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柴油發(fā)電機
小型發(fā)電設備
柴油發(fā)電機是一種小型發(fā)電設備，系指以柴油等為燃料，以柴油機為原動(dòng)機帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電的動(dòng)力機械。整套機組一般由柴油機、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、起動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急柜等部件組成。
可用于各種家庭、辦公室、大中小型企業(yè)日常發(fā)電以及應急發(fā)電。
基本信息
| 中文名 | 柴油發(fā)電機 |
| 外文名 | Tengdao power |
| 組成 | 柴油機、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、起動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護裝置、應急柜等部件 |
| 發(fā)明者 | Rudolf Diesel |
| 應用 | 日常、應急用電 |
| 基本結構 | 發(fā)電機、柴油機 |
| 性質(zhì) |
收起
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
發(fā)電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備。
柴油發(fā)電機是柴油發(fā)動(dòng)機與發(fā)電機（通常是交流發(fā)電機）的組合以產(chǎn)生電能。柴油壓燃式發(fā)動(dòng)機通常設計成在燃油上運行，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年全世界第一臺柴油機誕生于德國的奧格斯堡（Augsburg），是由MAN公司的創(chuàng )始人Rudolf Diesel 發(fā)
明的。柴油機的英文名字即為創(chuàng )始人的姓名 Diesel。
柴油發(fā)電機
MAN公司乃當今世界上最為專(zhuān)業(yè)的柴油機制造公司，單機容量最大可達到15000kW。是海洋船運業(yè)的主要動(dòng)力供應商。中國的大型柴油機發(fā)電廠(chǎng)亦依賴(lài)MAN公司，如廣東惠州東江電廠(chǎng)（10萬(wàn)kW）。佛山電廠(chǎng)（8萬(wàn)kW）均為MAN公司提供的機組。
世界上最早的柴油機被存放在德國國家博物館的展廳里。
結構及原理
基本結構
柴油發(fā)電機的基本結構是由柴油機和發(fā)電機組成，柴油機作動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。
柴油機的基本結構：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、軸承和飛輪等構件構成。柴油發(fā)電機的柴油機一般是單缸或多缸四行程的柴油機，下面我只說(shuō)說(shuō)單缸四行程柴油機的工作基本原理：柴油機起動(dòng)是通過(guò)人力或其它動(dòng)力轉動(dòng)柴油機曲軸使活塞在頂部密閉的氣缸中作上下往復運動(dòng)。活塞在運動(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。當活塞由上向下運動(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。活塞由下向上運動(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。活塞將要到達最頂點(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(zhù)火燃燒，形成的高壓推動(dòng)活塞向下作功，推動(dòng)曲軸旋轉，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)行程曲軸旋轉半圈。經(jīng)若干工作循環(huán)后，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速進(jìn)入工作。
直流發(fā)電機主要由發(fā)電機殼、磁極鐵芯、磁場(chǎng)線(xiàn)圈、電樞和炭刷等組成。工作發(fā)電原理：當柴油機帶動(dòng)發(fā)電機電樞旋轉時(shí)，由于發(fā)電機的磁極鐵芯存在剩磁，所以電樞線(xiàn)圈便在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)，根據電磁感應原理，由磁感應產(chǎn)生電流并經(jīng)炭刷輸出電流。
交流發(fā)電機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)為轉子）和硅鑄鐵制造并繞有多組串聯(lián)線(xiàn)圈的電樞線(xiàn)圈（稱(chēng)為定子）組成。工作發(fā)電原理：轉子由柴油機帶動(dòng)軸向切割磁力線(xiàn)，定子中交替排列的磁極在線(xiàn)圈鐵芯中形成交替的磁場(chǎng)，轉子旋轉一圈，磁通的方向和大小變換多次，由于磁場(chǎng)的變換作用，在線(xiàn)圈中將產(chǎn)生大小和方向都變化的感應電流并由定子線(xiàn)圈輸送出電流。
為了保護用電設備，并維持其正常工作，發(fā)電機發(fā)出的電流還需要調節器進(jìn)行調節控制等等。
原理
簡(jiǎn)而言之，就是柴油發(fā)電機驅動(dòng)發(fā)電機運轉。
在汽缸內，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)曲軸轉動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉。將無(wú)刷同步交流發(fā)電機與柴油發(fā)電機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油發(fā)電機的旋轉帶動(dòng)發(fā)電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會(huì )輸出感應電動(dòng)勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。
這里只描述發(fā)電機組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩定的電力輸出，還需要一系列的柴油發(fā)電機和發(fā)電機控制、保護器件和回路。
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)電機被稱(chēng)為孤島操作模式。并聯(lián)的工作發(fā)電機可以在部分負載下獲得更好的效率。用于孤立社區的主電源的孤島電廠(chǎng)通常將具有至少三個(gè)柴油發(fā)電機，其中任意兩個(gè)均被額定承載所需的負載。
發(fā)電機可以通過(guò)同步過(guò)程電連接在一起。同步涉及在將發(fā)電機連接到系統之前匹配電壓，頻率和相位。在連接之前無(wú)法同步可能會(huì )導致高短路電流或發(fā)電機或其開(kāi)關(guān)設備的磨損。同步過(guò)程可以由自動(dòng)同步模塊自動(dòng)完成，或由指導的操作員手動(dòng)完成。自動(dòng)同步器將從發(fā)電機和母線(xiàn)電壓讀取電壓，頻率和相位參數，同時(shí)通過(guò)發(fā)動(dòng)機調速器或ECM（發(fā)動(dòng)機控制模塊）調節速度。
負載可以通過(guò)負載共享在并聯(lián)運行的發(fā)電機之間共享。負載共享可以通過(guò)使用由發(fā)電機頻率控制的下降速度控制來(lái)實(shí)現，同時(shí)其不斷地調節發(fā)動(dòng)機燃料控制以將負載轉移到剩余電源或從剩余電源轉移負載。當向其燃燒系統的燃料供應增加時(shí)，柴油發(fā)電機將承擔更多的負載，而如果燃料供應減少，則釋放負載。
機組型號
柴油發(fā)動(dòng)機，發(fā)電機和各種輔助裝置（例如基座，頂蓋，聲衰減，控制系統，斷路器，夾套熱水器和起動(dòng)系統）的封裝組合被稱(chēng)為“發(fā)電機組”。
標準機組
標準機組廣泛應用于機房?jì)劝惭b的一般場(chǎng)所。機組主要由柴油機、發(fā)電機、控制系統、機座、減震裝置、冷卻系統、供油系統、和輸出保護開(kāi)關(guān)等部分組成。
防音型機組
防音型機組廣泛應用于對環(huán)境保護有特殊要求的戶(hù)外或室內需要防護降噪的場(chǎng)所，主要由標準機組、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。標準防音型機組噪聲一般在78～85dB（A），超級防音型機組噪聲一般在70～78dB（A）。超級防音型機組是在標準防音型機組的基礎上對噪聲排放采取更加嚴格的控制措施，如采用迷宮式進(jìn)排風(fēng)通道設計等來(lái)實(shí)現的。
柴油發(fā)電機
超級防音型機組一般外型尺寸都較大，制造成本也比標準防音型機組要高得多。防音型機組和超級防音型機組通常在防音罩殼外操作、保養和檢修。
露天電站
低噪聲方艙電站和集裝箱電站一般應用于對環(huán)境保護有特殊要求的戶(hù)外使用場(chǎng)所，可以直接放置在戶(hù)外露天使用，省去建造機房，同時(shí)具有機動(dòng)性強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），可以在方艙和機廂內進(jìn)行操作、保養和檢修。
車(chē)載移動(dòng)電站
車(chē)載電站廣泛應用于通信、電視轉播、高速公路、搶險、供電和軍隊等對于快速、機動(dòng)性和可靠性要求較高的電源應急場(chǎng)合。主要將機組安裝在汽車(chē)的車(chē)廂內，并可以配備電動(dòng)電纜絞盤(pán)、多路輸出插座和機械（或液壓）支腿，也可以很方便的實(shí)現多輛車(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
制造商提供詳細的安裝指南，以確保正確的功能，可靠性和低維護成本。在線(xiàn)購買(mǎi)發(fā)電機時(shí)，必須確保產(chǎn)品附帶安裝指南和產(chǎn)品描述。指南涵蓋以下內容：
尺寸和選型 - 電氣設備的典型負載，應用的預期負載
電氣因素 - 峰值負載與穩定，允許的應用
冷卻 - 發(fā)電過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機冷卻
通風(fēng) - 冷卻過(guò)程中允許氣流（設計）
燃料儲存 - 發(fā)電機以特定的使用率運行多長(cháng)時(shí)間
特定型號的噪聲 - 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)電機周?chē)沫h(huán)境
啟動(dòng)系統 - 鑰匙啟動(dòng)，拉動(dòng)啟動(dòng)，按鈕啟動(dòng)等等
機組尺寸
工廠(chǎng)
大型工業(yè)發(fā)電機從8千瓦（11千伏安）到2,000千瓦（2,500千伏安三相）復合體。 2,000 kW裝置可以安裝在12米的ISO集裝箱中，燃油箱，控制器，配電設備和作為獨立電站運行所需的所有其他設備或作為電網(wǎng)電力的備用。
主要用途
日常使用供電
盡管柴油發(fā)電機組的功率較低，但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全，便于操作和維護，所以廣泛應用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護、以及工廠(chǎng)、企業(yè)、醫院等部門(mén)。
應急電源
柴油發(fā)電機組用于沒(méi)有連接到電網(wǎng)的地方，或者在電網(wǎng)故障時(shí)用作應急電源，以及用于更復雜的應用，例如峰值跳閘，電網(wǎng)支持和電網(wǎng)輸出。
發(fā)展方向
發(fā)電機組肩負著(zhù)為國民經(jīng)濟以及人民生活用電提供發(fā)電成套設備的重任，所以它在很長(cháng)一段時(shí)間內還會(huì )占據著(zhù)很重要的位置。而伴隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步社會(huì )的發(fā)展，原有的那種發(fā)電機組笨重、耗油高、噪音大、尾氣污染嚴重，顯然已經(jīng)不適合社會(huì )的需要。所以未來(lái)發(fā)電機組的發(fā)展方向應該是節能、環(huán)保、輕型化、小型化、美觀(guān)大方。這樣才能發(fā)揮出發(fā)電機組的潛在優(yōu)勢。
前沿應用
在獨立交流微網(wǎng)系統內，柴油發(fā)電機和電池儲能之間的協(xié)調控制是保證系統穩定運行的關(guān)鍵。利用電池儲能的快速響應特性，提出了柴油發(fā)電機和儲能電池的協(xié)調控制方法。柴油發(fā)電機作為主電源時(shí)，通過(guò)在儲能系統傳統下垂控制中引入輔助功率控制信號，防止柴油機長(cháng)時(shí)過(guò)流引起的系統崩潰，提高了系統穩定性。針對微網(wǎng)內主電源從儲能系統轉為柴油發(fā)電機或者從柴油發(fā)電機轉為儲能系統時(shí)的短時(shí)停電問(wèn)題，提出了柴油發(fā)電機和儲能電池雙主電源的無(wú)縫切換控制策略。
2、船舶柴油發(fā)電機組的建模與運行仿真研究
船舶柴油發(fā)電機組的運行過(guò)程是電站運行的重要組成部分。并聯(lián)運行的柴油發(fā)電機組數量決定了船舶電站的容量。并聯(lián)運行的穩定性與船舶電站的穩定性密切相關(guān)。建立能準確反映柴油發(fā)電機組運行的數學(xué)模型對電站的運行控制、仿真和性能分析都具有重要意義。柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行過(guò)程的研究涉及到柴油發(fā)電機的模型、并聯(lián)運行控制模型、電力負荷模型等的建立。其中，柴油發(fā)電機模型盡管存在一些不同的建模方法，但大多數僅限于單臺模型仿真。以柴油發(fā)電機模型為核心，建立多臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行的數學(xué)模型。以“育鯤”輪的船舶電站為參考對象，分別建立了柴油發(fā)電機模型、電力負荷模型，并聯(lián)運行控制系統模型。
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