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柴油機(jī)工作原理是什么
柴油機(jī)工作原理
單缸往復(fù)活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)主要由排氣門、云南進(jìn)氣門、云南氣缸蓋、云南氣缸、云南活塞、云南活塞銷、云南連桿和曲軸等組成。氣缸內(nèi)裝有活塞,活塞通過活塞銷、云南連桿與曲軸相連接?;钊跉飧變?nèi)作一上下往復(fù)運(yùn)動,通過連桿推動曲軸轉(zhuǎn)動。為丁吸入新鮮空氣和排出廢氣,在氣缸蓋上下設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門。
(1)基本名聞術(shù)語
①上止點:活塞離曲軸中心 距離的位置。
②下止點:活塞離曲軸中心小距離的位置。
③活塞行程(沖程):上止點與下止點間的距離,用符號S表示,單位為mm。
④曲柄半徑:曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心的距離,用符號r表示,單位為mm?;钊谐蘏等于曲柄半徑r的兩倍。
⑤氣缸工作容積在:一個氣缸中,活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。用符號Vh表示,単位為L。
⑥柴油機(jī)排量:柴油機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為柴油機(jī)排量,用VH表示。
柴油機(jī)排量表示柴油機(jī)的做功能力,在其他參數(shù)相同的前提下,柴油機(jī)排量越大,則其所發(fā)出的功率就越大。
⑦燃燒室容積當(dāng)活塞在上止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Vc表示。
氣缸總?cè)莘e當(dāng)活塞在下止點時,活塞上方的氣缸容積。用符號Va表示。它等于燃燒室容積Va與氣缸工作容積Vh之和。
⑨壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。用符號ε表示。
壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數(shù),也表明氣體被壓縮的程度,通常柴油機(jī)的壓縮比ε=12~22。壓縮比越大,活塞運(yùn)動時,氣體被壓縮得越厲害,氣體的溫度和壓力就越高,柴油機(jī)的效率也越高。
⑩工作循環(huán):柴油機(jī)中熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,是通過活塞在氣缸內(nèi)工作,連續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣、云南壓縮、云南做功、云南排氣四個過程來完成的。每進(jìn)行這樣一個過程稱為一個工作循環(huán)。如柴油機(jī)活塞走完四個沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)完成一個工作循環(huán),稱該機(jī)為四沖程柴油機(jī)如活塞走完兩個沖程(曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個工作循環(huán),稱改機(jī)為二沖程柴油機(jī)。
(2)四沖程柴油機(jī)工作原理
①進(jìn)氣過程 活塞從上止點向下止點移動,這時在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉。由于活塞下移,氣缸內(nèi)容積增大,壓力降低,新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器、云南進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力,使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0(約78~91kPa),溫度為320~340K.
②壓縮過程 活塞由下止點向上止點運(yùn)動,這時進(jìn)、云南排氣門關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少,氣體被壓縮,其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時氣體壓力可達(dá)3~5MPa,溫度高達(dá)750~1000K,為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā)、云南混合和燃燒創(chuàng)造條件。
③做功過程 所示]在壓縮過程即將終了時,噴油器將柴油以細(xì)小的油雰噴入氣缸,在高溫、云南高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā),與空氣混合,形成混合氣。并在高溫下自動著火燃燒,放出大量的熱量,使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的 壓力可達(dá)6~9MPa, 溫度可達(dá)1800~2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動,從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對外做功。由于噴油和燃燒要持續(xù)一段時間,所以雖然活塞開始下移,但此時還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱,氣缸內(nèi)的壓力并沒有明顯下降,隨著活塞下移,氣缸內(nèi)的溫度和壓力才逐漸下降。做功行程結(jié)束時,壓力約為0.2~0.5MPa。
④排氣過程 做功過程結(jié)末后,排氣門打開,進(jìn)氣門關(guān)閉?;钊谇S的帶動下由下止點向上止點運(yùn)動,燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠,迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力,因此,排氣終了時,氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0.105~0.12MPa,溫度約為700~900K。
活塞經(jīng)過上述四個連續(xù)過程后,便完成了一個工作循環(huán)。當(dāng)排氣過程結(jié)束后,柴油機(jī)曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn),上述四個過程又重復(fù)進(jìn)行。如此周而復(fù)始地進(jìn)行個又一個的工作循環(huán),使柴油機(jī)連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來,并帶動工作機(jī)械做功。
(3)二沖程柴油機(jī)工作原理
二沖程柴油機(jī)無進(jìn)氣門。氣缸(氣缸套)壁上有一組進(jìn)氣孔,由活塞的上下運(yùn)動控制進(jìn)氣孔的開、云南閉,氣缸蓋上設(shè)有排氣門??諝庥蓲邭獗锰岣邏毫σ院?,經(jīng)氣缸外部的空氣室和氣缸壁上的進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸,完成進(jìn)氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。
① 行程 行程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動活塞由下止點向上運(yùn)動,這時進(jìn)氣孔和排氣門均打開,新鮮空氣山掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中,并把氣缸中的殘余廢氣從排氣門掃除。這種進(jìn)、云南排氣同時進(jìn)行的過程稱為“掃氣過程”?;钊^續(xù)向上運(yùn)動,當(dāng)活塞越過進(jìn)氣孔后,進(jìn)氣孔破活塞關(guān)閉的同時配氣機(jī)構(gòu)也使排氣門關(guān)閉。于是氣缸內(nèi)的新鮮空氣被壓縮,一直進(jìn)行到上止點。
②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程?;钊咏现裹c時,噴油器開始噴油,被噴油器噴成的雰狀柴油與高溫壓縮空氣相遇,便迅速燃燒。由于燃?xì)鈮毫Φ淖饔?,推動活塞向下止點運(yùn)動,經(jīng)連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而輸出動力。當(dāng)活塞下行至某一時刻時排氣門打開,做功后的廢氣由排氣門排出?;钊^續(xù)向下運(yùn)動,隨后進(jìn)氣孔打開,新鮮空氣被掃氣泵再次壓入氣缸,開始“掃氣過程”?;钊恢边\(yùn)動到下止點,完成第二個工作行程。
(4)二沖程與四沖程柴油機(jī)的比較
與四沖程柴油機(jī)比較,二沖程柴油機(jī)有以下主要特點。公明發(fā)電機(jī)
①曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個做功過程,因此,當(dāng)二沖程柴油機(jī)工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程柴油機(jī)相同時,在理論上其功率應(yīng)為四沖程柴油機(jī)功率的兩倍。但由于結(jié)構(gòu)上的關(guān)系,二沖程柴油機(jī)廢氣排除不徹底,并且換氣過程減小了有效工作行程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下,二沖程柴油機(jī)的功率約為四沖程柴油機(jī)的1.5~1.7倍。
②二沖程柴油機(jī)因其曲軸毎轉(zhuǎn)一周就有一個做功行程,在相同轉(zhuǎn)速下工作循環(huán)次數(shù)多,故輸出轉(zhuǎn)矩均勻,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
③大多數(shù)二沖程柴油機(jī)部分或全部采用氣孔換氣,配氣機(jī)構(gòu)簡單。所以,二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,重量輕·使用維修方便。
④換氣時間短,并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣,換氣效果相對較差。



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發(fā)電機(jī)組的減震系統(tǒng)、云南同城散熱器和排氣管消聲器要求
聯(lián)軸器及避振裝置
1.柴油發(fā)動機(jī)須與單軸承型發(fā)電機(jī)直接軸接;與雙軸承發(fā)電機(jī)連接時,必須通過高彈聯(lián)軸器連接;1500kw以上的低壓及中壓柴油發(fā)電機(jī)組必須通過高彈聯(lián)軸器連接。
2.彈簧型避振器須裝于底板下,使整個裝置坐落在混凝土樓板上而不致將振動傳至鄰近的設(shè)備或建筑物任何部分上。部分廠家的機(jī)組發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)連接形式和減振措施。
散熱器
下文是風(fēng)冷機(jī)組和水冷機(jī)組技術(shù)規(guī)格書的相關(guān)要求,用戶應(yīng)根據(jù)項目的實際情況,選擇符合要求的相應(yīng)機(jī)組形式之一。
1.風(fēng)冷機(jī)組
(1)發(fā)動機(jī)須由配套的散熱器進(jìn)行風(fēng)冷。
(2)須將散熱器分裝在專為之設(shè)計和經(jīng)批準(zhǔn)的支架上。
(3)散熱器須裝設(shè)通風(fēng)管道的法蘭盤接頭,使通風(fēng)管道能附在散熱器上。在散熱器和金屬百葉窗之間須裝設(shè)一節(jié)帶撓性連接器的風(fēng)管。管道須由鍍鋅簿鋼板制作。所有管道須具有密封的接頭。
(4)風(fēng)扇須有足夠的容量并考慮到氣流經(jīng)過管道和百葉窗的附加阻力。
2.水冷機(jī)組
(1)發(fā)動機(jī)須由配套的散熱器進(jìn)行水冷,包括皮帶傳動風(fēng)扇、云南同城冷卻劑泵、云南同城恒溫器控制的液冷排氣管、云南同城中間冷卻器、云南同城耐腐蝕并適用于當(dāng)?shù)貤l件的冷卻劑弗列加過濾器。
(2)須將散熱器分裝在專為之設(shè)計和經(jīng)批準(zhǔn)的支架上。
(3)散熱器須裝置通風(fēng)管道的法蘭盤接頭使通風(fēng)管道能附在散熱器上。在散熱器和金屬百葉窗之間須裝設(shè)一節(jié)帶撓性連接器的風(fēng)管。管道須由鍍鋅薄鋼板制作。所有管道須具有密封的接頭。
(4)風(fēng)扇須有足夠的容量并考慮到氣流經(jīng)過管道和百葉窗的附加阻力。
(5)冷卻系統(tǒng)中須加防腐蝕劑。
(6)冷卻系統(tǒng)須配備冷卻劑加熱器,使冷卻劑的溫度保持在20℃以上,以保證在需要時能易于啟動。冷卻系統(tǒng)中也須加入防凍劑。
排氣管消聲器和煙道
(1)排煙系統(tǒng)由消聲器、云南同城膨脹波紋管、云南同城吊桿、云南同城管道、云南同城管夾、云南同城聯(lián)接法蘭、云南同城抗熱接頭等部件組成。
(2)在排煙系統(tǒng)中的連接須使用帶抗熱接頭尺的聯(lián)接法蘭。
(3)在消聲器后須連接碳鋼或不銹鋼膨脹節(jié),波紋管將煙氣垂直向上排至圖標(biāo)之位置。排煙管須由符合國標(biāo)的黑色鋼管、云南同城碳管或不銹鋼管制作,或符合 規(guī)范要求并由專業(yè)廠家生產(chǎn)的不銹鋼焊接煙管。
(4)排煙管之彎頭具有須等于3倍管徑的小彎曲半徑,以滿足柴油發(fā)電機(jī)組的背壓要求為準(zhǔn)。
(5)自排氣口至排氣管末端的整個系統(tǒng),除不銹鋼的膨脹波紋管外,均須涂以抗熱油漆。
(6)整個排煙系統(tǒng)須于鍍鋅金屬網(wǎng)上,裹以符合 標(biāo)準(zhǔn)的非燃性絕緣材料的保溫層,金屬網(wǎng)孔徑及保溫層厚度亦需滿足 標(biāo)準(zhǔn)要求,排煙管加保溫層后外表溫度應(yīng)不大于70℃。
(7)全部排煙管道和消聲器的表面須裹以厚度不小于0.8mm的鋁金屬或不銹鋼包層
(8)整個系統(tǒng)須由彈簧吊桿懸掛。懸掛吊桿的設(shè)計須經(jīng)批準(zhǔn)。
(9)排氣出口處所排出的廢氣煙色 容許度不應(yīng)高于林格曼黑度一度、云南同城煙塵排放濃度不得高于80mg/m3,并須符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的規(guī)定。
(10)柴油發(fā)電機(jī)排放的二氧化硫、云南同城氮氧化物、云南同城一氧化碳、云南同城烴等污染氣體需滿足GB 20426-2006的要求,達(dá)到歐Ⅱ以上排放標(biāo)準(zhǔn)。



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柴油發(fā)電機(jī)電壓的允許變動范圍
電壓是柴油發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素之一,電壓波動過大可能影響柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的使用壽命,甚至直接損壞機(jī)器。電力系統(tǒng)符合的變動是正常的,因此,為了發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)當(dāng)保證電壓的變動處于允許的范圍內(nèi)。
柴油發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時,電壓的變動范圍是在額定電壓±5%以內(nèi),此時發(fā)電機(jī)的額定容量可保持不變。即當(dāng)電壓降低5%時,定子電流可升高5%;而當(dāng)電壓升高5%時,定子電流應(yīng)降低5%。
柴油發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行的 允許電壓應(yīng)遵循額定值的規(guī)定,但 電壓不得大于額定值的110%,因為當(dāng)電壓過高運(yùn)行時可能產(chǎn)生以下危險:
?。?)轉(zhuǎn)子勵磁電流增加,可能使轉(zhuǎn)子繞組溫度超過允許值。若維持轉(zhuǎn)子電流不變升高電壓,則需降低出力。
?。?)定子鐵芯磁通密度增大,鐵損增加,可能使定子鐵芯和定子繞組溫度超過允許值。
?。?)由于定子鐵芯磁通密度增大,鐵芯飽和后發(fā)電機(jī)端部漏磁也會增加,會引起發(fā)電機(jī)的實體部分(如漏磁逸出軛部,繞穿機(jī)座某些結(jié)構(gòu)部件如支持筋、云南附近機(jī)座,齒壓板等)和支持端部的金屬零件發(fā)生過熱,造成事故。
?。?)過電壓運(yùn)行對定子繞組絕緣(如存在絕緣薄弱點)有擊穿危險。
柴油發(fā)電機(jī)的 運(yùn)行電壓應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定的要求來確定,一般不應(yīng)低于額定值的90%。電壓過低造成的危害是:
?。?)引起系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性問題和發(fā)電機(jī)本身勵磁調(diào)節(jié)穩(wěn)定性問題。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于95%以下運(yùn)行時(一般到90%),會使系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定度大大降低,因為此時由于勵磁電流的減少使定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場拉力減少,很容易產(chǎn)生失步和振蕩。
?。?)定子繞組溫度可能升高。在電壓降低時若要保持出力不變,必需增加定子電流。當(dāng)電壓降低到額定值的95%時,定子電流長期允許值不得超過額定值的105%。
?。?)引起廠用電動機(jī)和用戶電動機(jī)運(yùn)行情況惡化。因為電動機(jī)力矩與電壓平方成正比,電壓下降使電動機(jī)力矩大為下降,引起電動機(jī)電流增大而發(fā)熱。
對于不同場所中使用的柴油發(fā)電機(jī),使用單位要根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況,制定柴油發(fā)電機(jī)具體的電壓控制規(guī)程,做好發(fā)電機(jī)電壓變動的控制工作,為柴油發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行提供一份安心的保障。
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