柴油發(fā)電機(jī)（小型發(fā)電設(shè)備）
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柴油發(fā)電機(jī)
小型發(fā)電設(shè)備
柴油發(fā)電機(jī)是一種小型發(fā)電設(shè)備，系指以柴油等為燃料，以柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的動(dòng)力機(jī)械。整套機(jī)組一般由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱、燃油箱、起動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護(hù)裝置、應(yīng)急柜等部件組成。
可用于各種家庭、辦公室、大中小型企業(yè)日常發(fā)電以及應(yīng)急發(fā)電。
基本信息
| 中文名 | 柴油發(fā)電機(jī) |
| 外文名 | Tengdao power |
| 組成 | 柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱、燃油箱、起動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護(hù)裝置、應(yīng)急柜等部件 |
| 發(fā)明者 | Rudolf Diesel |
| 應(yīng)用 | 日常、應(yīng)急用電 |
| 基本結(jié)構(gòu) | 發(fā)電機(jī)、柴油機(jī) |
| 性質(zhì) |
收起
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備。
柴油發(fā)電機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)（通常是交流發(fā)電機(jī)）的組合以產(chǎn)生電能。柴油壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)通常設(shè)計(jì)成在燃油上運(yùn)行，但是有一些類(lèi)型適用于其他液體燃料或天然氣。
發(fā)展歷史
1897年全世界第一臺(tái)柴油機(jī)誕生于德國(guó)的奧格斯堡（Augsburg），是由MAN公司的創(chuàng)始人Rudolf Diesel 發(fā)
明的。柴油機(jī)的英文名字即為創(chuàng)始人的姓名 Diesel。
柴油發(fā)電機(jī)
MAN公司乃當(dāng)今世界上最為專(zhuān)業(yè)的柴油機(jī)制造公司，單機(jī)容量最大可達(dá)到15000kW。是海洋船運(yùn)業(yè)的主要?jiǎng)恿?yīng)商。中國(guó)的大型柴油機(jī)發(fā)電廠亦依賴(lài)MAN公司，如廣東惠州東江電廠（10萬(wàn)kW）。佛山電廠（8萬(wàn)kW）均為MAN公司提供的機(jī)組。
世界上最早的柴油機(jī)被存放在德國(guó)國(guó)家博物館的展廳里。
結(jié)構(gòu)及原理
基本結(jié)構(gòu)
柴油發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是由柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，柴油機(jī)作動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：由氣缸、活塞、氣缸蓋、進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、活塞銷(xiāo)、連桿、曲軸、軸承和飛輪等構(gòu)件構(gòu)成。柴油發(fā)電機(jī)的柴油機(jī)一般是單缸或多缸四行程的柴油機(jī)，下面我只說(shuō)說(shuō)單缸四行程柴油機(jī)的工作基本原理：柴油機(jī)起動(dòng)是通過(guò)人力或其它動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)柴油機(jī)曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞在運(yùn)動(dòng)中完成四個(gè)行程：進(jìn)氣行程、壓縮行程、燃燒和作功（膨脹）行程及排氣行程。當(dāng)活塞由上向下運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾的新鮮空氣進(jìn)入氣缸完成進(jìn)氣行程?；钊上孪蛏线\(yùn)動(dòng)，進(jìn)排氣門(mén)都關(guān)閉，空氣被壓縮，溫度和壓力增高，完成壓縮過(guò)程?；钊麑⒁竭_(dá)最頂點(diǎn)時(shí)，噴油器把經(jīng)過(guò)濾的燃油以霧狀噴入燃燒室中與高溫高壓的空氣混合立即自行著火燃燒，形成的高壓推動(dòng)活塞向下作功，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移動(dòng)，排氣門(mén)打開(kāi)排氣，完成排氣行程。每個(gè)行程曲軸旋轉(zhuǎn)半圈。經(jīng)若干工作循環(huán)后，柴油機(jī)在飛輪的慣性下逐漸加速進(jìn)入工作。
柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)有直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)。
直流發(fā)電機(jī)主要由發(fā)電機(jī)殼、磁極鐵芯、磁場(chǎng)線圈、電樞和炭刷等組成。工作發(fā)電原理：當(dāng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于發(fā)電機(jī)的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線圈便在磁場(chǎng)中切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由磁感應(yīng)產(chǎn)生電流并經(jīng)炭刷輸出電流。
交流發(fā)電機(jī)主要由磁性材料制造多個(gè)南北極交替排列的永磁鐵（稱(chēng)為轉(zhuǎn)子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯(lián)線圈的電樞線圈（稱(chēng)為定子）組成。工作發(fā)電原理：轉(zhuǎn)子由柴油機(jī)帶動(dòng)軸向切割磁力線，定子中交替排列的磁極在線圈鐵芯中形成交替的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場(chǎng)的變換作用，在線圈中將產(chǎn)生大小和方向都變化的感應(yīng)電流并由定子線圈輸送出電流。
為了保護(hù)用電設(shè)備，并維持其正常工作，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流還需要調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制等等。
原理
簡(jiǎn)而言之，就是柴油發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在汽缸內(nèi)，經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(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)與柴油發(fā)電機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發(fā)電機(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)組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩(wěn)定的電力輸出，還需要一系列的柴油發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)控制、保護(hù)器件和回路。
孤島操作模式
在沒(méi)有連接到電網(wǎng)的情況下操作的一個(gè)或多個(gè)柴油發(fā)電機(jī)被稱(chēng)為孤島操作模式。并聯(lián)的工作發(fā)電機(jī)可以在部分負(fù)載下獲得更好的效率。用于孤立社區(qū)的主電源的孤島電廠通常將具有至少三個(gè)柴油發(fā)電機(jī)，其中任意兩個(gè)均被額定承載所需的負(fù)載。
發(fā)電機(jī)可以通過(guò)同步過(guò)程電連接在一起。同步涉及在將發(fā)電機(jī)連接到系統(tǒng)之前匹配電壓，頻率和相位。在連接之前無(wú)法同步可能會(huì)導(dǎo)致高短路電流或發(fā)電機(jī)或其開(kāi)關(guān)設(shè)備的磨損。同步過(guò)程可以由自動(dòng)同步模塊自動(dòng)完成，或由指導(dǎo)的操作員手動(dòng)完成。自動(dòng)同步器將從發(fā)電機(jī)和母線電壓讀取電壓，頻率和相位參數(shù)，同時(shí)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器或ECM（發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊）調(diào)節(jié)速度。
負(fù)載可以通過(guò)負(fù)載共享在并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間共享。負(fù)載共享可以通過(guò)使用由發(fā)電機(jī)頻率控制的下降速度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)其不斷地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制以將負(fù)載轉(zhuǎn)移到剩余電源或從剩余電源轉(zhuǎn)移負(fù)載。當(dāng)向其燃燒系統(tǒng)的燃料供應(yīng)增加時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)將承擔(dān)更多的負(fù)載，而如果燃料供應(yīng)減少，則釋放負(fù)載。
機(jī)組型號(hào)
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)和各種輔助裝置（例如基座，頂蓋，聲衰減，控制系統(tǒng)，斷路器，夾套熱水器和起動(dòng)系統(tǒng)）的封裝組合被稱(chēng)為“發(fā)電機(jī)組”。
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組廣泛應(yīng)用于機(jī)房?jī)?nèi)安裝的一般場(chǎng)所。機(jī)組主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、機(jī)座、減震裝置、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、和輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)等部分組成。
防護(hù)型機(jī)組
防護(hù)型機(jī)組應(yīng)用于對(duì)噪聲沒(méi)有特殊要求的戶(hù)外場(chǎng)所。主要由標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組、防護(hù)罩殼、排煙系統(tǒng)等組成。由于防護(hù)罩殼沒(méi)有設(shè)置降噪裝置，只要滿(mǎn)足通風(fēng)和防雨雪條件即可，故其外形體積較小，成本較低。機(jī)組運(yùn)行時(shí)開(kāi)門(mén)開(kāi)窗通風(fēng)。防護(hù)型電站可以單臺(tái)，也可以多臺(tái)并聯(lián)使用，多臺(tái)并聯(lián)使用特別適用于負(fù)載變化較大、連續(xù)運(yùn)行可靠性要求較高及低成本經(jīng)濟(jì)使用的場(chǎng)合，如配套油田鉆機(jī)等。
防音型機(jī)組
防音型機(jī)組廣泛應(yīng)用于對(duì)環(huán)境保護(hù)有特殊要求的戶(hù)外或室內(nèi)需要防護(hù)降噪的場(chǎng)所，主要由標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組、防音罩殼、進(jìn)排風(fēng)降噪裝置和排氣降噪裝置等組成，其主要特征是防音罩殼設(shè)置隔音和吸音層、進(jìn)排風(fēng)通道做降噪處理、排氣采用工業(yè)型和住宅型消聲器的組合，分別降低其高頻和低頻段的噪聲。標(biāo)準(zhǔn)防音型機(jī)組噪聲一般在78～85dB（A），超級(jí)防音型機(jī)組噪聲一般在70～78dB（A）。超級(jí)防音型機(jī)組是在標(biāo)準(zhǔn)防音型機(jī)組的基礎(chǔ)上對(duì)噪聲排放采取更加嚴(yán)格的控制措施，如采用迷宮式進(jìn)排風(fēng)通道設(shè)計(jì)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
柴油發(fā)電機(jī)
超級(jí)防音型機(jī)組一般外型尺寸都較大，制造成本也比標(biāo)準(zhǔn)防音型機(jī)組要高得多。防音型機(jī)組和超級(jí)防音型機(jī)組通常在防音罩殼外操作、保養(yǎng)和檢修。
露天電站
低噪聲方艙電站和集裝箱電站一般應(yīng)用于對(duì)環(huán)境保護(hù)有特殊要求的戶(hù)外使用場(chǎng)所，可以直接放置在戶(hù)外露天使用，省去建造機(jī)房，同時(shí)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和投入使用周期短等特點(diǎn)。低噪聲方艙電站和集裝箱電站的噪聲一般在75～85dB（A），可以在方艙和機(jī)廂內(nèi)進(jìn)行操作、保養(yǎng)和檢修。
車(chē)載移動(dòng)電站
車(chē)載電站廣泛應(yīng)用于通信、電視轉(zhuǎn)播、高速公路、搶險(xiǎn)、供電和軍隊(duì)等對(duì)于快速、機(jī)動(dòng)性和可靠性要求較高的電源應(yīng)急場(chǎng)合。主要將機(jī)組安裝在汽車(chē)的車(chē)廂內(nèi)，并可以配備電動(dòng)電纜絞盤(pán)、多路輸出插座和機(jī)械（或液壓）支腿，也可以很方便的實(shí)現(xiàn)多輛車(chē)載移動(dòng)電站并聯(lián)使用。車(chē)載移動(dòng)電站一般噪聲在70～80dB（A）。
產(chǎn)品參數(shù)
制造商提供詳細(xì)的安裝指南，以確保正確的功能，可靠性和低維護(hù)成本。在線購(gòu)買(mǎi)發(fā)電機(jī)時(shí)，必須確保產(chǎn)品附帶安裝指南和產(chǎn)品描述。指南涵蓋以下內(nèi)容：
尺寸和選型 - 電氣設(shè)備的典型負(fù)載，應(yīng)用的預(yù)期負(fù)載
電氣因素 - 峰值負(fù)載與穩(wěn)定，允許的應(yīng)用
冷卻 - 發(fā)電過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻
通風(fēng) - 冷卻過(guò)程中允許氣流（設(shè)計(jì)）
燃料儲(chǔ)存 - 發(fā)電機(jī)以特定的使用率運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間
特定型號(hào)的噪聲 - dB水平
排氣量 - ppm（百萬(wàn)分之幾）的某些元素，考慮環(huán)境和發(fā)電機(jī)周?chē)沫h(huán)境
啟動(dòng)系統(tǒng) - 鑰匙啟動(dòng)，拉動(dòng)啟動(dòng)，按鈕啟動(dòng)等等
機(jī)組尺寸
工廠
大型工業(yè)發(fā)電機(jī)從8千瓦（11千伏安）到2,000千瓦（2,500千伏安三相）復(fù)合體。 2,000 kW裝置可以安裝在12米的ISO集裝箱中，燃油箱，控制器，配電設(shè)備和作為獨(dú)立電站運(yùn)行所需的所有其他設(shè)備或作為電網(wǎng)電力的備用。
小型發(fā)電站
主要用途
日常使用供電
盡管柴油發(fā)電機(jī)組的功率較低，但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全，便于操作和維護(hù)，所以廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護(hù)、以及工廠、企業(yè)、醫(yī)院等部門(mén)。
應(yīng)急電源
柴油發(fā)電機(jī)組用于沒(méi)有連接到電網(wǎng)的地方，或者在電網(wǎng)故障時(shí)用作應(yīng)急電源，以及用于更復(fù)雜的應(yīng)用，例如峰值跳閘，電網(wǎng)支持和電網(wǎng)輸出。
發(fā)展方向
發(fā)電機(jī)組肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及人民生活用電提供發(fā)電成套設(shè)備的重任，所以它在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)占據(jù)著很重要的位置。而伴隨著時(shí)代的進(jìn)步社會(huì)的發(fā)展，原有的那種發(fā)電機(jī)組笨重、耗油高、噪音大、尾氣污染嚴(yán)重，顯然已經(jīng)不適合社會(huì)的需要。所以未來(lái)發(fā)電機(jī)組的發(fā)展方向應(yīng)該是節(jié)能、環(huán)保、輕型化、小型化、美觀大方。這樣才能發(fā)揮出發(fā)電機(jī)組的潛在優(yōu)勢(shì)。
前沿應(yīng)用
在獨(dú)立交流微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)和電池儲(chǔ)能之間的協(xié)調(diào)控制是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。利用電池儲(chǔ)能的快速響應(yīng)特性，提出了柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能電池的協(xié)調(diào)控制方法。柴油發(fā)電機(jī)作為主電源時(shí)，通過(guò)在儲(chǔ)能系統(tǒng)傳統(tǒng)下垂控制中引入輔助功率控制信號(hào)，防止柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)過(guò)流引起的系統(tǒng)崩潰，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。針對(duì)微網(wǎng)內(nèi)主電源從儲(chǔ)能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為柴油發(fā)電機(jī)或者從柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)的短時(shí)停電問(wèn)題，提出了柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能電池雙主電源的無(wú)縫切換控制策略。
2、船舶柴油發(fā)電機(jī)組的建模與運(yùn)行仿真研究
船舶柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程是電站運(yùn)行的重要組成部分。并聯(lián)運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)量決定了船舶電站的容量。并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性與船舶電站的穩(wěn)定性密切相關(guān)。建立能準(zhǔn)確反映柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型對(duì)電站的運(yùn)行控制、仿真和性能分析都具有重要意義。柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行過(guò)程的研究涉及到柴油發(fā)電機(jī)的模型、并聯(lián)運(yùn)行控制模型、電力負(fù)荷模型等的建立。其中，柴油發(fā)電機(jī)模型盡管存在一些不同的建模方法，但大多數(shù)僅限于單臺(tái)模型仿真。以柴油發(fā)電機(jī)模型為核心，建立多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型。以“育鯤”輪的船舶電站為參考對(duì)象，分別建立了柴油發(fā)電機(jī)模型、電力負(fù)荷模型，并聯(lián)運(yùn)行控制系統(tǒng)模型。
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