查工作进行一次全面的检查，以确保柴油发电机组处于正常的待机状态。如柴油发电机组需自动启动，控制器的启动旋钮设置在“AUTO”位置。
6、检查自动保护功能
一般发电机组的保护功能有低油压、高水温、超速，调整或模拟上述三种超常状态，检验发电机组的保护和停机功能。
7、检验其他功能
对于自动化发电机组，发电-市电自动切换系统、自动并车系统，应根据相应要求进行检验和调试，以满足自动化供电的要求。将柴油发电机组控制屏、ATS控制屏控制状态设置在“AUTO”位置，模拟市电故障，观察柴油发电机组在规定时间内是否自动启动成功，ATS是否在规定时间内转换到发电机组供电，市电恢复正常后ATS应在规定时间内转换到市电供电，并观察发电机组是否在规定冷却延时后自动停机。
总结：
柴油发电机组在正常运行时甚为安全。但安全最终还要建立在机组安装者、操作者、维修保养人员的责任心上。操作员应了解基本的安全注意事项，还有怎样识别危险报警情况，在对发电机组进行安装、操作、维保、修理之前需要阅读并弄懂基本注意事项。大多数事故都是由于安装、操作、维保、修理时不遵守基本安全规则和操作、技能及工具使用不当引起的。因此，操作员一定要严格遵守康明斯手册中规定的操作规程，可最大限度的减少不安全因素。此外，特别提醒用户：康明斯发电机组需由经授权或经过训练之工作人员操作，操作员需明白安全预防措施及操作程序。
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