系列柴油機及發(fā)電機組介紹.ppt

2019/6/21,1,濟柴190系列柴油機及發(fā)電機組電氣部分簡介,徐利民 2008、04、15,一、前言 二、概述 三、柴油機 四、發(fā)電機 五、控制屏 六、柴油發(fā)電機組 七、 電站 八、 油田用長沖程發(fā)電機組 九、油田、井隊常見問題,2019/6/21,2,一、前言,熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)和同行到我廠考察和交流！,2019/6/21,3,二、概述 1各種柴油機的主要結(jié)構(gòu)原理基本相同,作為內(nèi)燃機行業(yè)的一種，柴油機歷經(jīng)百余年的發(fā)展，在工作原理和制造理論等方面早已趨于成熟。目前各種柴油機的主要區(qū)別就在于為達到更高的經(jīng)濟性、環(huán)保排放和控制精度要求，以及隱含著的技術(shù)壁壘等方面的原因，而做出的一系列工作-或者說實現(xiàn)的程度和手段方面，有細微差別。 濟柴190系列柴油機及柴油發(fā)電機組在各類市場上得到了廣泛應(yīng)用。 同其它機械一樣， 190柴油機及柴油發(fā)電機組都是按照國內(nèi)和國際上一系列相關(guān)行業(yè)標準的規(guī)定，為適應(yīng)某種用途和工況而設(shè)計制造的產(chǎn)品。理解了制訂這些參照標準的真正意義和產(chǎn)品的發(fā)展歷程，也就可以很輕松的判定產(chǎn)品的優(yōu)劣，達到更好的了解、使用、維護保養(yǎng)和故障修理的目的。 下面我們撇開手中的教材，簡單聊一下柴油機、發(fā)電機 以及柴油發(fā)電機組的一些情況。,2019/6/21,4,二、概述2對機組的要求,柴油發(fā)電機組是用來為各類用電負載供電和服務(wù)的。因此，對機組性能的要求，也就是滿足各類負載系統(tǒng)能夠正常工作的條件所決定的。 包括油田在內(nèi)的現(xiàn)代負載，除照明等生活用電外，多數(shù)為電動機和各類控制系統(tǒng)，他們對電壓和頻率都有穩(wěn)定和波動盡量小的嚴格要求。 例如電動機（其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速乘以（1減轉(zhuǎn)差率），一般為同步轉(zhuǎn)速的9697%左右），n=60f/p，頻率即柴油機轉(zhuǎn)速，其變化直接影響負載轉(zhuǎn)速波動）； （M=P/=CeI2COS、 E=Cen），電壓變化因為（U=IR），直接影響電動機負載的輸出轉(zhuǎn)矩變化， （發(fā)電機電壓勵磁電流）需要調(diào)整勵磁電流來快速響應(yīng)，從而穩(wěn)定電壓，進而穩(wěn)定輸出轉(zhuǎn)矩。 綜上，發(fā)電機組的要求主要就是是穩(wěn)定柴油機轉(zhuǎn)速（頻率）和發(fā)電機電壓。,2019/6/21,5,三、柴油機 1怎樣調(diào)速,如果把柴油機概念簡化，可以把它看作以下模式： 在一個相對密閉的汽缸內(nèi)，把適量的柴油和一定量的空氣充分混合，然后壓縮到燃點溫度后（冰箱、空調(diào)原理，壓縮生溫），混合氣爆燃、膨脹，推動活塞向前運動做功，再由曲柄連桿機構(gòu)將活塞的直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動（縫紉機），進一步形成周而復(fù)始的工作狀態(tài)，持續(xù)帶動外部負載工作。 在這個過程中，如果混合比合適，柴油多，產(chǎn)生的氣體和熱量也就多，推動活塞的力量也就越大，在外部阻力一定的情況下，機構(gòu)運動速度將變得越來越快；當(dāng)外部負荷變少、阻力變小的情況下，也產(chǎn)生同樣的效果。反之，亦然（上下坡推車） 。而如果混合比不合適時，便會產(chǎn)生燃燒不充分或者不能可靠點燃的情況。所以現(xiàn)代柴油機圍繞以上過程，進行了大量改進工作：圍繞前者，也就是提高“調(diào)速”精度和系統(tǒng)反應(yīng)速度，從而滿足那些對轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性和反應(yīng)快速性方面有要求的負載。針對混合比問題，除了采取增壓充氣技術(shù)外，又增加了檢測空燃比變化的閉環(huán)控制回路，以雙向控制進油和進氣量，提高經(jīng)濟性和排放等指標。 通過簡化的柴油機概念，我們可以知道：柴油機的調(diào)速可以通過兩種途徑-改變負載或者 改變?nèi)加土?當(dāng)然，用惡劣的空燃比 也能使轉(zhuǎn)速改變，但是 那不是我們這次討論的合適話題。 柴油機應(yīng)該為不可控的負載服務(wù)，所以我們說的調(diào)速也就只能通過油量來調(diào)節(jié)了。,2019/6/21,6,三、柴油機 2調(diào)速裝置種類,柴油機方面與電有關(guān)的部分主要有： 1、儀表監(jiān)控、保護、操縱等裝置（略） 2、調(diào)速裝置 柴油機的調(diào)速裝置是柴油機的重要裝置。柴油機的負荷是隨時變化的，在負荷變化時，尤其是突然變化時，必須保持柴油機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不得出現(xiàn)飛車或停車事故。對于發(fā)電機組用柴油機來說，由于有同步轉(zhuǎn)速的要求，對其調(diào)速特性要求更高。 190柴油機的調(diào)速器主要有三種： a、機械離心式調(diào)速器：靠飛鐵轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力和調(diào)速彈簧的張力動態(tài)平衡來保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。該種調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單，管理比較方便，但是靈敏度和調(diào)節(jié)特性較差； b、液壓調(diào)速器：利用飛鐵的離心力來控制一個“導(dǎo)閥”，再由 “導(dǎo)閥”來控制液壓油的流向，通過油壓來驅(qū)動調(diào)速機構(gòu)增減油門，控制轉(zhuǎn)速。該種調(diào)速器輸出扭矩大，特性和靈敏度比a好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護管理技術(shù)水平要求高。 c、電子調(diào)速器：相對較先進，可接受轉(zhuǎn)速和功率信號，通過電子線路分析比較輸出調(diào)節(jié)信號來控制轉(zhuǎn)速。電子調(diào)速器調(diào)速精度高，靈敏度也高，但需要電源，有些元器件可靠性稍差。,2019/6/21,7,三、柴油機 3調(diào)速指標,柴油機的調(diào)速特性要求： 為了保證負載運行工況平穩(wěn)，或者得到更好的供電品質(zhì)，一般對柴油機有如下要求（靜態(tài)和動態(tài)）： a、轉(zhuǎn)速波動率（靜態(tài)） b、穩(wěn)態(tài)調(diào)速率（靜態(tài)） c、瞬態(tài)調(diào)速率（動態(tài)） d、恢復(fù)時間（動態(tài)） e、調(diào)速特性的不靈敏度 a反映了控制精度要求；b則是為了滿足多臺并車時有功功率分配差度要求；cd反映負荷突變后轉(zhuǎn)速快速恢復(fù)能力；e則是由于調(diào)速系統(tǒng)的機械部分存在一定的間隙，運動時有阻力、慣性以及其它原因，存在一個不起作用的呆滯區(qū)（一般要求小于1.52%)。,2019/6/21,8,附：柴油機幾種不正確做法,高速低用：購買額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分的柴油機在1200-1300r/min-下應(yīng)用。由于降速后調(diào)整參數(shù)不是最佳，故性能和可靠性均下降。A12V190ZL,G12V190ZL在1300r/min時比A12V190ZL-3，G12V190ZL (1300r/min)扭矩、功率相近，但排溫高2535，油耗率高23g/kwh，爆壓也高. 油量高了好：竄油，機油耗高，阻力大。油封易漏油。 油壓高了好：機油秏高，磨擦功大、易漏油。 油溫低了好：磨擦功大，機械效率低，潤滑不良。 水溫低了好：熱效/率低，油耗依，磨損大，易穴蝕 怠速保溫：費油，磨損大，結(jié)炭.污堵 新車必須磨合48小時：費油，磨損大，結(jié)炭.污堵,2019/6/21,9,四、發(fā)電機1原理及基本結(jié)構(gòu)類型,與190柴油機配套過的發(fā)電機很多，我們一般選用國內(nèi)比較優(yōu)質(zhì)的專業(yè)廠家產(chǎn)品，國外產(chǎn)品也配套了不少。 發(fā)電機就是一種能將機械能轉(zhuǎn)化成電能的機械。其原理可以下列兩個公式說明： E=Cen=BLv n=60f/p M=P/=CeI2COS 公式2確定了柴油機的同步轉(zhuǎn)速；這樣，從公式1可看出，對于加工好了的一臺發(fā)電機來說，調(diào)壓也就是調(diào)節(jié)勵磁電流。 發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)就是供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組直流電的電源系統(tǒng)，決定了工作的可靠性、穩(wěn)定性和供電品質(zhì)。 交流發(fā)電機基本結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁場式兩種。因為前者發(fā)出的電能不易引出（碳刷、滑環(huán)），所以目前除了小型發(fā)電機外，一般電機都采用旋轉(zhuǎn)磁場式（我們采用的發(fā)電機都是這種）。,2019/6/21,10,四、發(fā)電機2發(fā)電機勵磁系統(tǒng)發(fā)展歷程,發(fā)電機勵磁系統(tǒng)歷史 早期發(fā)電機采用過同軸直流發(fā)電機供電，但負載變化后電壓也變，一般用人工通過修正勵磁發(fā)電機電流（磁場回路電阻）來穩(wěn)壓；后來先后出現(xiàn)碳阻式調(diào)壓（利用輸出電壓的變化來影響磁場回路中碳阻變阻器的機械壓力），以替代人工；磁放大式勵磁調(diào)節(jié)器（含相復(fù)勵和電壓校正器兩部分，具有2倍以上強勵能力）；不可控和可控相復(fù)勵裝置（用輸出電壓和負荷電流作為勵磁電源，也稱為自勵恒壓裝置；三次諧波是利用氣隙磁場中的三次諧波功率作為勵磁能源，一般在定子上加裝獨立諧波繞組，產(chǎn)生150Hz交流勵磁電源（動態(tài)響應(yīng)好，強勵能力強：當(dāng)短路或啟動大電機時，定子的暫態(tài)電流感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組上，產(chǎn)生一突增的感應(yīng)電流，從而勵磁電流立即上升，瞬態(tài)電壓變化率,2019/6/21,11,四、發(fā)電機3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)歷程,?。驗橛休^強諧波存在，波形不好，且調(diào)壓率受材料、工藝影響一般較高，從而并聯(lián)不好；無刷勵磁：通過加裝勵磁發(fā)電機環(huán)節(jié)，取消了碳刷、滑環(huán)環(huán)節(jié)，提高了可靠性，減小維修量（一般含AVR或DVR，包括測量比較、控制放大、勵磁調(diào)節(jié)等控制單元，對勵磁能量加以控制，以達到穩(wěn)壓目的），缺點是軸身加長滅磁較慢，對整流元件要求高等。,2019/6/21,12,四、發(fā)電機4發(fā)電機性能指標,發(fā)電機性能指標 同柴油機指標對應(yīng)，發(fā)電機主要指標： a、電壓波動率（靜態(tài)） b、穩(wěn)態(tài)調(diào)壓率（靜態(tài)） c、瞬態(tài)調(diào)壓率（動態(tài)） d、恢復(fù)時間（動態(tài)）,2019/6/21,13,四、發(fā)電機4,2019/6/21,14,五、控制屏1主要功能,控制屏功能 柴油發(fā)電機組主要由柴油機、發(fā)電機和控制屏組成。 控制屏主要功能： a、主開關(guān)、隔離開關(guān)等電能輸送環(huán)節(jié)的重要配電環(huán)節(jié)； b、發(fā)電機的保護（短路、過流、欠壓、逆功率、熱保護等） c、發(fā)電機的測量、監(jiān)視儀表； d、發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)； e、同期測量、控制（調(diào)速、調(diào)壓等）； f、柴油機異地遙控操作、電子調(diào)速器等部件安裝； g、柴油機安全保護、運行狀態(tài)預(yù)告及故障報警等； h、自動化機組的自動控制裝置（以前多用分立元器件，現(xiàn)在多用成套模塊控制系統(tǒng)）。,2019/6/21,15,五、控制屏2各種產(chǎn)品的主要區(qū)別,除了功率和自動化程度不同外，多數(shù)控制屏主要功能都基本一致。其主要區(qū)別在于實現(xiàn)的產(chǎn)品有所不同，例如：廠家、型號、集成還是分立元件、產(chǎn)品先進程度等。但是在電路圖中一般都能找到相應(yīng)的功能單元（結(jié)合具體圖紙）。,2019/6/21,16,五、控制屏3控制屏常見故障,1. 儀表失常 故障原因 排除方法 1）儀表損壞 更換同型號規(guī)格的儀表 2）發(fā)電機至控制屏上回路相序接錯 檢查相序接線 3）儀表回路接線錯誤或接點脫落 檢查接線 4）、互感器損壞 更換同規(guī)格互感器 2報警失常 故障原因 排除方法 1）溫度壓力等傳感器損壞 更換同型號規(guī)格傳感器 2）傳感器接線開路，或與其它導(dǎo)線搭接 檢查傳感器接線 3）電笛損壞 檢查線路，并更換同規(guī)格電笛 4）報警用繼電器損壞 檢查繼電器線路，并更換繼電器,2019/6/21,17,五、控制屏4控制屏常見故障分析,3 主開關(guān)合不上閘 故障原因 排除方法 1外電路短路 消除短路點 2合閘電磁鐵接線開路或線圈燒壞 檢查接線或更換電磁鐵 3 主開關(guān)機械故障 修理故障點 4 主開關(guān)控制回路熔斷器熔斷 更換同規(guī)格熔斷器，同時檢查是否有短路 5 負載過重或相序接錯，出現(xiàn)逆功率 減少負載或檢查相序 4 主開關(guān)不掉閘 故障原因 排除方法 1 分閘按鈕接線脫落，跳閘繼電器不動作 檢查分閘按鈕接線及跳閘繼電器 2 勵磁線圈開路或燒壞 檢查接線或更換勵磁線圈 3 主開關(guān)機械部分分閘不靈 檢修機械部分故障 5. 主開關(guān)跳閘 故障原因 排除方法 1 發(fā)電機負荷回路有短路點，分路保護失靈 找出短路點，并排除 2 發(fā)電機內(nèi)部進水受潮，絕緣電阻下降而短路 檢查絕緣電阻，如小于2兆歐應(yīng)進行烘干 3 發(fā)電機過載 撤出部分載荷，使之在額定范圍內(nèi),2019/6/21,18,六、柴油發(fā)電機組1組成及設(shè)計制造依據(jù),柴油發(fā)電機組主要由柴油機、發(fā)電機和控制屏組成。主要參照標準為GB2820-XX，性能指標也就是柴油機和發(fā)電機指標的綜合。但是單純有好的柴油機和發(fā)電機并不一定能夠配套出好的機組，關(guān)鍵是各種匹配合理。 一套機組設(shè)計制造出來后，還要經(jīng)過嚴格的出廠試驗，才能交到用戶手中。而用戶好的管理維護也是決定機組故障率、使用壽命的關(guān)鍵。,2019/6/21,19,六、柴油發(fā)電機組2保護參數(shù),發(fā)動機 超速 大于或等于112% 聲光報警 大于115% 聲光報警、緊急停車并分閘 油壓低 小于0.2MPa 聲光報警、緊急停車并分閘 水溫高 大于85 聲光報警 油溫高 大于90 聲光報警 發(fā)電機 過電流 大于115%IO 聲光報警、分閘 逆功率 大于10%Pe 聲光報警、分閘 欠壓 小于82%Ue 聲光報警、分閘 欠頻 小于82%fe 聲光報警、分閘,2019/6/21,20,用途決定產(chǎn)品。一般柴油發(fā)電機組都是多臺并聯(lián)組成小型電 站使用，這樣可以合理搭配使用，既保證總?cè)萘繚M足要求，又能使每臺機組基本運行在額定工況附近，在經(jīng)濟性和可靠性等方面有了很大提高。下面簡單聊一下柴油電站情況。 （一）柴油電站的優(yōu)缺點和常用分類 柴油電站是以柴油機為動力的工頻同步發(fā)電機組組成的電站。 優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率高、燃料儲存容易、占地小、能夠快速起動供電等優(yōu)點，適用于負荷波動較大的電站。 缺點是：發(fā)電成本高，機組單機容量小、運行磨損大、檢修頻繁、壽命短，噪音、油霧、振動偏大，對周圍環(huán)境和人員有不利影響等。,七、 電站1簡介,2019/6/21,21,七、 電站2簡介,（二）分類 按使用場合不同，一般可分為船用和陸用兩大類： 船用機組一般供給各種照明、儀表、通風(fēng)、給水、控制等輔助動力設(shè)備用電。冷卻系統(tǒng)直接從江河湖海中取水進行機組冷卻。 陸用機組一般用做臨時供電設(shè)備，有的可以設(shè)計成可移動式的，更多的則是固定安裝，用做常用或備用的供電設(shè)備。 按運行和使用情況不同，大致可分為應(yīng)急電站和基本電站兩類。 應(yīng)急電站的連續(xù)供電時間短，一般不超過12h，平時保持準備運行狀態(tài)，一旦工程的常用電源故障斷電后，機組迅速起動運行保證應(yīng)急負荷的連續(xù)供電。 基本電站又分為兩類：一類要求長期運行供電；另一類，如軍事設(shè)施、通訊、電臺等，平時作為備用電源，當(dāng)常用電源故障或被破壞后，就要長期連續(xù)運行，不間斷供電。,2019/6/21,22,七、 電站3特殊裝置,（三）控制裝置 同機組控制裝置一樣，整合柴油機、發(fā)電機單機控制和自動并車、調(diào)頻調(diào)載控制等可以做成電站自動控制裝置，來自動管理各臺機組的起停、并機、負荷分配轉(zhuǎn)移等，有很多廠家都做：如英國深海（Deep Sea）等，我廠產(chǎn)品也多有應(yīng)用（油田除氣機外，應(yīng)用不多）。,2019/6/21,23,八、 油田用長沖程發(fā)電機組,（一）柴