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发电机的进、排气系统的作用是什么?
进气系统的作用是保证柴油发电机的各气缸在工作时得到充足的新鲜空气和排出燃烧室内燃烧后形成的废气。进排气系统主要由空气滤清器、进气管、排气管、消声器、气缸盖进气道及气缸盖排气道等组成。另外为了提高柴油发电机的输出功率,增压柴油发电机装有增压器,高级增压系统中还装有中冷器等。柴油发电机进、排气系统的结构。本文主要介绍防爆型柴油发电机组的进气和排气系统结构及作用。
一、进气系统
防爆型柴油发电机进气系统由进气管、进气阻火栅栏,空气关断阀及空气滤清器等组成。
1、进气阻火栅栏构造为叠片式,由多块1.2mm厚,51mm宽的不锈钢板叠加在一起制成的一组栅栏,栅栏片与片的间隙≤0.5mm专为熄灭火焰之用。是为了防止柴油机气缸内可能返回的火焰直接通向大气、火焰经它熄灭,不至引燃工作环境的易燃气。为了保证柴油机有足够的进气量,应经常清理栅栏的表面和间隙间的杂质。清理时应保证栅栏间隙不被破坏。空气关断阀是为了而设置的,在柴油机发生“飞车”现象时,用作紧急停车用。在空气关断阀关闭状态下进气被完全切断,在5~10秒内,柴油机即可停止运转。在正常工作状况停机时,要使用停机开关,严禁使用空气关断阀停机。
2、空气滤清器
空气滤清器的作用是滤除掉空气中的杂,以保证清洁的空气进人气缸内。否则会导致气缸套和活塞组零件早期磨损,缩短柴油发电机的使用受命,空气滤清器一般又分为干式滤清器和湿式滤清器。
纸质干式空气滤清器的结构。它不需要加注机油,即可将空气中的杂质滤除,其原理是通过改变空气流动方向或使空气穿过具有微孔的滤芯,以达到净化空气的目的。干式空气滤清器的滤芯一般有金属网状滤芯和纸质滤芯两种。这两种滤芯一般使用150h后,需要滤芯中的杂质。金属网状漶芯取出后应放在汽油中清洗,并用压缩空气吹干。纸质滤芯取出后,一般用手或木棒轻轻敲击其端面,使其吸附在滤芯上的灰尘和杂质脱落。
湿式滤清器壳的底部放置了一定量的机油,其日的是利用机油的黏性吸附进人气缸中空气的灰尘和杂质。目前,进口和国产柴油发电机较多采用的是湿式空气滤清器。
湿式空气滤清器的结构。湿式空气滤清器滤芯所吸附灰尘和杂质较多时,一般可将滤芯放置在汽油中清洗并用压缩空气吹干。更换机油后,再把吹干的滤芯装人空气滤清器。
3、进气管
进气管的作用就是按照柴油机的工作次序,分别供给各缸充足的新鲜空气。进气管一般是用铸铁或铝合金铸造,如图1所示。进气管和排气管分别安装在气缸盖的两侧,如果在一侧装配,会使排气管的高温传给进气管,造成进人气缸内的空气密度减小,影响进气量。同时,为了减小空气的流通阻力,进气管内壁一般要做的比较平整和光滑。
图1 四缸机进气管
二、 排气系统
防爆型排气系统由水夹层排气管、水夹层弯管、水夹层波纹管、废气处理箱和排气阻火栅栏以及补水箱等组成。
1、废气处理箱(如2所示)
(1) 水夹层排气管、水夹层弯管和水夹层波纹管,水夹层中的水作为冷却液与柴油机冷却系统联通封闭循环冷却,保证排气管表面温度不超150℃。各部件之间在连接处通过橡胶软管将各水夹层联通,使水夹层形成了一个通畅的循环水路。水夹层波纹管位于柴油机和废气处理箱之间,主要起减震的作用。
(2) 废气处理箱内有排气阻火栅栏、水浴箱和膨胀箱。用以处理由排气管进入的废气。主要用作熄灭废气中的火焰、进一步冷却和洗涤废气,炭烟及溶解废气中的部分有害物质。经过排气阻火栅栏熄灭火焰和水浴处理后的废气经膨胀箱、排气尾管通向大气。
(3) 排气阻火栅栏构造为叠片式,由多块1.2mm厚,51mm宽的不锈钢板叠加在一起制成的一组栅栏,栅栏片与片的间隙≤0.5mm专为熄灭火焰之用。要及时清理栅栏的表面和间隙间的杂质和积炭,以保证排气的畅通。排气阻火栅栏,要做到每天一清理,清理时打开维修门,松动顶紧轮,抽出栅栏,清理两表面上的积炭和杂质,然后将栅栏装回顶紧,关闭维修门并锁住。维修清理时应保证栅栏间隙不被破坏。
(4) 废气处理箱中的水量控制,废气处理箱中的水量约50升,与补水箱连通。废气处理箱中水量的大小由进水浮球阀和水位报警浮球控制,进水浮球阀控制 水位和在水量不足时由补水箱向废气处理箱中补水。水位报警浮球在水位降至 控制水位且补水箱无法正常向废气处理箱中补水时,启动自动保护装置报警并在1分钟内使柴油机自动停机。因此,每次工作前必须将补水箱加满水,在工作中要随时观察补水箱的水位,及时加水保证防爆柴油机工作正常。
(5) 气密封衬垫,在进、排气的管路中,各连接法兰处都夹有密封衬垫,衬垫均采用特制的铜皮包封石棉板制成,具有良好的弹性、拆装时若发现有损坏或失去弹性应予更换,对各处的密封面不许有任何碰伤和划痕。
防爆柴油机排气系统-康明斯发电机组.png
废气处理箱的结构示意图
2、消声器
消声器的作用:主要是减少废气排出时的噪声。消声器一般用钢板冲压并经焊接而成。在装配时,消声器带有斜面的出口要朝下,以防止雨水或异物进人。
3、排气管
排气管的作用是按照柴油机各缸的工作次序,分别把燃烧室燃烧后形成的废气从燃烧室中排出。排气管一般采用铸铁铸造。为了减小排气阻力,排气管内壁要做的直径较大且平整和光滑。同时,排气外管的弯曲度要做的尽可能小,否则会影响柴油机的输出功率。
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无刷式充电发电机的结构
无刷式充电发电机主要由转子、磁场绕组、定子、端盖、元件板、调节器、风扇和带盘等组成,是一种带泵无刷交流发电机,其发电机与普通无刷交流发电机完全一样,不同的是转子轴很长并伸出后端盖,利用外花键与真空泵的转子内花键相连接,驱动真空泵给汽车制动系统中的真空筒抽真空)。
(1)转子 无刷式充电发电机转子是充电机的磁场部分,使用了一个与普通交流发电机转子铁心形状相同的爪极转子,转子由爪极、转子磁轭组成,但磁场绕组是固定在端盖的磁轭上。两组磁爪(又叫鸟嘴形磁极)中每组磁爪的爪数为6,同组磁爪极性相同,每个磁爪是一个磁极。两个爪极中的一个爪极固定在转子轴上,另一个爪极的后端制成中窄、外用非导磁材料与前者焊接在一起。放置励磁绕组的圆柱形磁轭通过螺钉固定在后端盖上,电流直接由导线引入。安装时磁场绕组伸入转子磁轭和爪极的空腔内,与两者都保持有一定的间隙。工作时转子磁轭和爪极随电枢轴转动而磁场绕组不动,因而不需要电刷和滑环、便可输入励磁电流,由于没有电刷和集电环等导电元件,克服了接触火花,不存在集电环表面污染和电刷磨损造成功率输出不足等问题,减少了维护工作,提高了交流发电机工作的可靠性,延长了其寿命。
(2)定子 定子由铁心及定子绕组组成。定子铁心由内圆槽的环状硅钢片叠制而成,固定在后端盖中。定子槽内置有三相绕组,按星形接法联结。每相绕组的尾端联接在一起,首端分别与元件板上的硅二极管相接。
(3)端盖 充电机的前端盖和后端盖都是用铝合金铸成,两个端盖上有轴承座。后端盖内装有元件板和调节器,其典型线路。元件板上压装有11只二极管,其中6只二极管组成三相桥式整流电路(VD1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6、),输出充电机直流电压。3只小功率励磁二极管(VD7、VD8、VD9),与发电机的3只负二极管组成另一组三相桥式整流电路,向发电机磁场绕组提供励磁电流和连接充电指示灯。余下2点二极管(VD10、VD11)并联于三相整流桥一侧,可用以提高发电机的输出功率。电子调节器与发电机
组合安装,简化了电路,电子调节器有一根检测线与发电机输出端B相连接,用以测量发电机输出端电压。并根据该电压改变励磁电流,实现对发电机输出电压的调节。
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柴油发电机组BOSCH电控系统功能描述
(1)点火钥匙开关
点火钥匙开关在“ON”位置时的四种状态:
1——钥匙开关在“ON”位置,诊断请求开关在“OFF”位置,发动机没有启动或运行
2——钥匙开关在“ON”位置,诊断请求开关在“OFF”位置,发动机没有启动或运行
3——钥匙开关在“ON”位置,发动机启动
4——钥匙开关在“ON”位置,发动机启动
在状态1的情况下,ECU检测水温、进气温度压力等模拟输入量,以及制动信号、离合器信号的等信号量并对电控系统进行自检。
转动点火钥匙到“ON”位置时,需要停顿片刻,待检查发动机预热灯和故障灯熄灭后再启动发动机。预热灯工作状态当ECU检测到水温、进气温度过低,需要使用进气预热,ECU输出信号,驱动进气预热继电器对发动机进行进气预热,同时点亮冷启动灯,提示驾驶员发动机正处在预热状态,这时驾驶员需等待预热灯熄灭后再启动发动机。故障灯工作状态系统正常的情况下,故障灯在钥匙打到“ON”位置时,系统开始自检,同时故障灯亮,如果自检没有问题,2s后故障灯熄灭,发动机可以点火;如果系统检查出有当前或历史故障,故障灯点亮后常亮,必须排除或确认这些故障不影响启动后再启动发动机。
另外在状态1下,系统的K-LINE(诊断接口通信)处于状态,可使用诊断仪对发动机进行离线诊断。
在状态2的情况下,如果发动机有当前或历史故障,诊断灯将会依次闪出相对应的故障闪码。
状态3为发动机从停机到着火的中间过程,点火后发动机将一直在状态4运行。
(2)故障诊断功能
电控系统具有故障诊断功能。在点火开关“ON”位置时,打开故障诊断开关,就可以通过诊断灯输出故障闪码。诊断请求开关为常开开关或自复位常开开关,一端接ECU端子1.72,另一端由1.04供电。诊断灯驱动端为1.22,诊断灯地端为1.30。
(3)巡航功能
BOSCH电控系统提供巡航功能供选用,该功能可实现车辆在道路上行驶时,不需踩下油门踏板就能保持稳定车速,提高驾驶舒适性。
巡航使用方法如下。
①确认巡航“ON/OFF”开关在“ON”位置上,处于Standby模式,等待巡航。
②确保车速在50km/h( 巡航车速)以上。
③按下“SET+/-”开关,整车即保持车速,进入巡航状态,此时脚可以从油门上松开。
④此时如果想超车,可以踩油门,汽车进入加速状态,以大于刚才设置车道的速度超车,松开油门,车速慢慢回到设置车速。
⑤如果想调整巡航车速,可以按“SET+”或“SET-”开关,进行巡航速度的点加或点减,每按一下调整1km/h。
⑥当驾驶员踩刹车或踩离合,或者使用排气制动,系统自动退出巡航,回到Standby等待巡航模式。如果驾驶员想重新进入巡航状态,只用按下Resume恢复开关,整车又将回到刚才退出的巡航速度。
⑦驾驶员只用将“ON/OFF”开关调回到“OFF”位置上,系统即结束巡航。
巡航开关的电气连接线路,开关供电为端子1.04,四个开关都为自复位常开开关。
(4)排气制动功能
车辆用户可通过ECU,实现对排气制动阀的控制。排气制动的电气连接线路:排气制动开关为常开开关,一端接ECU端子1.32,一端由1.29接地。开关闭合时,ECU的端子1.32给电,ECU通过端子2.03、2.06输出排气制动阀驱动信号(接口在发动机线束上),实现排气制动功能。
(5)冷启动功能(预热功能)
如果整车需要到气温-15℃以下地区行驶,则必须使用预热功能。
柴油机ECU自动根据环境温度进行控制预热,当ECU判断环境温度过低时,启动前发动机必须先预热。ECU通过端子1.55、1.59驱动预热继电器,开始预热,同时通过端子1.38点亮冷启动灯,提示驾驶员正在进行预热,等预热灯灭后再启动发动机。
(6)空调怠速功能
部分大型客车,怠速时,可能会觉得空调功率不够,这时可按下仪表板上的空调请求开关,由ECU提高发动机怠速转速,从而改善整车空调效果。空调请求开关的电气连接线路:空调请求开关为常开开关,一端接ECU端子1.42,另一端由1.04供电。
(7)发动机舱副停车功能
通过此功能,驾驶员可在发动机舱直接停止发动机,这也可以称为紧急停车功能。
发动机副停车开关的电气连接线路:发动机副停车开关为自复位常开关,一端接1.47,一端由1.29接地,开关闭合时发动机停止工作。
(8)发动机转速输出功能
BOSCH CA6DL2/6DF3电控系统提供发动机转速输出功能,电气连接线路发动机ECU以脉冲的形式(默认8脉冲/转)将发动机转速输出给整车仪表。
(9)发动机启动控制功能
ECU控制发动机启动的电气连接线路:钥匙开关在“ON”位置时,ECU端子1.40通电;“START”位置时,ECU端子1.61接到启动信号(24V)。当空挡开关闭合(变速箱挂入空挡)时,ECU通过端子1.37(高端)控制启动继电器闭合,使启动机工作,启动发动机。空挡开关安装在变速箱上,为常开开关,一端接ECU端子1.85,另一端由1.04供电,打到空挡时,空挡开关闭合。
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影响高压发电机选择接地方式的因素
高电压发电机组的接地保护接地是为保证电工设备正常工作和人身而采取的一种用电措施,通过金属导线与接地装置连接来实现,常用的有保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下,从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。
高压发电机不可缺少的是高压发电机接地保护,确保使用,影响选择接地方式的因素有:
1) 供电可靠性;
2)人身设备;
3) 过电压因素;
4) 继电保护;
5)高压发电机的投资。在机组系统发生接地故障时,由于电容电流超前电压90°,当故障点的电容电流在第个半波过零熄弧时,加在故障点上的电压正好为峰值,若电容电流过大,空气游离严重,极易把故障点重新击穿。这种重燃有时不可避免。但多次重燃将会导致电网电压振荡,发生间歇性弧光过电压。这种过电压时间长、幅值高、能量大、缺乏有效手段加以防护。避雷器在这种过电压的长时间作用下,会加速老化,甚至损坏。因此,首先应采取措施避免这种过电压的发生。发电机是电力系统的原动力,在运行中必须具备对突发性故障的应变能力,发电机中性点的接地方式与此有密切的关系。发电机中性点的接地方式有:①中性点直接接地②中性点经低阻抗接地③中性点不接地④中性点经消弧线圈接地⑤中性点经高阻抗接地。发电机在运行中,发生单相接地是常见的故障,故障点出现电弧接地时会进一步扩大定子绕组绝缘损害甚至导致铁芯灼伤烧结,如不及时发现并快速切除,故障将发展成为相间或匝间短路。基于上述原因,国际广泛采用发电机中性点高阻接地,以限制接地电流,防止各种过电压的危害,取得了良好的运行经验。中性点经电阻接地方式于20世纪90年代开始应用于我国配电网系统中,目前已广泛地应用于我国城市供电系统、电厂、地铁、冶金及石化等系统。