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柴油机工作原理是什么
柴油机工作原理
单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、当地进气门、当地气缸盖、当地气缸、当地活塞、当地活塞销、当地连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、当地连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动,通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气,在气缸盖上下设有进气门和排气门。
(1)基本名闻术语
①上止点:活塞离曲轴中心 距离的位置。
②下止点:活塞离曲轴中心小距离的位置。
③活塞行程(冲程):上止点与下止点间的距离,用符号S表示,单位为mm。
④曲柄半径:曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离,用符号r表示,单位为mm。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。
⑤气缸工作容积在:一个气缸中,活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示,単位为L。
⑥柴油机排量:柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量,用VH表示。
柴油机排量表示柴油机的做功能力,在其他参数相同的前提下,柴油机排量越大,则其所发出的功率就越大。
⑦燃烧室容积当活塞在上止点时,活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。
气缸总容积当活塞在下止点时,活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Va与气缸工作容积Vh之和。
⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数,也表明气体被压缩的程度,通常柴油机的压缩比ε=12~22。压缩比越大,活塞运动时,气体被压缩得越厉害,气体的温度和压力就越高,柴油机的效率也越高。
⑩工作循环:柴油机中热能与机械能的转化,是通过活塞在气缸内工作,连续进行进气、当地压缩、当地做功、当地排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环,称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环,称改机为二冲程柴油机。
(2)四冲程柴油机工作原理
①进气过程 活塞从上止点向下止点移动,这时在配气机构的作用下进气门打开,排气门关闭。由于活塞下移,气缸内容积增大,压力降低,新鲜空气经空气滤清器、当地进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力,使进气终了气缸内的气体压力低于大气压力P0(约78~91kPa),温度为320~340K.
②压缩过程 活塞由下止点向上止点运动,这时进、当地排气门关闭。气缸内容积不断减少,气体被压缩,其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3~5MPa,温度高达750~1000K,为喷人气缸内的柴油蒸发、当地混合和燃烧创造条件。
③做功过程 所示]在压缩过程即将终了时,喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸,在高温、当地高压和高速气流作用下很快蒸发,与空气混合,形成混合气。并在高温下自动着火燃烧,放出大量的热量,使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6~9MPa, 温度可达1800~2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动,从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间,所以虽然活塞开始下移,但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热,气缸内的压力并没有明显下降,随着活塞下移,气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功行程结束时,压力约为0.2~0.5MPa。
④排气过程 做功过程结末后,排气门打开,进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动,燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤,迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力,因此,排气终了时,气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105~0.12MPa,温度约为700~900K。
活塞经过上述四个连续过程后,便完成了一个工作循环。当排气过程结束后,柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环,使柴油机连续不断地运转起来,并带动工作机械做功。
(3)二冲程柴油机工作原理
二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔,由活塞的上下运动控制进气孔的开、当地闭,气缸盖上设有排气门。空气由扫气泵提高压力以后,经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸,完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。
① 行程 行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动,这时进气孔和排气门均打开,新鲜空气山扫气泵以高于大气压力送入气缸中,并把气缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、当地排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动,当活塞越过进气孔后,进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩,一直进行到上止点。
②第二行程 第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时,喷油器开始喷油,被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇,便迅速燃烧。由于燃气压力的作用,推动活塞向下止点运动,经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开,做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动,随后进气孔打开,新鲜空气被扫气泵再次压入气缸,开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点,完成第二个工作行程。
(4)二冲程与四冲程柴油机的比较
与四冲程柴油机比较,二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机
①曲轴毎转一周就有一个做功过程,因此,当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时,在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系,二冲程柴油机废气排除不彻底,并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下,二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5~1.7倍。
②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程,在相同转速下工作循环次数多,故输出转矩均匀,运转平稳。
③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气,配气机构简单。所以,二冲程柴油机结构简单,重量轻·使用维修方便。
④换气时间短,并需要借助新鲜空气来清扫废气,换气效果相对较差。
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如何测定柴油发电机的正反转和相序
相序是指发电机三相电压达到 值的顺序,发电机组和装置相序不同时并列,是非同期并列严重的状况,将使发电机受到严重故障。新装发电机组和大修过一次回路的柴油发电机组并列前必须核对相序,以避免非同期并列。核对发电机和市电相序的方法很多,常见的有如下几种。
用一台普通的三相感应发电机接在厂用电源上,先由装置供给厂用电,记下发电机的旋转方向,然后用发电机供给厂用电,观察发电机的旋转方向。如果转向与市电相同,则说明发电机与机构相序相同;如果转向不同,说明两者相序不同。相序不同时,停下发电机对换任意两条出线相序表法
相序表只能用在电压为500V以下情形,对于新安装的发电机,在 次起动后未加励磁的条件下,可在发电机定子出口处测量发电机的残压和相序。发电机升压后,对于高压发电机,可以把相序表接在汇流母线电压互感器的二次侧,然后分别把装置电源和发电机送上汇流母线,观察相序表指示的旋转方向,方向一致则相序相同,方向相反则相序不同。对低压发电机组可把相序表直接接在汇流母线上,方法同上。对于一条汇流母线上接有几台发电机的电站,可以把相序表接在发电机电压互感器的二次侧,拆开发电机电缆引线接头(注意保持距离),然后合上发电机的隔离开关和断路器,由装置供电,记录相序表旋转方向;再拉开发电机断路器和隔离开关,恢复电缆接线,起动发电机升速、升压至额定值,这时电压互感器接发电机电源,观察相序表转向并与上次记录比较,即可判定发电机与大电的相序是否相同。
当不便在汇流母线和厂用电源上核对相序且又没有相序表,可按图1(a)接线自制不动相序指示器检验相序。根据经验,电容器C 选用8μF以上,耐压不低于450V的;灯泡可用普通白炽灯, 选购同一厂家生产的15W灯泡。习惯上把接有电容器的端子接到中相,假定为B相。由于电容器上的电压向量落后其电流向量,因此使它后面一相灯泡承受的电压略高,灯泡较亮的为C相,较暗的A相。对400V电源,每相应用两个相同的灯泡串联。 次测定后, 把灯泡位置互相交换后再测定一次,灯泡互换后,原来亮的应变暗,暗的应变亮,以由于灯泡特点不同而造成判定不当。测定时如果两相灯泡亮度相同,说明接电容器的相断线。
如果现场没有合适的电容器,可以用接触器的电磁绕组来代替,将其铁芯衔铁闭合,用棉线绑紧。如果有电磁绕组的接中相,假定B相,因为电感上的电压向量超前电流向量,则灯泡较亮的是A相,较暗的是C相。
将发电机断路器和隔离开关拉开,用3只或2只单相电压互感器,将每只一次侧两端接在断路器一相的两侧套管上,二次侧接2倍于二次侧电压的白炽灯泡,如图2所示。然后合上隔离开关,把发电机转速和电压升至额定值,若所有灯泡同时发亮同时熄灭,则发电机和市电相序相同,否则必须交换发电机出线的两相位置,并重新检测。采用高压开关柜作为发电机主开关的电站,用这种方法检修相序,引线对地距离难以保证。
对于低压发电机组,可以不用电压互感器,但每相要有两个220V的灯泡串联,跨接在断路器两侧,只要发电机与大电相序一致,且频率和电压很接近时,三组指示灯泡将同时不断的一明一暗,否则三相灯光不是同明同暗变化,而是旋转发光。
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告诉您柴油发电机发生故障怎么分析
柴油发电机在运转中有时会出现这样或那样的故障,出现的现象也多种多样,造成故障的原因也十分复杂。一种故障可能出现多种异常现象,例如柴油发电机组冷却系统的主要部件,即水冷式机油散热器损坏后,在水散热器中有机油出现,同时在油底壳内部又有冷却水;一种故障现象也可能是由一种或多种故障原因所造成,例如柴油发电机组燃烧室内部气缸压力过低的故障,可能是进、本地排气门与气门座之间密封不良,也可能是由于活塞环在装配时出现对口而出现下排气所造成。也可能是活塞环与气缸套的磨损间隙过大所造成,还有可能是气缸垫漏气所造成的。从查找故障原因到排除故障的整个过程来看,根据实践经验证明,查找故障所用的时间占整个维修时间的70%左右,而真正排除故障所用时何只占30%左右。所以在判断柴油发电机组出现的故障时,维修人员不但要掌握柴油发电机组的结构、本地原理,还必须要懂得查找判断故障的一般原则和方法,只有这样,在遇到实际问题时,通过细致的观察和正确的分析,才可以做到迅速、本地准确、本地及时地排除柴油发电机组种种故障。
1.弄清故障现象,分析产生该故障现象的原因
柴油发电机组的各系统、本地各部件、本地各零件之间是密切相关的,一个部件或一个系统或一个零件发生故障,可能会涉及其他系统的部件或零件。所以,对一个故障现象不能孤立地看行,要从整体分析故瘴发生的原因并及时地排除故障。
为了准确的弄清故瘁现象,维护人员必须要向操作人员了解柴油发电机组是在什么情况下发生的故障,故障出现后柴油发电机组的工作性能有何变化,采取了哪些措匝、本地更换过何种零件、本地过去作过什么修理等。
2.维修人员要在科学分析的基础上进行拆卸
在排除故障时,不要盲目拆卸柴油发电机组的部件,应在拆卸前先弄明白被修柴油发电机组的结构原理、本地故障部位等,只有建立在科学的、本地认真分析的基础上才可以进行拆卸。例如:柴油发电机组功率不足,如果在没有判别是什么原因或哪个部件损坏或较多部件磨损间隙过大等原因就盲目进行拆卸,这样不但延长了排除故障的时间,反而有可能使其他部件或零件的相对位置出现变化,所以,在排除柴油发电机组故障时,要查明是哪个零件或哪个系统出现故障后才能进行修理,防止盲目乱干,有时不但没有将故障排除反而使其他故障出现。
3.维修人员应采取看、本地听、本地摸、本地嗅等途径查找故障部位
看:柴油发电机组在运转过程中的外部特征,如排气管的排烟情况是否有异常;润滑油的颜色是否正常;燃油供给系统是否有泄漏的部位;冷却系统和润滑系统的管路结合部是否有漏水和漏油现象;柴油发电机组的各种仪表指示是否有异常;各运动部件和固定部件的螺母是否有松动;柴油发电机组起动线路的接线是否正确等。
听:柴油发电机组在运转过程中的异常响声,如柴油在燃烧室燃烧时的爆炸声是否均匀;柴油发电机组在运转中活塞、本地连杆、本地曲轴的冲击声是否有异常;进、本地排气门及柴油发电机组正时齿轮在运动和转动中是否有异常响声等。
摸:检查柴油发电机组起动后各缸的排气温度是否一致;淡水泵的进水管和出水管的温度是否一致等。
嗅:柴油发电机组在运转过程中是否有焦味,如柴油发电机组起动线路或充电发电机、本地调节器是否有焦味;有无烧机油的异味等。