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柴油發(fā)電機(jī)組的基本原理和結(jié)構(gòu)
柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能,根據(jù)其用途的不同,可分為陸用柴油發(fā)電機(jī)組及船用柴油發(fā)電機(jī)組;如果按品牌的不同,可分為國(guó)產(chǎn)柴油發(fā)電機(jī)組和進(jìn)口柴油發(fā)電機(jī)組; 按轉(zhuǎn)速不同,可分為低速發(fā)電機(jī)組和高速發(fā)電機(jī)組。
基本原理
柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。在柴油機(jī)汽缸內(nèi),經(jīng)過(guò)空氣弗列加濾清器過(guò)濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合,在活塞上行的擠壓下,體積縮小,溫度迅速升高,達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃,混合氣體劇烈燃燒,體積迅速膨脹,推動(dòng)活塞下行, 稱(chēng)為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功,作用在活塞上的推力經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無(wú)刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝,就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,利用‘電磁感應(yīng)’原理,發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。這里只描述發(fā)電機(jī)組基本的工作原理。要想得到可使用的、甘肅隴南當(dāng)?shù)胤€(wěn)定的電力輸出,還需要一系列的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)控制、甘肅隴南當(dāng)?shù)乇Wo(hù)器件和回路。
結(jié)構(gòu)分析
一臺(tái)普通型柴油發(fā)電機(jī)組主要由柴油機(jī)、甘肅隴南當(dāng)?shù)匕l(fā)電機(jī)以及控制系統(tǒng)三部分組成,柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)有兩種連接方式,一為柔性連接,即用連軸器把兩部分對(duì)接起來(lái),二為剛性連接,用高強(qiáng)度螺栓 將發(fā)電機(jī)鋼性連接片和柴油機(jī)飛 連接而成,目前市場(chǎng)上的柴油發(fā)電機(jī)組使用剛性連接的比較 多一些,柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)連接好之后安裝在公共底架上,然后配上各種起保護(hù)作用的傳感器,如 水溫傳感器,通過(guò)這些傳感器,直觀地把柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)顯示給操作員,而且有了這些傳感器, 就可以設(shè)定一個(gè)上限,當(dāng)達(dá)到或超過(guò)這個(gè)限定值的時(shí)候控制系統(tǒng)會(huì)預(yù)先報(bào)警,這個(gè)時(shí)候如果操作 員沒(méi)有采取措施,控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將機(jī)組停掉,柴油發(fā)電機(jī)組就是采取這種方式起自我保護(hù)作用 的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用,真正顯示這些數(shù)據(jù)和執(zhí)行保護(hù)功能的是柴油發(fā)電機(jī)組 的控制系統(tǒng),控制屏一般安裝在發(fā)電機(jī)上,稱(chēng)為背包式控制屏,也有部分是獨(dú)立一個(gè)屏放置在操 作室內(nèi),稱(chēng)為分體式控制屏,控制屏通過(guò)電纜和發(fā)電機(jī)以及傳感器連接,分別顯示電參數(shù)和柴油
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機(jī)運(yùn)行參數(shù)。此外 , 發(fā)電機(jī)組還有底盤(pán)、甘肅隴南當(dāng)?shù)芈?lián)軸器、甘肅隴南當(dāng)?shù)厣崞鳌⒏拭C隴南當(dāng)?shù)厝加拖?, 有的還裝設(shè)有消聲器和外罩。
柴油發(fā)電機(jī)組氣門(mén)傳動(dòng)組的結(jié)構(gòu)
氣門(mén)傳動(dòng)主要為凸輪軸及其驅(qū)動(dòng)裝置。包括隨動(dòng)臂、甘肅隴南當(dāng)?shù)赝茥U、甘肅隴南當(dāng)?shù)負(fù)u臂軸以及丁字壓板等。氣門(mén)傳動(dòng)能保證按一定的配氣相位及時(shí)開(kāi)閉進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén),并保證有足夠的開(kāi)度。
1.凸輪軸
凸輪軸的結(jié)構(gòu)是直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵零件之一。近年來(lái)康明斯公司通過(guò)對(duì)凸輪軸的改進(jìn),使柴油機(jī)性能有了一個(gè)飛躍的提高,形成了目前6BT系列柴油機(jī)凸輪軸的兩種形式,即大凸輪軸和小凸輪軸兩種。大凸輪軸的軸頸為63.5mm,小凸輪軸的軸頸為5.8mm。大凸輪軸又因柴油機(jī)某些結(jié)構(gòu)的改變而分為Ⅰ、甘肅隴南當(dāng)?shù)丌?、甘肅隴南當(dāng)?shù)丌蟆⒏拭C隴南當(dāng)?shù)丌?、甘肅隴南當(dāng)?shù)丌酢⒏拭C隴南當(dāng)?shù)丌龅刃?,目前?guó)產(chǎn)的為Ⅰ型。由于大凸輪軸噴油持續(xù)期較短,噴油壓力較高,燃燒較為完全,能改善燃燒經(jīng)濟(jì)性,降低排氣溫度并可凸輪軸彎曲變形,因此近年來(lái)生產(chǎn)的6BT系列柴油機(jī)已全部采用大凸輪軸。我國(guó)生產(chǎn)的重慶康明斯K6系列柴油機(jī)凸輪軸位于氣缸體頂部。這樣使得推桿較6BT系列柴油機(jī)的短、甘肅隴南當(dāng)?shù)刂亓枯p,提高了配氣機(jī)構(gòu)的剛度,減少了慣性。
6BT系列柴油機(jī)凸輪軸為7個(gè)軸頸的全支撐結(jié)構(gòu)。凸輪軸上共有18個(gè)凸輪,其中有6個(gè)由幾段圓弧組成的噴油器的驅(qū)動(dòng)凸輪,12個(gè)控制進(jìn)、甘肅隴南當(dāng)?shù)嘏艢忾T(mén)開(kāi)閉的桃形凸輪,凸輪軸的前端裝有正時(shí)齒輪,直接和曲軸上的正時(shí)齒輪合,間隙為0.10~0.40mm。凸輪軸的止推裝置有兩種,一種是止推板,軸向駕校為0.03~0.13mm;另一種是凸輪軸軸承支撐,間隙為0.20~0.33mm。
凸輪軸共有七道輪軸勁,每道凸輪軸勁中部有環(huán)形槽與氣缸壁上的機(jī)油想通,機(jī)油由油道進(jìn)入以潤(rùn)滑凸輪軸勁。凸輪軸襯套內(nèi)徑尺寸相同,而壁厚有兩種;一種是薄壁襯套,壁厚味1.59mm;另一種是厚壁襯套(大凸輪軸機(jī)型上用厚壁襯套),壁厚味2.38mm。凸輪軸(大凸輪軸機(jī)型)的七個(gè)襯套與三種規(guī)格,如圖3-16所示。在第七道襯套上有一個(gè)定位缺口,安裝時(shí)應(yīng)朝下,對(duì)準(zhǔn)缸體上的油孔
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請(qǐng)聽(tīng)我說(shuō):柴油發(fā)電機(jī)組的歷史故事
如果用簡(jiǎn)單方式看待歷史,那么組成歷史的僅僅包括年代、甘肅隴南本地人名、甘肅隴南本地故事三個(gè)要素。雖然時(shí)間跨度沖淡他的年代和故事,但他應(yīng)該感到欣慰,因?yàn)橹辽偎拿值靡粤鱾鳌t數(shù)婪颉さ屹悹?RudoflDiesel)一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)被忘卻的名字。
命運(yùn)多篤的發(fā)明家
在科學(xué)史上,人們總是會(huì)對(duì)那種無(wú)心插柳卻一舉成功的故事津津樂(lè)道,比如倫琴射線、甘肅隴南本地青霉素、甘肅隴南本地宇宙微波背景輻射等等。當(dāng)然能有上述的成就固然可敬,但還有一種同樣可敬的人:他們?cè)谟猩瓴粩嗵剿鳎删蛥s不被世人承認(rèn),直到多年之后他們的成就才發(fā)揚(yáng)光大。柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪?狄賽爾就是這樣的一個(gè)人。
狄賽爾1858年出生在法國(guó)巴黎,他的父親是德國(guó)奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后,狄賽爾進(jìn)入了德國(guó)的慕尼黑技術(shù)大學(xué)攻讀。就在他讀大學(xué)期間的1876年,德國(guó)人奧托研制成功了 臺(tái)4沖程煤氣發(fā)動(dòng)機(jī),這是法國(guó)技師羅夏內(nèi)燃機(jī)理論 次得到實(shí)際運(yùn)用。這一成就鼓舞了當(dāng)時(shí)從事機(jī)械動(dòng)力研究的許多工程師,這其中既包括后來(lái)汽車(chē)的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒,也包括對(duì)機(jī)器動(dòng)力十分有興趣的年輕人狄賽爾。
與致力于改造奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的奔馳和戴姆勒不同,狄賽爾的想法更為超前,他想完全舍去發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火系統(tǒng),靠壓縮空氣發(fā)熱,噴入燃料后自燃做功,這種方式完全區(qū)別于吸入燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)燃做功的方式,后人稱(chēng)狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機(jī)”原理。當(dāng)然狄賽爾產(chǎn)生這樣的設(shè)想也并不是空穴來(lái)風(fēng),因?yàn)楫?dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)明分電器和高壓點(diǎn)火線圈,點(diǎn)火裝置非常簡(jiǎn)陋和不穩(wěn)定,狄賽爾想跳過(guò)這個(gè)技術(shù)障礙完全是可以理解的。不久,他在法國(guó)人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動(dòng)打火機(jī)上找到了靈感,并堅(jiān)持不懈的探索下去。
狄賽爾沒(méi)有料到,他的想法實(shí)現(xiàn)起來(lái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比發(fā)明點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜的多,他所遇到的 個(gè)就是燃料問(wèn)題。常用的汽油非常活躍,也非常容易點(diǎn)燃,但汽油卻不能適應(yīng)有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī),一旦把汽油霧化噴入含有高溫、甘肅隴南本地高壓空氣的燃燒室,就會(huì)發(fā)生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的,狄賽爾創(chuàng)造性把他的目標(biāo)指向了植物油。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn),對(duì)于植物油的嘗試也失敗了,但他是 個(gè)把植物油料引入內(nèi)燃機(jī)的人,因而近現(xiàn)代鼓吹“綠色燃料”者都把狄賽爾尊為鼻祖。
終燃料選擇鎖定在了石油裂解產(chǎn)物中一直未被重視的柴油上。柴油相對(duì)于汽油來(lái)說(shuō)性質(zhì)非常穩(wěn)定,比較難于點(diǎn)燃,同時(shí)柴油一旦點(diǎn)燃會(huì)冒出大量的黑煙,因而它又不能像煤油那樣用作照明。但柴油穩(wěn)定的特性卻恰恰適合于壓燃式內(nèi)燃機(jī),在壓縮比非常高的情況下柴油也不會(huì)出現(xiàn)爆震,這正是狄賽爾所需要的。經(jīng)過(guò)近20年的潛心研究,狄賽爾終于在1892年試制成了 臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī),也就是柴油機(jī)。
這臺(tái)柴油機(jī)用汽缸吸入純空氣,再用活塞強(qiáng)力壓縮,使空氣體積縮小到15倍左右,溫度上升到500—700度,然后用壓縮空氣把霧狀柴油噴入汽缸,與缸中高溫純空氣混合,由于汽缸這是已經(jīng)有了較高的溫度,因而柴油噴入后自行燃燒做功。1892年2月27日,狄賽爾取得了此項(xiàng)技術(shù)的 。
柴油機(jī)的 特點(diǎn)是省油,熱效率高,但狄賽爾初試制的柴油機(jī)卻很不穩(wěn)定,1894年,狄賽爾改進(jìn)了柴油機(jī)并使其能運(yùn)行1分鐘左右,盡管他的柴油機(jī)還并不穩(wěn)定,但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產(chǎn),因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手早在1886年就把汽油機(jī)安裝車(chē)輛上,而8年之后,汽油機(jī)汽車(chē)已經(jīng)投入了商業(yè)運(yùn)作。這位只了解技術(shù)并不了解商業(yè)運(yùn)作的發(fā)明家犯下了一生中 的一次錯(cuò)誤,他急于推向市場(chǎng)的20臺(tái)柴油機(jī)由于技術(shù)不過(guò)關(guān),紛紛遭到了退貨,這不但給了他巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),更重要是影響了柴油機(jī)在公眾的印象,在隨后的幾年里幾乎沒(méi)有廠家或個(gè)人樂(lè)意裝配柴油機(jī)。沒(méi)有了資金來(lái)源又負(fù)債累累,這就使得狄賽爾的晚年陷入了極端貧困。1913年10月29日,55歲的狄賽爾獨(dú)自一人呆站在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上,被巨浪卷入了大海(多數(shù)歷史學(xué)家認(rèn)為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀(jì)念狄賽爾,人們把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)命名為Diesel。
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