现代柴油发电机组技术

现代柴油发电机组由柴油机、发电机及AVR、DVR、专用控制器、配套设备UPS、ATS及附件等组成。

柴油发电机组常见故障现象及解决方法

柴油机不能起动的几种原因分析

柴油机正常运转的先决条件是雾化良好的柴油能准确及时地喷入燃烧室内，并且燃烧室里的压缩空气要达到足够的温度才能着火、爆发。要满足这两个条件，就必须在柴油机起动时有足够高的转速和使气缸内有一定的温度。柴油机不能起动时，应从起动工作、柴油机燃油供给系统和压缩等方面寻找原因。

(1)环境温度太低。在气温低的情况下，应做好柴油机的预热工作，否则不易起动。

(2)起动转速低。对于手摇起动的柴油机来说，应逐渐加大转速，然后将减压手柄扳到非减压位置，使气缸内有正常的压缩。如果减压机构调整不当或是气门顶住了活塞，往往会感到摇车很费力。其特点是曲轴转到某一部位就转不动了，但能退回来。此时，除了检查减压机构外，还应查看正时齿轮啮合关系是否错了。而对于使用电起动机的柴油机，如果起动转速极其缓慢，大多系起动机无力，并不说明柴油机本身有故障。应对电器线路方面进行详细检查，判断蓄电池是否充足电，各导线连接是否紧固及起动机工作是否正常。

从发动机排气的颜色判断发动机的技术状态

发动机工作时，燃料在气缸内燃烧后生成废气排出机外。当发动机工作正常和燃料完全燃烧时，废气中主要有水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2），废气一般呈浅灰色。当燃料不完全燃烧或发动机工作不正常时，废气中还会有碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）和碳粒等有害物质存在，使废气的颜色呈现白色、黑色或蓝色。可见，发动机排气的颜色能反映燃料燃烧状况和发动机技术状态。因此，汽车驾驶员和汽车维修人员可以通过发动机排气的颜色判断发动机的技术状态。

一、 排气冒黑烟

排气中的黑烟主要是燃料不完全燃烧的碳粒。因此，燃油供给系统燃料的过量供给，进气系统空气量减少，缸体、缸盖与活塞构成的燃烧室的密封性差，喷油器喷射质量差等因素都会使燃料燃烧不完全，从而使排气冒黑烟。排气冒黑烟主要有以下原因：

1．高压油泵供油量过大或各缸供油量不均匀

2．气门密封不严，造成漏气，气缸压缩压力低

3．空气滤清器进气道阻塞、进气阻力大，使进气量不足

4．缸套、活塞、活塞环严重磨损

5．喷油器工作不良

6．发动机超负荷运转

7．喷油泵供油提前角过小，燃烧过程后移到排气过程进行

8．汽油电喷系统控制失效故障等

对于冒黑烟的发动机可通过高压油泵调校，喷油器喷射试验检查，气缸压缩压力测量，进气道清洁，供油提前角的调整、汽油电喷系统故障诊断等工作予以检查和排除。

二、 排气冒白烟

排气中的白烟主要是未充分雾化和燃烧的燃油颗粒或水汽，因此，凡是导致燃油无法雾化或水进入气缸内都会使排气冒白烟。归纳主要有以下原因：

1．气温低且气缸压力不足，燃油雾化不好，特别是冷起动初期排气冒白烟

2．缸垫损坏，冷却水渗入气缸内

3．缸体裂，冷却水渗入气缸内

4．燃油中含水量大等

冷起动时排气冒白烟，发动机暖机后白烟消失应视为正常，若车辆正常运行时仍冒白烟则为故障，应通过观察水箱内冷却水是否不正常消耗，各缸工作是否正常，油水分离器是否水量过多等进行检查和分析，排除故障部位

三、排气冒蓝烟

排气中的蓝烟主要是机油过量窜入燃烧室参与燃烧的结果。因此，凡是导致机油窜入燃烧室的原因都会使排气冒蓝烟。归纳主要有以下原因：

1．活塞环断

2．油环上回油孔被积碳堵塞，失去刮油作用

3．活塞环开口转到一起，造成机油从活塞环开口上窜

4．活塞环磨损严重或被积碳卡滞在环槽内，失去密封作用

5．气环上下方向装反，把机油刮入气缸内烧掉

6．活塞环弹力不够，质量不合格

7．气门导管油封装配不当或老化失效、失去密封作用

8．活塞、缸筒严重磨损

9. 机油加入量过多，使机油飞溅过多，油环来不及刮下缸壁多余的机油等

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发动机排烟一般应在发动机暖机状态时检查，通过发动机低速、中速、高速及加速过程中排烟颜色的变化进行分析

为什么不允许柴油发电机组在低于额定功率30%的情况下长期运行

机油消耗加大、柴油机容易漏机油、结炭、增大故障率、缩短大修周期。

发电机组用了一段时间后发现其余一切正常但功率下降，主要原因是什么？

a、空气过滤器太脏，吸入空气不够，这时须清洗或更换空气过滤器。

b、燃油过滤装置太脏，喷油量不够，须更换或清洗。

c、点火时间不正、须调整。

发动机汽缸内的异响可归纳为活塞敲缸声、活塞销敲击声、活塞顶撞击缸盖声、活塞顶撞击声、活塞环敲击声、气门敲击声及汽缸爆震声等几种

1、活塞顶与汽缸盖的撞击声

活塞顶撞击汽缸盖的异响为“嗒嗒嗒”连续不断的金属敲击声，高转速时尤为明显。其异响声源在汽缸上部，其声音坚实有力，且汽缸盖有震动。其主要原因有以下几种。

（1）曲轴轴承、连杆轴承及活塞销孔严重磨损，配合间隙严重超标，在活塞行程变换的瞬间，活塞在惯性力的作用下，顶部撞击汽缸盖。

（2）因更换活塞时误装其他类似规格的活塞，或伪劣产品，其活塞销孔中心线至活塞顶面的距离大于原活塞，使活塞到达上止点时，由于超高而碰撞汽缸盖。

在行驶途中，若遇到此类情况，急救办法是，卸下汽缸盖，加上一个汽缸垫，使缸盖升高而不致再发生碰撞。但有修理条件时，应立即进行修理，恢复其良好的技术状态。

2、活塞环部位的异响

活塞环部位的异响主要有活塞环的金属敲击声、活塞环的漏气响声及积碳过多引起的异常响声。

（1）活塞环的金属敲击声响。发动机长期工作后，汽缸壁遭到磨损，但汽缸壁上部与活塞环接触不到的地方却几乎保持着原几何形状与尺寸，这就使汽缸壁生成了一个台阶。如果用的是旧缸垫或是更换的新缸垫偏薄，工作中的活塞环就会与缸壁台阶相碰撞，发出一种钝哑的“噗噗”的金属碰击声。若发动机转速升高，该异响也会随之增大。另外，若活塞环折断或活塞环与环槽间隙过大，也会引起较大的敲击声。

（2）活塞环的漏气响声。活塞环弹力减弱，开口间隙过大或开口重叠，汽缸壁拉有沟槽等均会造成活塞环漏气。其声响为一种“喝喝”或“嘶嘶”声，严重漏气时则发出“噗噗”的声音。其诊断方法是，在发动机水温达到80℃以上时熄火，这时可向缸内注入少许新鲜干净的机油，摇转曲轴数圈后，重新启动发动机，此时若异响消失，但不久后又出现，则可断定为活塞环漏气。

（3）积碳过多的异常响声。积碳过多时，缸内传出的异响是一种尖锐的声音，由于积碳被烧红，发动机有点火过早的症状，而且不易熄火。活塞环部位积碳的形成，主要是由于活塞环与汽缸壁密封不严，开口间隙过大，活塞环装反，环口重合等原因，造成润滑油上窜，高温高压气体下窜，在活塞环部位燃烧，致使形成积碳甚至粘住活塞环，使活塞环失去弹性与密封作用。一般更换规格合适的活塞环后，此故障即可排除。

3、敲缸声

敲缸，指的是活塞在工作行程开始的瞬间，或者是活塞上行时，活塞在汽缸内产生的摆动，其头部和裙部与汽缸壁相碰撞而发出的“当当”或“嗒嗒”的异常声响。如果是“当当”声响，多为汽缸壁润滑不良所引起，此时可向缸内滴入少许机油，再启动发动机，若异响减轻或消失，即说明异响确为润滑不良造成的。如果是“嗒嗒”声响，同时排气管冒蓝烟，一般是由于活塞与汽缸壁间隙过大的缘故。产生上述情况的主要原因有以下几方面：

（1）若只在冷车启动后有这种现象。运转达正常水温时即自行消失，是因为活塞与缸壁配合间隙偏大，冷车时活塞又有收缩，使两者配合间隙进一步增大，从而出现明显的敲击声。机温升高后，活塞膨胀，间隙趋于正常值，故异响消失。这种情况短期内不会出现大的问题。

（2）机油牌号与要求不符，发动机在熄火较长时间后，再次启动时，机油黏稠，流动性差，短时间内汽缸壁上不能形成良好油膜，活塞与缸壁直接相碰撞而产生敲缸。在运转一段时间后，润滑油黏度正常，缸壁上形成一层油膜，异响则减弱或消失。只要合理选用润滑油，并在启动前对发动机曲轴箱进行预热，用混合油润滑，则在启动前多踩几次启动杆，以使机件粘附更多的润滑油，此种情况即可避免。

（3）进入汽缸的混合气不能正常燃烧，产生早燃或爆燃，或者发动机无负荷时猛加油门的瞬间，均会产生活塞与汽缸壁碰击的声响。应保持发动机在正常温度下工作，采用符合辛烷值要求的汽油，并适当调整点火时间。

（4）活塞裙部磨损、圆柱度误差过大，活塞上行时，其顶部会撞击汽缸壁，活塞与汽缸严重磨损，两者之间间隙"para" label-module="para">

（5）因连杆弯扭，活塞销与销孔偏斜，曲柄销与活塞销两轴心线不平行等，也会引起活塞在缸内偏斜运行而撞击汽缸壁。这种情况只能分解后进行检查，确诊后更换相应机件。

4、活塞销的敲击声响

活塞销与活塞销孔、活塞销与连杆小头衬套（或轴承）间隙过大，则会发出一种尖锐、清脆、音调甚高的“嗒嗒嗒”的金属敲击声，类似用小手锤敲击铁钻的声。其规律是发动机冷车启动时不响，温度升高后则发响，且温度越高越响。若将点火时间前调，声响则加快并加大。若使火花塞断火，响声则减弱或消失。

有的发动机不仅活塞销与销孔间隙大，活塞销与连杆小头衬套（或轴承）间隙也大，这种情况下发出的敲击声音比较复杂，会出现连续的“嗒嗒”响声。

造成此故障的原因除工作中的磨损使间隙变大外，装配中由于活塞销、活塞销孔与连杆小头衬套三者材质分别为钢、铝、铜，其膨胀系数差异很大，稍有马虎，工作中三者间隙就会因受热膨胀不一而变大，造成相互间的撞击。而且，当间隙增大后，活塞销的轴向窜动量亦随之增大，销的圆柱端面会撞击销环，又增加了汽缸内的一种异响。

5、气门的异响

（1）排气门漏气的异响，可在排气管消声器处听到，如轮胎严重漏气时的“唏唏”声。气门漏气可在化油器上口空气过滤器处听到，其声音如幼儿打口哨时的“嘘嘘”声。原因是气门与座圈的工作面严重磨损或烧蚀，出现凹槽和斑点，不能严密封闭。有的则是因为气门杆与导管间隙过大或气门杆弯曲，使气门头不能居中而歪斜，造成漏气。若气门弹簧弹力减弱或折断，则气门不能与座圈工作面紧密贴合，也会造成漏气。从装配方面来说，若气门杆与导管间隙过小，工作中受热膨胀而被卡死，或是气门间隙调得过小，气门杆受热伸长而被挺杆或摇臂顶开气门，均会使气门不能完全关闭而漏气。

（2）气门弹簧折断时的异常响声因气门安置方式而异。侧置式气门弹簧折断后，工作时发出“嚓嚓”的响声，若拆下气门室盖会听得更清晰。顶置式气门弹簧折断后，气门自动下沉，会与活塞发生撞击，并出现“当当”的敲击声。后者若不及时熄火，会造成顶烂活塞、折断连杆，甚至更为严重的损失。

（3）气门积碳过多也会引起异常响声，因为积碳过多，碳层呈炽热状，活塞温度高，活塞环槽、活塞销孔的间隙增大，从而发出一种“喋喋”的异响。该故障往往伴有机温过高、发动机不易熄火或不能熄火等现象。其原因是混合油中机油比例超标或油底壳机油大量窜入燃烧室，应进一步查明具体原因并予以排除。

6、燃烧室发出的异响

当发动机负荷增加时，有的发动机从汽缸部位发出“嗒嗒”的声响，与正常运转时的声响有所不同，甚至还伴有加速性能变差的现象。这种异响音量较大，在距发动机5-6m处都可听到，在突然加速时异响尤为明显，即可把它视为发动机爆震的征兆。当可燃混合气在汽缸内过快燃烧时，其瞬间释放出大量的热量，导致汽缸内压力急剧升高，高压气体强烈地冲击着活塞顶、汽缸盖和汽缸壁，引起爆震。产生爆震的主要原因有，发动机过热，点火时间过早，燃烧室内积碳过多，汽油的辛烷值过低，所用火花塞热值偏低，不符要求等。

为什么要定期为发电机组做保养维护

柴油发电机组均为市电故障停电后的应急备用电源的提供者，绝大多数时间机组处于待机备用状态，一旦停电，就要求机组“急时启动，急时供电”否则备用机组将失去意义，如何才能达到此目的？实践证明：加强日常维护保养是最经济有效的方法，因为机组长斯处于静态，机组本身各种材料会与机油、冷却水、柴油、空气等发生复杂的化学、物理变化，从而将机组“停坏”。

1、 机组起动电瓶故障

电瓶长时间无人维护，电解液水分挥发后得不到及时补充，没有配置起动电瓶充电器，电瓶长时间自然放电后电量降低，或所使用的充电器需要人工定期进行均充浮充倒换，由于疏忽未进行倒换操作致使电瓶电量达不到要求，解决此问题除了配置高品质充电器外，必要的检测维护是必须的。

2、 水进入柴油机

由于空气中水气在温度的变化发生冷凝现象，结成水珠挂附在油箱内壁，流入柴油，致使柴油含水量超标，这样的柴油进入发动机高压油泵，会锈蚀精密耦合件-----柱塞，严重的会损坏机组，定期维护即有效可避免。

3、 机油的保持期（二年）

发动机的机油是机械润滑作用，而机油也有一定的保持期，长时间存放，机油的物理化学性能会发生变化，造成机组工作时润滑状况恶化，容易引发机组零件损坏，所以润滑油要定期更换。

4、 三滤的更换周期（柴滤、机滤、空滤、水滤）

滤器是起到对柴油、机油或水过滤作用的，以防杂质进入机体内，而在柴油中油污、杂质也是不可避免的存在，所以在机组运行过程中，过滤器就起到了重要作用，但同时这些油污或杂质也就被沉积在滤网壁上而使滤器过滤能力下降，沉积过多，油路将无法畅通，这样油机带载运行时将会因油无法供给而休克（如同人缺氧），所以正常发电机组在使用过程中，我们建议：第一、常用机组每500 小时更换三滤；第二、备用机组每二年更换三滤；

5、 冷却系统

水泵、水箱及输水管道长时间未作清洗，使水循环不畅，冷却效果下降，水管接头是否良好、水箱、水道是否有漏水等，如果冷却系统有故障，导致的后果有：第一、冷却效果不好而使机组内水温过高而停机，威尔信机组最常见；第二、水箱漏水而使水箱内水位下降，机组也会无法正常工作（为防止在冬季使用发电机时，水管冻结，我们建议最好在冷却系统中安装水加热器）。

6、 润滑系统、密封件

由于润滑油或油酯的化学特性及机械磨损后产生的铁屑，这些不仅降低了它的润滑效果，还加速了零件的损伤，同时由于润滑油对橡胶密封圈有一定的腐蚀作用，另外油封本身也随时而老化使其密封效果下降。

7、 燃油、配气系统

发动机功率的输出主要是燃油在缸内燃烧做功而燃油是通过喷油嘴喷出，这就使燃烧后的积炭沉积于喷油嘴，随沉积量的增加喷油嘴喷油量将受到一定影响，导致喷油嘴点火提前角时间不准，发动机各缸喷油量也就不均匀，工作状态也就不平稳，所以定期对燃油系统的清洗，过滤部件的更换其供油畅通，对配气系统的调正使其点火均匀。

8、 机组的控制部分

油机的控制部分也是机组维护保养的重要部分，机组使用过长，线路接头松动，AVR模块工作是否正常。

本书介绍了现代柴油发电机组各组成部分的结构、原理及新技术应用的情况。同时，比较系统地介绍了常见主要机型的招标选购、环保技术、安装规范、操作使用、维护保养、故障排除、修理检测等方面的新技术、新方法和成熟经验。本书可供从事电源研制、设计、生产、使用、维护、修理和管理的人员阅读，也可作为相关专业大中专学生的教材或参考书。

现代柴油发电机组由柴油机、发电机及AVR、DVR、专用控制器、配套设备UPS、ATS及附件等组成。

第1章 概述

1.1 现代柴油发电机组广阔的使用领域

1.2 现代柴油发电机组良好的发展趋势

1.3 现代柴油发电机组的基本情况

1.4 现代柴油发电机组的主要技术经济指标

1.5 现代柴油发动机的新特点

1.6 交流同步发电机及励磁调压新技术

1.7 配电及控制系统

1.8 现代柴油发电机组等级划分及功能要求\功率定额

1.9 现行主要发电机组国际和部标简介

1.10 柴油发电机组的招投标

第2章 现代柴油发电机组的新技术

2.1 电喷发动机与电子调速器发动机

2.2 发电机组专用控制器

第3章 无刷同步发电机结构、原理及励磁系统

3.1 现代发电机简介

3.2 发电机工作原理

3.3 发电机的应用

3.4 电压调节器AVR

3.5 空载试验

3.6 负载试验

3.7 变压器控制的发电机_变压器调整

3.8 电压调控板原理

3.9 发电机结构实例

3.10 谐波励磁发电机的励磁调压

第4章 现代交流同步发电机励磁系统

4.1 励磁控制方式的演绎与发展

4.2 励磁系统性能的评价

4.3 励磁调节对电力系统稳定性的影响

4.4 无刷励磁系统

4.5 同步发电机的灭磁及转子过压保护

第5章 环保柴油发电机组技术

5.1 环保机组总述

5.2 机组振动、噪声的测量与评估

5.3 机组座隔震措施

5.4 机组降噪

5.5 降噪措施

5.6 低噪声机组

5.7 排气消音器

5.8 通风散热问题

5.9 无线电干扰

5.10 低排放原理与方法

第6章 发电机维护保养与故障排除

6.1 绕组状况

6.2 发电机绕组干燥方法

6.3 轴承维护

6.4 空气过滤器

6.5 发电机故障排除

6.6 剩磁电压检查方法

6.7 外接励磁试验程序

6.8 主输出端电压均衡时的检查步骤

6.9 主输出端电压不均衡时的检查步骤

6.10 励磁控制试验

6.11 拆卸与安装

6.12 主转子装配

第7章 机组使用与维护

7.1 现代柴油发电机组的使用

7.2 日常维护

7.3 机油新技术应用

7.4 常见故障及排除方法

7.5 故障排除

7.6 现代柴油电机组故障实例

第8章 UPS与现代柴油发电机组的匹配

第9章 防雷与接地

第10章 机械工程控制论在发电机组中的应用

附录A 通信专用柴油发电机组技术要求

附录B 中华人民共和国招标投标法

本书主要以国内外10家著名柴油发动机制造商、8家机组专用控制器制造商及15家专业级柴油发电机组制造商生产的现代柴油发电机组（部件）为基础。分别介绍了各种品牌产品的标准机组、箱式机组、静音机组、车载机组、拖车机组、无人值守机组等特殊结构、工作原理、维护保养及修理技术。

本书特点是主要介绍现代柴油发电机组结构、原理、使用、维护、修理方面的新技术，同时使用图文并茂的方式展现给读者。

适合电力、交通、建筑、商业、金融、通信、文化、医疗系统、军队等行业从事电源技术的工程技术人员阅读参考。

《高等学校教材：现代柴油发电机组的应用与管理》由江苏科技大学和中高动力科技股份有限公司合作编写。由苏石川、元广杰、扬宗明主编，苏石川统稿。第1、3、5、9章由苏石川编写，第4、7、8章由元广杰编写，第2、6章，第4．1节等由杨宗明编写。其他参编人员有：施庆哲、熊善文、谭海枫、宾建军等。浙江大学严兆大教授为《高等学校教材：现代柴油发电机组的应用与管理》的编写提出了许多宝贵意见，在此深表谢意。同时还得到了MTU亚洲（中国）有限公司、大宇综合机械株式会社、利莱森玛（福州）发电机有限公司、上海马拉松革新电气有限公司的大力支持并为《高等学校教材：现代柴油发电机组的应用与管理》提供了大量的技术资料，在此对他们表示衷心感谢。