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1、发电机的结构和工作原理 一 燃气发电机的结构和工作原理 1 发动机的定义 发动机是一种将燃料的热能转换为机械能输出的动力装置 2 发电机的定义 发电机是一种将机械能转换为电能输出的动力装置 3 发电机组的定义 发电机组是一种将燃料的热能转换为电能输出的动力装置 发电机组的定义 发动机的工作循环 发动机每一个气缸的工作循环 都是由吸气 压缩 作功 排气四个冲程组成的 发动机每一个气缸完成一个完整的工作循环 活塞往复运动两次 曲轴旋转两周 1 冲程分析 1 吸气冲程排气门关闭 进气门打开 可燃气体由进气道经气门进入气缸 活塞由上止点运动到下止点 通过连杆的带动 曲轴 飞轮 齿圈 旋转半圈 2 压缩
2、冲程排气门关闭 进气门关闭 活塞由下止点运动到上止点 将可燃气体压缩 通过连杆的带动 曲轴 飞轮 齿圈 旋转半圈 3 做功冲程进气门关闭 排气门关闭 火花塞点火 气缸内的可燃气体被点燃 产生高温高压 推动活塞由上止点运动到下止点 此时 燃料的化学能被释放 燃料作功 通过连杆的带动 曲轴 飞轮 齿圈 旋转半圈 4 排气冲程进气门关闭 排气门打开 活塞由下止点运动到上止点 将气缸内可燃气体燃烧后产生的废气推出 通过连杆的带动 曲轴 飞轮 齿圈 旋转半圈 2 常用术语 1 工作循环 由进气 压缩 作功和排气四个工作过程组成的封闭循环 只有周而复始地进行这些过程 内燃机才能持续地作功 2 上 下止点
3、活塞顶离曲轴回转中心最远处 即活塞最高位置 称为上止点 活塞顶离曲轴回转中心最近处 即活塞最低点 称为下止点 在上 下止点处 活塞的运动速度为零 3 曲柄半径 曲轴的回转半径R 4 活塞行程 上 下止点间的距离S S 2R 5 气缸工作容积 活塞从上止点到下止点所扫过的容积Vh 6 燃烧室容积 活塞位于上止点时活塞顶面以上与气缸盖底面以下之间形成的容积Vc 7 气缸总容积 气缸工作容积和燃烧室容积之和Va Va Vc Vh 8 压缩比 气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值 即气缸总容积与燃烧室容积之比 压缩比是发动机中一个非常重要的概念 它表示了气体的压缩程度 式中 Va 气缸总容积 Vh
4、 气缸工作容积 Vc 燃烧室容积 9 发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和VL VL Vh I其中 Vh 气缸工作容积 I 气缸数目 二 12V190系列燃气机的构造 曲柄连杆机构 配气机构 供给系统 润滑系统 冷却系统 点火系统 起动系统 12V190系列燃气机由两大机构和六大系统组成 电子调速系统 1 曲柄连杆机构 1 作用 曲柄连杆机构是发动机的主要运动件 其功能是将气缸中混合气燃烧释放出的热能转换为机械能 2 构成 1 曲轴 2 活塞连杆 3 减振器 4 连接器 5 飞轮 曲轴是用优质合金钢全纤维挤压锻造而成 轴颈表面精加工后经氮化处理 具有较高的疲劳强度和耐磨性 主轴颈和连杆轴
5、颈均为中空结构 其两端均用油堵密封 每个曲柄臂中间加工有油道 将主轴颈和连杆轴颈连通在一起 构成曲轴内部油道 曲轴部件作为一高速旋转运动件 在装配好后必须进行动平衡调试 其不平衡度误差控制在150g cm之内 调试合格后 每块平衡块侧面和相应位置曲柄臂上 分别打有装配标记 使用中一般情况下不要拆动平衡块 若确需拆装 必需按相应标记位置安装 不得随意调换 连杆轴颈 主轴颈 平衡块 油堵 1 气环 3道 2 组合油环 1道 3 活塞4 活塞销5 挡圈6 定位销7 连杆盖8 连杆轴瓦 上瓦 下瓦 9 连杆螺栓10 连杆螺母11 连杆体12 小头衬套 每个活塞上共有4道环 其中3道气环 1道油环 安装
6、活塞环时应注意带标记一侧应朝向活塞顶 活塞连杆组在装配时采用热装法 即 将活塞放入烘箱均匀加热到150 170 取出后 将连杆小头插入活塞中间开裆处 使连杆小头孔与活塞销座孔对正 迅速将活塞销推入 在电站现场装配或拆卸活塞连杆组时 可用机油代替烘箱将活塞连杆组加热 活塞自身有无方向性 连杆体上贯通连杆大 小头有一长油孔 因此 活塞连杆组有方向性 活塞连杆组向气缸套内复装时 面向发动机输出端 飞轮 连杆上长油孔应位于右侧 即 长油孔应迎着曲轴旋转方向 使发动机内部润滑油路畅通 活塞连杆组的安装方向 面向输出端 如下表 为便于使用过程中从机体观察盖处拆装活塞连杆部件 连杆两侧四个螺栓安装方向相反
7、即 一侧螺栓朝下 另一侧螺栓朝上 面向输出端 靠近V型夹角内侧的连杆螺栓均朝下 输出端 自由端 连杆螺母是自锁型 上端铣有几道窄槽 利用其弹性作用 防止螺母自行松脱 连杆螺栓应按照50 120 245 265N m的扭紧力矩 分三次均匀旋紧 连杆上 下瓦不可互换 上瓦内表面是光滑的 加工有一圆油孔 下瓦内表面加工有油槽 上 下瓦一侧各有一个定位唇 安装时应对正 2 减振器的位置发动机自由端装有硅油阻尼减振器 2 减振器的作用对曲轴的扭转振动产生一定阻尼 控制曲轴扭振振幅在允许范围内 减振器 减振器在曲轴上的安装位置 减振器结构图 3 减振器的结构 4 减振器的使用维护注意事项 1 注意保护减振
8、器外壳 防止磕碰变形 2 经常检查减振器壳体与盖板结合处有无硅油泄露现象 硅油为粘度很大的透明胶状物 3 当发现有硅油泄漏现象或外壳被磕碰变形时 则应及时拆检 4 正常使用情况下不需要进行保养 2 配气机构及进排气系统 1 配气机构的作用 驱动气缸盖上气门摇臂 控制进 排气门的开启与关闭 保证新鲜空气及时充入气缸 并将燃烧后的废气及时排出 2 配气机构的构造 1 气门 2 气门导管 3 气门弹簧 4 拨叉 5 摇臂横桥 6 横桥调整螺钉 7 摇臂调整螺钉 8 气门摇臂 9 挺杆 10 滚轮摇臂 11 摇臂轴 12 凸轮轴 配气机构工作示意图 配气机构工作示意图 发动机的配气机构能够控制发动机的
9、进气过程和排气过程 其工作过程为 曲轴通过齿轮的传动 带动凸轮轴运转 当凸轮轴上的凸轮凸尖和滚轮摇臂接触时 滚轮摇臂带动挺杆上移 将力传递给气门摇臂 气门摇臂下压摇臂横桥 摇臂横桥克服气门弹簧弹力 气门弹簧压缩 迫使两个进气门 或排气门 同时打开 当凸轮轴上的凸轮凸尖脱离和滚轮摇臂接触时 气门在弹簧的弹力作用下恢复到关闭状态 1 凸轮轴凸轮轴由前段凸轮轴和后段凸轮轴两部分组成 两轴通过锥度过盈配合连接在一起 并用销钉固牢 所有凸轮及轴颈表面均经高频淬火 具有较高的硬度和耐磨性 凸轮轴所有支承轴颈表面 均由机体内部润滑油路进行润滑 各凸轮表面通过滚轮摇臂处流出的机油润滑 2 滚轮摇臂组件 滚轮摇
10、臂轴 带油槽的中空圆柱轴 由三段完全相同的轴组成 每段轴的两端由螺堵将中空油道密封 轴的中部有油孔 由主油道送来的机油 沿孔进入轴的空腔内 又通过各滚轮摇臂所对应的油孔 将机油送往各滚轮摇臂 齿轮系的主要作用是将曲轴的旋转运动 按一定的方向和传动比 传递到发动机各辅助系统 用以驱动凸轮轴 机油泵 水泵 磁电机等附件工作 天然气发动机进 排气系统工作流程图 空气滤清器使用不当 保养不及时 会造成滤清器过早损坏 并导致活塞和气缸套磨损加剧 特别是当空气滤清器污堵严重 阻力过大时 会造成增压器漏油 发动机排温升高 功率下降 机油耗量增加等故障 因此 空气滤清器的正确使用与维护 直接影响发动机的使用寿
11、命 1 空气滤清器空气滤清器有普通型和沙漠型两种 不同类型的机组选配不同类型的空气滤清器 2 电动蝶阀 电磁阀 电磁阀为防爆型 与保护装置相连 在系统中起着重要的安全防护作用 其使用方法如下 1 当直流24V电源接通后 吸起铁心 开启活塞 阀门打开 当电源被切断时 活塞及铁芯由于重力而下落 从而关闭阀门 2 当发动机超速或机油压力低报警时 电磁阀将自动断电 关闭 3 当发动机运转出现故障或机房出现危险情况时 可人工将电磁阀断电 关闭 从而起到切断燃气 紧急停机的目的 3 电控混合器混合器是发动机的核心部件之一 其主要作用是 控制混合气进入发动机的量 以适应负荷的变化 保证燃气和空气混合均匀 控
12、制混合气的浓度 以满足燃烧和发动机性能的要求 1 真空膜片混合器 6 增压器涡轮增压器是利用发动机排出的废气量 驱动涡轮旋转 带动同轴的增压叶轮高速旋转 将气体经过扩压 送到发动机的气缸 增加了气缸的冲气量 来提高发动机的功率 增压器在高速 高温 下工作 涡轮进口温度可高达650 左右 标定转速27500r min 使用中特别注意做好维护保养工作 1 新启用或维修后的增压器 装机前应用手拨动转子检查转子转动情况 正常情况下 转子应轻快 灵活 无卡滞和异常声响 2 接好润滑管路 保持润滑油路畅通 采用浮动轴承 对润滑油要求较高 正常工作时 机油压力应保持在300 500kPa之间 发动机怠速时
13、增压器的进油压力应不低于80kPa 3 发动机启动后 注意观察增压器进油口压力 3秒内必须有压力显示 否则增压器因缺少润滑油而烧坏 4 增压器涡轮壳为高温部位 操作人员应注意避免高温烫伤 5 调压阀的调节 逆时针旋转 压力减小 顺时针旋转 压力增大 3 润滑系统 2020 4 2 1 功用 向发动机各摩擦表面提供充足的润滑油 机油 以减少其磨损 保证其正常工作 同时 还具有冷却 清洁 密封 防蚀的作用 1 减摩作用 减轻零件表面之间摩擦 减少零件的磨损和摩擦功率损失 2 冷却作用 通过润滑油的循环过程 带走零件所吸收的部分热量 3 清洁作用 润滑油循环过程中不断带走因零件损失所产生的金属细屑和
14、其他杂质 4 密封作用 利用润滑油的粘性 附着零件表面 从而提高零件的密封效果 5 防锈作用 润滑油附着零件表面 防止运动零件表面与水分 空气接触而发生氧化 2 润滑方式及相关参数 采用压力润滑和飞溅润滑相结合的润滑方式 机油泵压力 784kPa主油道压力为0 4 0 8MPa 增压器正常工作油压 0 3 0 5MPa 3 机油泵 机油泵支架机组内机油分为 小循环 和 大循环 小循环机油泵1把机油压送到机油泵支架出口1 机油从机体左侧 面向输出端 经离心滤清器管将机油送入离心滤清器内 机油经滤清器净化后 仍流回油底壳内 大循环机油泵2把机油压送到机油泵支架出口2从机体右侧经单向减压阀 流过机油
15、冷却器 机油滤清器 然后经机体油道进入主油道内 进入主油道的机油通过机体内部油道分别送到曲轴主轴承 凸轮轴轴承 摇臂轴轴承和气缸盖上的气门机构 4 离心滤清器工作原理 机油经管接4和转子中间孔道进入密闭的转子组内腔 在一定的机油压力作用下 充满转子组内腔的机油经集油管从底部喷嘴上的小孔高速喷出 由于喷射的反作用力矩作用 使转子组带动内部机油高速旋转 在离心力的作用下 机油中的杂质被甩向转子体内部 而清洁的机油则不断地经喷孔喷出 流回油底壳 电动预供油泵 手动预供油泵 预供油泵 1 预供油泵有两个 电动预供油泵 手动预供油泵预供油泵的作用 在发动机起动前向系统内预供机油 以保证各摩擦面在起动过程
16、中得到必要的润滑 启动前 预供油压力达到0 2MPa以上方可启动 注意 为延长预供油泵的使用寿命 预供油时最好是手动 电动相结合 即 先手动泵油 再电动泵油 电动预供油泵连续工作时间不宜过长 防止烧坏电机 机油滤清器 旁通阀 滤前油压引压管 增压器油管 机组进口油压 机油滤清器采用纸质滤芯 内装有5个滤芯 6个密封圈 设有1个管接头 与增压器进油管相连 将机油送往增压器0 3 0 8MPa 虑前 进油压正常值为0 4 0 8MPa 低于0 2MPa自动停车 设有1个旁通阀 当机油滤芯污堵严重时 滤前 滤后机油压力差值达到196KPa时 旁通阀自动打开 使机油不经过滤芯过滤直接送往主油道 长时间使用会造成机组部件磨损严重 4 冷却系统 2020 4 2 1 冷却系统组成冷却系统主要由水泵 机油冷却器 中冷器 热交换器 或散热器 和冷却管系组成 2 冷却系统分类12V190系列燃气机一般采用双循环冷却系统 分 高温冷却循环系统 和 低温冷却循环系统 两类 高温冷却循环系统用来冷却在高温区工作的零部件 机体 缸套 缸盖 低温冷却循环系统用来冷却在低温区工作的零部件 中冷器 机油冷却器 开式循
