发动机发电机（共9篇）
发动机发电机 篇1
故障现象:一辆北京BJ2021型汽车, 装备6缸电控汽油喷射发动机。该车在行驶途中突然自行熄火。驾驶员打开配电中心, 发现发动机控制单元 (ECU) 保险丝F2 (20A) 熔断。更换保险丝后接通点火开关, 该保险丝又被熔断, 遂改用细铜丝代替, 但起动发动机后, 故障指示灯时亮时灭。
故障检查:读取故障码为“41-交流发电机磁场不适当的变换”、“42-自动切断继电器ASD或控制器内无自动切断继电器电压信号”。经检查, 未发现线路中有搭铁、短路现象。分解发电机, 测量转子磁场线圈的静态电阻值为2.8Ω, 符合规定值 (2.2~3.0Ω) 。在试验台上进行高速测试, 发现磁场线圈电阻值在2.8~0Ω之间波动, 即高速时磁场线圈有短路现象, 说明发电机出现故障。
故障排除:更换发电机, 重装保险丝, 清除故障码后起动发动机, F2保险丝未再熔断, 故障指示灯也未亮, 说明故障已经排除。
故障分析:该故障是由于发电机磁场线圈出现短路, 导致保险丝熔断造成的。发电机磁场线圈在静态下并没有出现短路现象, 只是在高速时有断续的短路故障, 因此需要将发电机分解检查, 并进行高速测试才能发现故事。
产生故障码“42”的原因是, 当发电机磁场线圈出现短路故障、F2保险丝被熔断后, 造成自动切断传感器检测不到自动切断继电器ASD的输出电压, 故在控制单元内记录了故障码“42”。
产生故障码“41”的原因是, 由于用来代替F2保险丝的细铜丝需先烧红后才能熔断, 加之发电机高速运转时磁场线圈只是断续地短路, 致使细铜丝没有足够的时间熔断, 因而造成发电机磁场变换异常, 故在控制单元内记录了故障码“41”, 并使故障指示灯时亮时灭。
发动机发电机 篇2
一、磁场对电流的作用:（注意书上的探究装置P5，要和电磁感应的装置区别开）
1、通电导体在磁场里，通电导体在磁场里受力的方向，跟和有关。
2、应用——直流电动机
① 构造：定子（由电磁铁和机壳组成）、转子（线圈嵌在铁芯上）、换向器、电刷。② 工作原理：③ 工作过程：
A、平衡位置：特点：。
受力特点：二力力平衡。线圈开始处于该位置时通电后不动。
B、换向器作用：。电动机优点：。④能的转化：能转化为能。
其它应用：见九下册P8。
二、电磁感应:（注意书上的探究装置P11）
1、学史：该现象
2、定义：种现象叫做电磁感应现象
3、感应电流：
① 定义：
② 产生的条件：、部分导体、。
③导体中感应电流的方向，跟和有关
4、应用——交流发电机
① 构造：实际发电机比模型发电机要复杂得多，基本部件仍是。它的磁体是，线圈欠在。
② 工作原理：。工作过程中，能转化为能。
③ 工作过程：交流发电机和直流发电机在内电路线圈中产生的都是交流电。交流发电机通
过向外电路输出交流电。直流发电机通过向外输出直流电。
④ 交流发电机主要由和两部分组成。不动旋转的发电机
浅析电动机电机启动常见故障 篇3
【关键词】电动机；电机启动；故障
1.电机绕组局部烧毁的原因及对策
（1）由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。
相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。
（2）由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。
相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃～100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种润滑油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。
（3）由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。
相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。
（4）由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。
相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。
（5）电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。
相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。
2.三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策
如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。
为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。
特殊情况下，如果停止的电动机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动，这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中，电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，最终导致绕组烧坏。
相应对策：无论电动机是在静态还是动态，缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。与此同时，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化。特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流。其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重。所以在我们对电机进行日常维护和检修的同时，必须对电机相应的MCC功能单元进行全面的检修和试验。尤其是要认真检查负荷开关、动力线路、静动触点的可靠性。杜绝缺相运行。
发动机发电机 篇4
关键词：索拉,发电机逆功率,发动机熄火,研究
1 故障现象简介
(1) 2007年7月17日, #2索拉机组发电机逆功率保护动作, #2索拉机组出口断路器跳闸, 机组冷却非闭锁停机;#3索拉机组发电机逆功率保护动作, #3索拉机组出口断路器跳闸, 机组空载运行。
(2) 2009年1月30日, 10K V瓦克夏输气首站#1线1031相间短路, 电缆起火、故障跳闸;输气首站#2线1032故障跳闸。#1、#2索拉机组发电机保护动作, 逆功率保护动作, #1、#2索拉机组出口断路器跳闸, 机组冷却非闭锁停机。
(3) 2009年8月25日由于10KV瓦克夏燃油#2进线 (掺稀线) 1005电流Ⅰ段保护动作跳闸, #1、#2索拉机组熄火保护动作, 索拉机组出口断路器跳闸, 机组快速非闭锁停机。
(4) 2009年11月15日, #2索拉机组告警:发电机保护故障 (CN561 GEERATOR PR O TEC TI ON FA U L T) ;机组告警:燃气压力高 (FN482 GAS FUEL STRT PRESS FLOW HI) 、点火失败 (FN497 IGNTION FAILURE) ;机组发电机保护装置报警:逆功率保护 (32#DIRETCTION POWER) 。
(5) 2010年2月17日#2索拉机组告警:发电机保护故障 (C N561 G E E R A T O R PR O TEC TI ON FA U LT) ;机组告警:燃气压力高 (FN482 GAS FUEL STRT PRESS FLOW HI) 、点火失败 (FN497 IGNTION FAILURE) ;机组发电机保护装置报警:逆功率保护 (3#2 DIRETCTION POWER) 。
2 索拉机组发电机逆功率保护研究
(1) 2009年1月30日10KV瓦克夏输气首站#1线1031相间短路, 造成#1、#2机组逆功率保护停机, 为了防止逆功率保护动作的再次发生, 将#1、#2索拉机组逆功率保护启动值由-0.08P u改为-0.1P u, 逆功率保护时间由3s改为5s。但是2009年8月25日由于瓦克夏燃油#2进线 (掺稀线) 1005电流Ⅰ段保护动作跳闸#1、#2索拉机组报警, 发动机熄火保护快速非闭锁停机后, 发电机发生逆功率保护冷却非闭锁停机, 也就是说机组最终快速非闭锁停机, 故障录波中的数据可以看出三台索拉机组逆功率保护起动后在5秒内均返回 (如图1、图2) , 从而, 造成逆功率保护的后备保护动作, 发动机熄火保护跳机, 再次将#1、#2索拉机组逆功率保护时间由5s改为4s, 逆功率保护定值不变 (-0.1Pu) 。
(2) 2009年11月15日和2010年2月17日#2索拉机组先后发生了两次发电机逆功率保护停机, 故障现象相同, 索拉机组的故障报警条分别为:
CN561 GEERATOR PROTECTION FAULT
FN482 GAS FUEL STRT PRESS FLOW HI
FN497 IGNTION FAILURE
32#DIRETCTION POWER
故障发生后, 索拉公司检查认为是主燃料阀突然关闭后, 索拉机组发生发电机逆功率保护起动, 此时的发电机的逆功率时间为4.3秒左右, 可以得出结论, 当索拉机组主燃料阀故障突然关闭后, 索拉机组将发生逆功率现象, 逆功率时间为4.3秒。
(3) 通过对发电机逆功率保护动作时间可以判断, 无论是电网发生故障还是机组发生故障造成的逆功率的动作时间在4至5秒之间;
#1、#2索拉机组逆功率保护动作, 机组将会冷却闭锁停机, 熄火保护动作将会快速非闭锁停机, 3#索拉机组逆功率保护动作, 机组将会冷却非闭锁停机, 在索拉机组《TITAN130燃气发电机组安装与维护手册》中定义:
a、冷却非闭锁停机:
包括正常停机和一些超过报警状态, 但不会立即造成设备设备, 包括滑油温度高, 带载失败和一些重新运行前需要修正的动作 (进入冷却非闭锁停机, 将进入正常停机程序, 机组将空载运行10分钟)
b、冷却闭锁停机:
包括正常停机, 也包括运行状态超过立即停机的水平, 但设备损坏已经发生, 典型的故障包括传感器的顺坏、油箱液位低、油箱压力高
c、快速非闭锁停机:
包括持续运行可能引气的设备损坏, 这些状态可能由于瞬时的故障;瞬时的故障包括:发动机超速、低转速、发电机熄火保护, 高振动 (发动机、压气机或者发电机)
根据索拉公司对这两种停机方式的定义不难看出, 机组的这三种停机方式更希望机组能够执行冷却非闭锁停机、冷却闭锁停机次之, 最不希望的是快速闭锁停机, 因为快速闭锁停机可能造成设备部件的损坏。
3 结论
目前, #1、#2索拉机组, 发电机逆功率保护和发动机熄火保护同时发生的情况下, 说明发电机逆功率保护定值设定不正确, 在索拉机组安装与维护手册中明确的定义, 熄火保护是由于发电机逆功率造成的, 需要修改#1、#2索拉机组逆功率保护定值, 建议将逆功率保护动作后延时3停机。
参考文献
[1]Titan130 Gas Turbine-Driven Generator Set Installation and Maintenance Instructions
发动机发电机 篇5
3. 磁体因杠杆与凸轮压缩作用在旋转中对轴能形成变动力矩。
在杠杆阻力臂和动力臂作用下, 把原来磁体产生的力分为两个力, 即阻力和动力。杠杆阻力端 (支点) 前和动力端 (支点) 后分别作用在两个托架上, 阻力端有磁体是力源, 动力端因阻力端的力会在杠杆支点连动作用下而产生与阻力端相反的作用力。以杠杆平衡原理所决定其两力的平衡, 只是因杠杆的阻力臂和动力臂作用在不同两点上后, 两力也就有不同效果。因杠杆阻力臂短, 而杠杆动力臂长, 这是用杠杆结构公式来改变磁场的力, 为机器自旋在结构上创造条件。
其次是, 这两个力的作用点是在机器的两个不同区域的位置上。动力臂端在压缩区, 阻力臂端在排斥区, 而压缩区在齿轮啮合线旋转方向后, 随齿轮转动, 两齿轮圆弧间距由大变小, 要求阻力越小越好;排斥区在齿轮啮合线前, 随齿轮转动, 两齿轮圆弧间距由小变大, 要求产生的力越大推力越大, 它们是作用在两个位置, 产生两种作用。所以, 要争取动力端的力越小, 只能使杠杆的阻力臂端短, 而动力臂端要长以便增大它们之间的比例。
第三是, 杠杆把磁力分成两部分, 与压缩柱产生凸轮作用是在两根轴上相对应的两个托架上, 而杠杆的阻力端和动力端是在齿轮啮合线的两侧, 也就是两同极磁体作用点和杠杆与压缩柱的作用点在齿轮啮合线的两侧, 所以对轴形成两个不同的力矩。此杠杆的动力臂端力的来源不是外部, 而是阻力臂端磁体产生的排斥力, 因杠杆作用使托架形成外张。这两个力对齿轮圆与轴所产生的力矩是变动的两个力矩。既动力臂开始时最长, 而随齿轮的旋转会越来越短。而阻力臂在排斥区, 开始的力矩最短, 但随齿轮的旋转, 会越来越长。每当托架中心线压缩柱和齿轮啮合线重合时, 这两个力矩之差最大。
另外, 在结构上形成纵横的两种力臂, 横的是杠杆支点的阻力臂和压缩柱与杠杆动力端, 相距齿轮啮合线的距离是不同的, 有一个变动的差。纵的是杠杆阻力端和托架的连接支点与杠杆动力端对压缩柱的压缩点距轴心的距离是不同的, 有一个固定的差。
第四是, 两磁体的相对应距离不同, 产生的排斥力不同。当杠杆动力臂端刚与压缩柱接触时, 动力臂端在压缩区的力矩最大, 而阻力臂前端的两磁相距最远, 排斥力最小, 阻力臂端在排斥区力矩最短, 产生排斥力不大。随齿轮的转动, 杠杆被压缩, 阻力臂端与动力臂端产生的力矩在变动, 两磁间的距离在缩小, 产生的排斥力在增大。当两压缩柱把杠杆压缩到齿轮啮合线处时, 动力臂在压缩区力矩最小, 阻力臂在排斥区力矩最长, 两个差最大, 并两磁体相对应距离最佳, 产生的排斥力最大。
第五, 以杠杆和拨杆的特殊结构控制磁体的距离, 就是在托架上采用了杠杆和拨杆的偏心连接, 因为杠杆阻力端的拉动距离, 它和圆的直径比例是固定的, 有一定的限度。所以, 在杠杆阻力端专门增设一个拨杆连接点和拨杆, 连接点在杠杆轴线侧方。拨杆有三个连接点, 拨杆一端与杠杆阻力端连接点相连, 另一端和推杆相连, 而拨杆中间位置的外侧是拉杆。
这样, 当拨杆随杠杆阻力端作扇形旋转时, 可增大摆动量。而调整拨杆与拉杆的连接点, 既与拉杆连接点向侧翼的移动量, 就能调整磁体滑架的距离。由于偏心结构, 使得杠杆动力端没被压缩时, 拨杆向远移, 而被压缩时, 拨杆向近移, 增大了拨动磁架的滑动距离, 就达到了磁体在分离时远, 而排斥时近的目的, 减少两磁极相互干扰。
杠杆在圆柱体旋转时, 开始与压缩柱接触到脱开, 动力端摆动距离约为70mm, 阻力端为25mm, 而杠杆和压缩柱所起到的凸轮作用, 从最低到最高点共抬升约为28mm。磁体从被压缩开始滑行到最终产生排斥距离约为65mm。
另外, 磁体滑轨的中心线偏离轴心11mm, 这使磁体的排斥起点越过了齿轮啮合线, 为减小磁体相互干扰, 增大排斥力在结构上提供保障。
控制的依据和标准是以磁体的相互对应面积中心为准, 也就是磁体最佳的作用点。这里不是利用最大磁能, 而是让机器的材料以体轻耐磨来制造, 达到最佳组合, 并以利用磁体最少的力来推动自身旋转, 既能使机器旋转, 又不破坏磁体内部磁畴。
4. 在90°压缩角两侧决定压缩力的正、负功。
该机的4个圆柱体构成三对相互挤压关系, 每当完成一次相互挤压, 圆柱体就会旋转自身的六分之一距离。在旋转中压缩区的杠杆动力端和压缩柱挤压时, 杠杆对圆柱体轴心有一个压缩角度;在排斥区是杠杆与拖架连接固定支点中线对圆柱体轴心也有一个压缩角度。这两个角度决定了旋转即时所在点的压缩力的作用方向, 是计算推动力的依据。压缩是从杠杆动力端与压缩柱接触开始, 到齿轮啮合线最高点后脱开为止, 是个连续不断地挤压过程 (为计算方便, 在每个区假设9个点) , 压缩的度数从开始逐步增大。每次都会在“两区”中部有一个90°的过渡位置, 以此点为分界线, 小于90°时, 所有压缩方向是和机器旋转方向相反, 是消耗力, 为负功;而大于90°时, 压缩方向和机器旋转方向相同, 是加力, 为正功。
这种结构, 使杠杆原来的动力端是阻力的状态, 在90°后变为机器旋转的推力, 这是该机的特点。这种结构对磁动力机是极其重要的, 它可以在机器制造中, 以增加多块磁体的方式, 采用小排斥力来增大磁极间隙的方法, 以便减少退磁因素, 增长发电时间, 延长机器的寿命。
5. 组件多层次多角度的排列。
这种空间的排列方法, 既可解决旋转连续性, 又解决了增大磁力, 同时还解决了调速与开关的问题。
该机的转子是4个圆柱体, 而每个圆柱上周围从甲端到乙端的周围按平均的度数都有排列的磁极, 形成了在4个圆柱体周围, 按相同的度数相同的层数装配有多组的“组件”单元。并以中轴各“组件”的磁极为准, 对应着外轴磁极“组件”, 构成了整体上的多层次, 多角度的磁体排斥力圈。这样就把单体的磁极, 通过合理的组合与排列, 变成了一个群体, 在各轴周围形成了一圈磁体, 整体上也就形成了一个磁力圈。在三个排斥区轴之间就有三个推力点。而这个力又和风、水、气不一样, 不是向前的压力或冲击力, 而是磁体相对应“同性相斥”产生排斥力, 又是在两齿轮啮合线旋转方向的一侧, 因此, 形成的是一种张力, 就是排斥所产生的反作用力。所以, 两齿轮是因两磁的排斥力推动齿轮旋转。这种多层次、多角度的排列方法, 像赛跑中的接力棒一样, 一棒接一棒的传下去, 把小块的磁体变成了一个多极组成的连续的一个群体, 使排斥力一个个的连续进行下去。从这个意义上讲, 人们可以把小磁能体有条件的变为大磁能体而发挥作用。
6. 起连接支撑作用的转动轴。
该机有三处既起连接支点固定作用, 又能旋转的轴。
第一个是4根转动轴, 它和原来一般轴不同, 不是原来意义的轴, 而是用“组件”相连接起轴作用, 能整体转动的圆柱体。一般机器都为一根轴, 而该机用“组件”所构成4个圆柱体, 每个都同一根转动自如的轴。它能支撑与固定托架 (包括杠杆与磁体) , 齿轮等与机架相结合, 既稳固又能旋转, 还有传力作用。
第二个是杠杆与托架的支点, 它既是杠杆与托架的连接点, 同时又是一个转动轴。它的作用:一是保证杠杆与托架的连接固定作用。二是当托架压缩柱与杠杆动力端相挤压时, 保证杠杆能灵活自如绕支点转动, 满足拨杆按需要转动而推动磁架。三是传力作用, 就是两对杠杆把两磁体推向外侧相对应而产生排斥力时, 把力传到托架上, 迫使托架在力的作用下外张而旋转。
第三个是杠杆动力端 (尾部) 和托架压缩柱由两个滚筒组成的活动轴。杠杆动力端由减震、耐磨套管, 组成与杠杆相对转动的滚筒式转动轴, 它可以保证在调速和开机时, 当中轴整体作轴向运动, 而杠杆横向运动时, 减少阻力, 杠杆不被阻住而损坏。另外是托架上的压缩柱, 也是外套减震耐磨的套管。它的作用是在旋转时, 杠杆在与压缩滚筒刚接触一瞬间到压缩结束, 接触点是变动的, 因距离不同, 有活动轴就可减少阻力。这两活动轴主要是解决不论向哪个方向旋转都会减少阻力的作用。当然该机还有多处活动连接点, 但那只起连接和活动作用。
7. 中圆柱体与外圆柱体相对应的“三等分”与两个区。
以中圆柱体的三分之一和一个外圆柱体相对应, 以齿轮啮合线相连接把中圆柱体分成三等分, 每个等分, 又分为压缩与排斥两个区。
外圆与中圆三分之一所对应的齿轮啮合线两侧分别是压缩区和排斥区。这样中圆实际分为六分, 每等分为60°, 它与外圆相对应同样的等分。这六等分的分界是齿轮啮合线, 在杠杆作用下, 压缩区与排斥区在交替排列转换。一是以齿轮啮合线两侧为压缩区和排斥区, 中外圆柱体的间隙在转化, 齿轮旋转啮合线后方由大向小, 齿轮旋转啮合线前方由小变大;二是以齿轮啮合线为界的“两区”, 结构合理, 紧凑, 使杠杆在运行中距离最短, 中圆柱体上杠杆只转过60°就可变换一次, 即圆的六分之一, 就会排斥作功一次, 又保证杠杆能够转动过来。做到压缩与排斥, 托架两端各交换一次。
8. 力的作用点及传递环。
该机器通过4个旋转的圆柱体与齿轮形成一个整体。当一对齿轮上托架与杠杆相压缩使磁体相对应产生排斥力, 它会因齿轮与其它齿轮相啮合而相互传递力, 因而力就在这些构件形成一个环路, 才使机器得以运行下去。而单体, 几组或断裂结构的组成, 都不能达到旋转的目的。
力的传递是一个循环过程, 如图:
磁体排斥过程是:在齿轮啮合线处两圆相接, 两个托架上的压缩柱会相互挤压对方托架上杠杆, 而杠杆上的磁体相互对应中而产生排斥力, 这个力只能通过杠杆与托架的连接支点传到托架上, 而中外轴相对应的托架在力 (张力) 作用下产生反作用而旋转, 齿轮与托架在一个圆柱体上, 所以跟着旋转, 又因四个齿轮之间相互连接啮合, 排斥作功的都会带动不作功的一起旋转。此过程是从杠杆到磁体、磁体到杠杆、杠杆到托架、托架到轴、轴到齿轮。反过来齿轮旋转同时又带动圆柱体及托架, 托架压缩柱挤压压缩区进入最近的杠杆, 杠杆带动磁体而产生排斥力, 就使力又传回来。这时是齿轮到轴、轴到托架、托架到杠杆、杠杆到磁体的过程。而实质因为多层多角度排列而组装, 所以在三个排斥区同时有多块磁产生排斥力, 因为这种排斥是循环进行, 就构成了力的循环传递。使力的传递构成辨证存在, 既是自身、又是别的, 杠杆压缩带动磁体, 而磁体产生的力反过来压缩杠杆。如果这个力传递出现中断, 比如杠杆不能使磁体产生的排斥力传到托架, 或托架不能传到齿轮, 出现力的传递环中断, 机器就不能旋转, 旋转都会无法进行下去。
9. 齿轮旋转方向与磁体排斥作功的顺序。
4个圆柱体装成后, 总装时可根据需要而制成逆时针的, 也可制成顺时针的旋转。只要把中、外圆柱体相互倒过来装配就解决了。
在讲旋转方向时要分清是指中圆柱体还是外圆柱体, 因为中圆柱体和外圆柱体旋转的方向始终相反, 所以一般都以中圆柱体为准来确定机器的旋转方向, 因为中圆柱体上设备多, 有控制开关、调速装置等。
另外, 知道了旋转方向, 就可确定磁体作功顺序, 同时也就确定了与导体相切割情况, 以便能控制发电波峰、频率、相位等有关情况。
该机器的旋转是:如果确定中圆柱体为逆时针方向, 外圆柱体为顺时针方向, 那么, 各磁体排斥作功的次序是与中圆柱体旋转方向相反, 与外圆柱体相同的顺序。
各圆柱体的磁体排斥作功, 如图:
如果把外圆柱体按顺时针方向编成A、B、C号, 圆柱体在图最上边为A号, 磁体从A号“N极”开始, 每层8块磁体在中圆柱体旋转一周中, 磁体共排斥6次, 每个外圆柱体则2次。中圆柱体按逆时针方向旋转, 磁体按顺时针方向作功的顺序是:
外圆柱体旋转一周, 每个磁极排斥一次, 中圆柱体上每个磁极则与外圆上作功3次。如果按单项发电, 它的波形应当是:
其余各层作功的磁体顺序位置, 只要知道安装度数及全体“组件”所装的度数差, 就可从第一磁极推出下面各磁的作功顺序和作功的磁极性质。设计时, 应合理进行磁极与绕组的组合, 以便适应相位和极性需要变动, 这样也就能推断出发电的相位及波峰。同时, 如果层次多, 也可按三相电要求, 把各层的磁极合并。
下图就是各圆柱体一层磁体旋转一周时, 旋转方向与杠杆、磁极的排斥所在位置情况, 如下图所示:
其它各层的计算安装度数以此类推。
七、磁动力机的旋转运行及发电过程
1.旋转运行
要使机器保持连续不断地旋转下去, 就要给它不停的加力。该机的加力实质是机器整体各部件相互配合, 释放储能, 进行力的传递过程。
该机是以转子在运行中所形成的杠杆与凸轮压缩原理实现释放能量, 而这些结构是以一个中圆柱体和三个外圆柱体构成了该机转子的特殊结构。它们相互间构成了对应压缩以水平磁体中心线为准的活动磁层, 因为机器需要开关和调速, 所以设计成可以做轴向移动, 并在装配时杠杆与压缩柱的压缩对应关系已全部脱开。
托架上各部件运行时的位置, 如图3。
它的具体过程是:
打开机器的开关, 向开的方向旋转旋钮, 就会因螺母的旋转带动螺杆, 而拖动中圆柱体作轴向移动。正因为中圆柱体的“组件”同时跟随移动, 就使处在压缩区中的各杠杆动力端 (尾部) 与外圆柱体托架上的压缩柱相互挤压, 因中、外圆柱体的移动继续进行, 磁体对应面积也会由不对应到对应, 从对应小到对应大。在这种磁体对应面积由小到大的渐变过程中, 磁体的排斥力也就由小变大, 当达到能推动机器旋转时机器就会逐渐旋转起来, 机器的转速也由慢向快转化, 这就是所有处在排斥区内的磁体预先储能的释放过程。
这种旋转过程, 分别在压缩区和排斥区而实现的。
以一对杠杆为列说明:在压缩区, 当旋转开始时, 中圆柱体托架中线上的压缩柱正对外圆柱体托架上杠杆的动力端 (尾部) , 而外圆柱体托架中线的压缩柱正对准中圆托架上杠杆动力端 (尾部) , 这种对应随中、外圆柱体的旋转, 在压缩区中是连续不断进行下去的, 中外圆柱体中的两圆孤间隙因旋转, 由大变小而产生压力, 相互压缩滚筒 (杠杆与凸轮作用) 推动杠杆相向移动。这是杠杆被压缩, 如下图所示:
两圆柱体相互挤压杠杆到齿轮啮合线时, 各部件所处位置, 如图4。
在排斥区, 因杠杆的长度与结构, 磁体已超过齿轮啮合线后进入排斥区, 而杠杆尾部仍在压缩区, 杠杆与压缩柱到齿轮啮合线的力矩由大变小, 杠杆前端会带动拨杆推动磁架与磁体沿滑轨滑动。又因为圆柱体在继续旋转中杠杆随之旋转, 杠杆和托架支点到齿轮啮合线在排斥区产生的力矩则由小变大, 而磁体的相互间距也是由大变小, 最后到力矩最大与排斥力最大, 就完成一个压缩过程。
中外圆柱体所构成的各对磁体连续不断被压缩到最佳的距离后, 产生了排斥力。这个力形成了反作用力, 推动托架, 齿轮带动机器整体旋转。
两步压缩是分开说明的, 但实际是一个连续动作, 缺一不可, 但它们所产生的效果不同, 在压缩区, 是杠杆被压缩为推动磁体而动, 在排斥区是磁体因杠杆作功使两同极磁体相互对应产生排斥力, 是机器旋转的动力源。压缩区的力, 小于排斥区产生的力, 这两个力的差是机器的推动力。
中外圆柱体上的托架之间产生张力, 这种张力推动两个对应托架外张, 完成磁体排斥力所能推动的旋转移动量。因为杠杆与托架连接, 托架与轴头连接, 轴与齿轮连接, 齿轮与齿轮连接, 构成四个圆柱为一整体, 所以, 当托架产生张力移动时, 力就从托架传递到轴, 轴到齿轮, 齿轮相互连接, 虽在一根轴上一对杠杆排斥作功, 而整个机器都会移动旋转。
因为托架上每端各有一块磁体, 都被拉杆所连接, 因此, 当一端被杠杆压缩, 磁体前出, 而托架的另一端正好相反, 是在拉杆拉动下, 杠杆前端收缩到托架圆孤内, 杠杆动力端伸出圆孤外侧, 为下次被压缩作好了准备。
当分析加力过程中, 我们是从托架“组件”单体分析, 只是以托架上一端的一对杠杆与磁体为例。但因机器的圆型结构, 多层次, 多角度的装配, 它的旋转过程是连续不断的, 相互之间穿插进行的。因此, 当一对杠杆之所以能被压缩, 是在压缩区已有多对杠杆已被压缩到位, 在排斥区的磁体已产生排斥力。同时, 各圆柱体上的托架、杠杆也都处在不同的位置上, 有的也开始排斥做功。
中圆柱体与外圆柱体构成的“三条”对应的齿轮啮合线, 从投影看是不动线, 始终处在120°位置, 三个压缩区和排斥区, 分别在该线两侧也是不动的, 中外圆柱体的轴位也是不动的。但因托架是多层次, 不同角度的装配, 又因圆柱体作圆形旋转, 作为“组件”的单体是随以轴为中心的圆柱体旋转而转动。托架上一端进入压缩区, 直到它的中线即压缩柱转动到与齿轮啮合线重合的一线时, 杠杆就会被压缩完一次。这就构成了在不同时间, 不同托架, 只要转到与齿轮啮合线处, 托架中心线与啮合线重合, 就会作轴向上下移动产生排斥力。整个机器的三个压缩区和排斥区是不变的, 但作为托架都在旋转中, 一时处在压缩区, 随即进入排斥区, 各层所处位置会不同。只要是在旋转中, 轴上托架内外对应位置都是在变动的, 因此, 杠杆被压缩的程度不同, 此时在远, 彼时在近, 或半远半近, 磁体位置也不同, 有的在圆直径外作功, 有的在直径内, 有的在压缩区, 有的在排斥区, 而在排斥区的, 也因距离的不同, 有处在最佳状态, 还有要退出等, 并随位置不同, 作用力也不同。
在三个排斥区产生的力对中圆柱体就有三个力点, 这些推力点却因层次不同而作轴向变动, 此时可在轴的乙端, 彼时也可能在甲端, 或在轴的中部, 总之, 是在随圆柱体的转动而上下变动着, 所有杠杆被压缩一次, 磁体就作功一次。从“组件”单体看每层每旋转一周一端作功一次, 但作为圆柱体的结构, 旋转起来后都是无限次地旋转下去, 在排斥区一次次的排斥, 就构成“点”的推动力, 当每个“点”每次的排斥距离大于每个磁体平均周长距离和机器整体所需的力, 相互能衔接起来, 并总排斥距离超过周长, 旋转就能持续下去。
在整个机器运行中, 在单位时间内, 杠杆与磁体可处在周围的不同度数和不同的压缩位置, 但按圆柱体120°所处的三个压缩区和排斥区, 却可知道它们的运行轨迹。
杠杆尾端的运行轨迹及与凸轮的接触点如图所示:
四个圆柱体同时旋转, 杠杆与压缩柱相互挤压, 但因挤压程度不同, 所处位置也不同。
中圆柱体托架上两端杠杆的动力端 (尾部) 是交替被压缩的, 每转动60°就会交替变换一次。当中圆柱体托架一端的杠杆动力端与外圆柱体A轴的一端托架上的压缩柱相互挤压到齿轮啮合线处脱开后, 中圆柱体托架上另一杠杆动力端, 即刻与外圆柱体B轴托架上一端压缩区起点与压缩柱接触, 进入压缩状态, 当其被压缩到齿轮啮合线处脱开后, 对端 (开始与A轴压缩端) 杠杆动力端与外圆柱体C轴在压缩区起点与压缩柱相接触, 当被压缩到齿轮啮合线处脱开后, 另一端 (与B轴一端) 立即与外圆柱体A轴的一端在压缩区起点处与压缩柱相接触。这样中圆柱体每转动60°变换一次, 一周360°共变换6次。
外圆柱体A轴的一端杠杆动力端和中圆柱体杠杆一端在齿轮啮合线处脱开后, 因对端没有被压缩, 所以尽管压缩点已脱开, 但因磁体前出与导体相互作用而发电。当旋转180°后, 另一端杠杆动力端正好与中圆柱体一端在压缩区起点与压缩柱相接触, 进入压缩状态。外圆柱体是A退出B进入, B退出C进入, C退出A进入的顺序交替变换进行循环。
我们知道了杠杆尾部的运行轨迹, 同样必须知道磁体的运行轨迹, 因为它们是一个整体的两个方面, 而且运行中它们正好相反, 即杠杆在压缩区, 磁体在排斥区, 杠杆在排斥区, 磁体正退出。我们从这行轨迹中可以知道磁体的位置与导体的距离。磁体运行轨迹, 如图:
中圆柱体托架上的磁体, 在压缩区时, 磁体在托架的圆周内, 变动位置在排斥区与压缩区分界线 (六等份分界线) 。此时磁体向外一端的磁极与外圆柱体上为同性, 并指向外圆柱体托架上磁体, 但距离较远, 在排斥区, 磁体过了齿轮啮合线处就从托架圆内向外前出。
外圆柱体托架上的磁体, 从压缩区进入, 在杠杆压缩作用下, 磁体在滑轨内滑动, 在排斥区与内圆柱体的磁体为同性, 并向托架圆周外前出, 与内磁相对应, 产生排斥力而作功后进入定子处进行发电。在另一端, 也就是排斥区和压缩区的分界线处磁体会被压缩端拉杆拉动另一端杠杆, 把磁体拉向托架圆周内, 磁体在滑轨内滑动收回, 为下次压缩作好准备。这就是内外两圆柱体上磁体的运行轨迹。
从磁体运行轨迹, 我们清楚看到, 磁体在杠杆与凸轮作用下, 完全控制了运行距离和位置, 把磁体本身的静磁场变成了一个可被利用的动磁场, 在中圆柱体周围形成磁扭力, 推动机器自身旋转。
由于机器的旋转, 完成了一个整体排斥过程的一对磁体, 会因机器旋转而从排斥作功后到退出。而后面靠近一套“组件”, 也就是度数靠近的就会补充进来。另外, 由于外圆柱体是按120°装有三个, 因此, 在中圆柱体周围的三个压缩区, 三个排斥区同时有磁体被杠杆压缩。又因为是圆柱体的滚动、挤压, 就会实现“接力”式不断地排斥下去。如果装配层数多, 磁体密度就大, 当有重叠层次装配时, 就会出现同时有几对磁体参加排斥作功。实质是前面同一对磁体还没有完全退出, 后面另对磁体已进入排斥区, 开始排斥作功。
机器上所有的磁体在装配时就构成了三个部分:作功的、被压缩准备作功的和待压缩状态。而所有的磁体都要经过这三种状态, 进行循环, 整个机器就构成了力的循环传递, 使机器得以连续传递下去。如果力的循环传递链中断, 机器就不会持续旋转下去。
不同的发电机因需要不同, 或因拖动力的不同可用不同规格的磁体, 装配成不同层次和不同组数来解决。需拖动力大的机器, 就用磁体大些、多些, 装配为多层, 拖动力小就用磁体小些, 块数少些, 装配层次少些。但最小也必须达到排斥作功的磁在单位时间内, 总推动量能使整个机器旋转, 并能与下次作功的磁推动量相互衔接, 否则就不会有连续的旋转或旋转中断。
圆柱体多层次、多角度的装配, 就实现了把多块、分散的小磁体进行有效组合, 统一其磁力的方向, 集中了磁力的推动力, 增加了磁力的推动密度, 缩短了排斥间隔, 使排斥距离得以互相衔接, 可使多块磁体同时发挥作用, 是连续加力的保证。
2.发电:
该机的磁体既是动力源又是发电机的磁源, 它的作用是要实现“两个自身”。推动磁体自身旋转, 同时利用磁体自身与导体相切割而发电。当完成第一个推动自身旋转后, 实质是发电机的转子旋转任务, 第二个自身就是发电机的转子与定子的相对运动过程。
发电过程是磁体在完成排斥做功后, 位置正处在齿轮圆的边际, 但它已完成了作为动力源的使命, 进入了“自身发电”的磁源阶段。它在退出了排斥做功后, 能继续旋转, 是在其它磁体排斥做功下完成的。此时, 磁体与定子绕组相对运动, 切割导体而产生电流。当超过绕组时, 此端的杠杆和磁体就会被另一端的杠杆拉向待压缩状态。这是一块磁体的情况。作为机器的整体在外圆柱体的外侧有三分之一左右处都排有绕组, 同时外圆柱体上有一组一组连续排列的磁体。因此, 如同第一个自身一样, 是连续旋转的, 发电同样是一组一组连续进行下去。这里要注意的是, 在安装时, 因每端磁极不同, 所以, 在发电时要注意电流波峰和相位的相同性。
这正是每块磁体在运行一周时的两种作用, 先释放能量作为动力源使用, 第二步是作为磁源与导体切割而发电。在杠杆作用下, 磁体在前出与后退运行, 前出时完成两种功能, 先释放力, 再发电, 然后被拉回为下次作待发状态。这样往复不停的在运动。机器上的磁体, 每块在不同的阶段会处在不同的位置, 执行不同的任务, 但作为机器的整体, 却始终是有做功, 产生排斥力的, 有与导体切割发电的, 有处在待压缩状态的。
如果转子上的磁极按同极安装, 就可以发出直流电来, 成为按需要制成不同类型的发电机。
自身发电是该机设计的新特点, 它实现了同一磁源即作动力源又作磁源的目的, 原来磁体的一个功能变为两个功能。所以, 机器装配上就和原来大不一样, 也复杂的多了。同时, 磁体在杠杆前端作为动力使用, 被杠杆压缩滑动后成为动磁场, 这样磁场的恒定性差了。另一方面, 因磁体分散, 也给与导体相互作用带来困难。
发动机发电机 篇6
某汽车配件有限公司, 是一家从事旧汽车发电机、起动机翻新的中外合资企业, 生产过程中排放的废水, 主要含有石油类、泥砂、粉尘、金属净洗剂等, pH、混浊度、CODcr、SS高, 废水呈黑褐色泥浆状, 水温90~95℃, 生产废水中金属净洗剂含量1.33%。金属净洗剂主要成份为:非离子型表面活性剂、助洗剂、缓蚀剂等, 可生化性差。工程采用物化+生化法废水处理组合工艺, 经3个月的调试运行后通过竣工验收, 监测结果表明, 处理后出水符合GB8978-1996《污水综合排放标准》中一级排放标准。
1 水质及处理工艺
1.1 废水水量、水质
该项目的生产废水, 主要来自表面处理的高温高压清洗水、水帘式喷漆台废水 (一个月排放1-2次, 每次约2t) , 该项目所有的生产废水与生活废水 (包括食堂污水) 均进入污水处理设施进行处理后, 排入市政污水管网, 最终进入海沧污水处理厂。污水处理设施设计处理能力40t/d, 实际处理量为30t/d, 主要污染物指标为pH、SS、CODcr、BOD5、氨氮、石油类和动植物油。混合废水中油脂、NH3-N、SS等指标均较高, 具体数据见表2。
1.2 处理工艺确定
废水处理工艺流程如下图。
废水经过格栅隔油池、压滤、降温处理后, 进入破乳混凝沉淀池, 进行物化预处理。上清液与生活废水混合后, 进入生化处理系统处理后, 达标排放。污水处理设施产生的污泥, 委托有资质的公司进行外运处理。
1.3 主要构筑物
主要构筑物、设备及其工艺参数见表1。
2 设计要点
2.1 生产废水预处理
清洗废水中含有大量石油类、泥砂, 通过细格栅可拦截大颗粒悬浮物, 有效地防止了该部分物质进入提升泵;隔油池将浮油与水分离, 避免了油类对后续处理的不良影响。
压滤机可有效地拦截细小悬浮物, 防止该部分物质进入后续处理系统;冷却塔将废水温度降至30~35℃, 避免了高温对后续处理的不良影响。
2.2 破乳混凝沉淀
2.2.1 破乳
清洗机废水中含有泥土颗粒、石油类及表面活性剂等, 在碱性条件下, 表面活性剂以钠盐形式而使废油与水形成乳化液, 油以极微小的颗粒胶核均匀分散在水中, 油珠表面被一层带负电荷的-COO-或-C-SO3-基团包围形成稳定的胶体微粒 (胶粒) , 因此胶粒带有电荷, 存在着界面动电位 (Z电位) , 相互产生排斥而使胶体保持着高度分散和稳定的状态, 排斥力越大, 分散性越大, 稳定性越高。根据异性相吸的电性原理, 引入异性电荷中和胶粒电量降低排斥力, 破坏胶体微粒的分散性和稳定性, 胶体凝聚变大, 此过程称为“破乳“, 为“破乳“而加入的异性电荷电解质叫“破乳剂“。
破乳后的乳化液中, 由于电解质对油珠产生脱水作用, 从而破坏了乳化液油珠的水化层, 中和了油珠的电性, 破坏了它的双电层结构, 因而油珠失去了稳定性, 产生凝聚现象 (电解质一般分为二、三价的钙、镁、铝等盐类) , 同时金属离子与表面活性剂生成不溶于水的金属皂沉淀, 其反应式如下:
2.2.2 混凝沉淀
经过破乳后的废水虽然去除了大量油类, COD也明显降低, 但废水中仍含有大量有机悬浮物, COD仍然很高, 因此必须选用能形成絮凝性胶体的絮凝剂, 进一步絮凝沉降, 以除去废水中的有机悬浮物。常用的絮凝剂有铝盐等。在水溶液中, 铝盐无机絮凝剂发生水解形成水合金属氧化物高分子, 其高分子的聚合度取决于水溶液的pH值和温度。聚铝水解pH值在6~9之间, 最佳水解pH值在8左右;温度最好控制在20~40℃之间。单独使用一种无机絮凝剂, CODcr去除率不高, 并且矾花形成的速度比较慢, 矾花也比较小, 较难进行固液分离, 絮体难以回收处理。而使用复合混凝剂 (无机絮凝剂+高分子有机絮凝剂) , CODcr去除率很高, 矾花比较大, 沉降速度快, 固液分离快, 处理起来比较方便。从而说明了有机絮凝剂的分子链上带有电荷, 具有一定的压缩微颗粒表面比电层作用, 但其主要功能是“吸附“和“架桥“作用, 它可以起助凝剂的作用。无机絮凝剂的加入改善了废水中的电荷分布, 有机絮凝剂的加入对带有电荷的胶体颗粒进行吸附中和, 并通过“架桥絮凝“作用形成大而结实的絮凝体。因而复合使用有机和无机絮凝剂可以有效地提高CODcr去除率, 使絮凝后的水易于继续处理, 絮体易于脱水
2.3 生化处理
采用物化处理只能去除不溶于水的COD和少量可溶性COD, 废水中主要成份是溶解性的石油类、表面活性剂和可溶性大分子有机物等难降解物质, 水中还含有部分物化处理难以去除的COD, 水质还达不到排放标准。需要再经生化处理过程, 利用微生物的生化反应, 进一步去除有机污染物, 保证出水达标排放。生化处理污水时, 微生物利用污水中所含的物质作为营养物质, 进行同化作用, 以降低污水中的污染物质, 满足排放的水质要求。由于本项目生产废水可生化性较低 (BOD/COD<0.3) 、成分单一, 能为微生物所利用的营养成分比例失调, 而生活污水中的营养物质全面而且均衡, 因此应引入生活污水以补充营养物质, 提高生化处理效果。
2.3.1 厌氧处理系统
物化处理出水及生活废水进入厌氧处理系统, 在厌氧菌或兼氧菌的作用下, 将大分子物质分解成小分子物质, 提高后续好氧生化处理系统的效率, 同时对来水水量、水质进行调节。
2.3.2 好氧处理系统
好氧处理系统采用射流曝气活性污泥法。好氧活性污泥池与二沉池共同构成一体化好氧生化处理系统。厌氧处理系统的出水自流进入好氧活性污泥池, 在好氧菌的作用下, 进一步降解有机物;本工程废水在好氧池停留时间达13h, 在好氧池的末段, NH3-N在低负荷且曝气量过大的情况下, 可转化为硝酸氮和亚硝酸氮, 最终使排放出水中的氨氮浓度达到排放标准。泥水混合液在二沉池内实现泥水分离;上清液进入生物滤池, 沉淀污泥回流至好氧活性污泥池, 保持好氧活性污泥池中足够的生物量;剩余污泥排入污泥储池。
2.3.3 生物滤池
污水在生物滤池中, 利用滤料上生物膜的过滤和吸附作用, 降解废水中的有机污染物质, 进一步降低CODcr、BOD5和SS的浓度, 确保尾水达到设计排放标准。
3 调试运行
3.1 培菌、驯化
3.1.1 培菌过程:
好氧池投加0.5t的厦门第一污水厂的剩余污泥, 放入预处理后的废水进行闷曝, 每天进适量废水。如此循序渐进, 随着每天进水量的日益提高, 30d后完成活性污泥培养, 此时好氧池混合液的MLSS已达2500mg/L, SV%为28%。
3.1.2 驯化运行:
活性污泥培养完毕后, 即开始系统驯化运行, 此过程主要同步监测溶解氧, COD、NH3-N去除率;控制溶解氧在1.0~2.0mg/L之间、pH7.5~8.5, 共历时1个月。
3.2 运转情况
调试运行期间水温20-28℃, 平均CODcr约600mg/L, 进水量、设备运转、工艺控制均正常。
3.3 验收监测情况
系统稳定运行1个月后, 由环境监测站连续取样监测结果表明, 出水完全达到设计和排放标准要求, 其中NH3-N指标远优于排放标准水质, 见表2。
4 体会
4.1 清洗废水需经完善的预处理后才可进入生物处理系统, 避免石油类、乳化液等对微生物的不良影响。
4.2 废水中含大量表面活性剂, 采用厌氧生物法可使之分解成更易好氧生化的小分子有机物。
4.3 通过调节曝气量, 控制好氧池溶解氧、pH的方法, 能够保证好氧系统具有良好的脱氮效果。
5 结论
5.1 组合工艺处理旧汽车发电机、起动机翻新废水效果好, CODcr、BOD5、SS和NH3-N等指标的去除率均达到90%以上。
5.2 系统工艺操作简单、运行可靠。
5.3 工程总投资37万元人民币。
参考文献
电动机电机启动常见故障分析 篇7
在电气设备检测中,直观故障检查不仅通用,而且也十分有效,通常是根据运行中电气设备产生的噪声与振动、温度与气味等变化来判断噪声和振动检测电机转子旋转所产生的噪声,可凭听觉判断。但要得知电机振动幅度的数值大小,则应当用仪器来制定电动机和一般旋转机械一样,多用振动测量法来诊断转子的不平衡及轴承部位的异常情况。定子是电机的主体结构,监测它的运行状态主要以绝缘电阻为内容。电机经长期运行后,不论是电机绝缘的老化或绝缘机械方面的磨损,都使电枢线圈与电枢铁心之间的间隙加大。电机绝缘好坏的诊断,主要在两方面:一是绝缘电阻测定:二是绝缘强度试验。测量绕阻的直流电阻,也是检查绕组性能的一种方法。对于正常电机,定子绕阻三相必须保持平衡。
电机发热多数是线圈热循环和不正常的温升引起。一般说来,电机都有温升限定值,超过此值不会立即烧坏电机,但会大幅度缩短电机绝缘材料的使用寿命。比如对于绝缘材料超过允许温升1℃左右会使寿命减半。电机温度检测主要是用温度计测转子、轴承或机壳的表面温度或平均温度。由于电阻法要求停机测试,一般情况下不大采用。因为绕组温度与机壳表面温度有关,只要用接触温度计测量外壳温度就可掌握绕组温度,因而现场多用此法。电机温升过高时绝缘材料与各种绝缘油漆会发出特殊气味。也可作为判断的依据。
2 常见故障的预防
2.1 日常检查
日常检查周期为1~7天,检查项目有:(1)运转状态:电压、频率应在-5%以内,负载电流应不超过额定值噪声无异常,振动幅值小于25μm(2极机)、40μm(4极机)、60μm(6极以上的电机),温度(机座,轴承,线圈)无变化,无异味,通风系统过滤器网无堵塞。(2)外观:机座无龟裂,损伤。(3)轴承:滚珠轴承的噪声、振动、温升应无异常,滑动轴承的温度,油箱油量(油位),润滑状态(油环转动,油流状态)等都应正常,无漏油。(4)冷却器:冷却水状态应正常,无漏水现象。(5)集电环装置:应无火花,无异常声音。
2.2 定期检查
与日常检查不同,定期检查项目较多,检查周期各不相同。
(1)轴承:滚动轴承应按规定间隔期进行拆检,内外圈滚动面、滚动体、保持器等应无异常,润滑脂无污染,排出的润滑脂应无金属粉末和异物,补给润滑脂。滑动轴承应检查油量、油位(1周)和油的老化(3个月)。还要进行油的分析(6个月)。轴承拆检(周期为1~3年)用塞尺检查间隙应在允许值以内,下部轴瓦接触应在80%以上。油环内外表面应无磨耗,其圆度应在其直径的0.003倍以内,其合缝偏差应小于0.05mm(径向和轴向)止动螺钉不得松动。最后清扫油箱。(2)保护装置(1年1次):轴承温度计,警报装置,断流,压力,差压,油量等继电器,连锁装置,探测线圈温度计,过电流继电器等电器保护装置都应正常动作。(3)联轴器(1年):固紧螺钉不得松动,止动销钉要特别注意。(4)底座:混凝土(1年)不得有裂纹和失常,还要不定期检查底座对机体振动的影响。(5)定子(1~3年):铁心、线圈上不得有尘埃、油、水分、异物等,铁心不得过热、变色、有接触痕迹或松动。引出线绝缘接续部分应无异常。线圈端部绝缘应无变形、损伤、污损、变色、流漆、漏电痕迹等。槽楔应无干枯、松动、甩出、脱落等现象。绑扎应紧固。测温元件引线无异常,端子无松动。(6)转子(1~3年):绕线型转子的铁心、线圈检查要求与定子相同。绑线应无松动、鼓包、龟裂、损伤、折断、沾上焊锡等。槽楔的检查与定子相同。线圈引线应无过热、变色、松动等。(7)集电环:表面形成的黑色和黄茶色薄膜应有光泽(1周~1个月)。表面和倒角无损伤,低速时的偏心不超过0.05mm(1~3年)。(8)电刷(1周~1个月):磨耗应无异常,磨损到低于8mm(距刷辨铆接处距离)时应更换。电刷与刷盒间隙适当,电刷滑动自如。各电刷压力应均匀,并符合厂家的指定值。刷辨引线端部固定无松动,电缆绞线不得有单根断线,端头铆接处不得变色、松动,否则立即更换。
2.3 EMC-1I电机快速检测仪用于现场的电机诊断
多年来,电机的常规诊断多半用绝缘电阻检测和耐压试验,来广泛采用这里介绍的一种快速简易仪器诊断法。现举实例如下:(1)正常电机工作性能的判断依据。(1)线圈绝缘电阻应超过1MΩ;(2)三组线圈的电阻应近似相等,导线的绝缘无破损;(3)转子旋转到不同位置时。三组线圈的电感都应近似相等,转子未受损;(4)新电机线圈的电阻和电感的不平衡数值应小于5;在用电机不大于10。(2)电机运行状态监测。所用仪器为电机快速检测仪EMC一Ⅱ,是一台简易快捷的三相电动机故障检测工具,着重监测电动机的电阻、电感和绝缘情况。它操作简易,检测时不用拆除接线,只需把电源关闭,然后把测得的数据进行比较,便可判断电机优劣。
3 电动机故障与保护的分析
电动机在运行时由于自身或外部的原因均可能出现故障。因此应根据电动机的实际工作需要设置可靠有效的保护装置,对电动机设置保护的总原则是电动机应装设短路保护,并应根据具体情况分别装设过负荷保护:两相运行保护和低电压保护,如为防止发生短路可采用熔断器或断路器作为短路保护,为防止发生过载可采用热继电器作为过载保护,其它还有失压等保护措施。此外还出现了由微处理器控制的各种保护措施于一体的电动机全保护装置,为了及时发现电动机运行过程中的异常现象,防止故障发生。应监视电动机线路电流及电源电压,即在保护装置上装设电流互感器与电压互感器,基于电流值及电源电压值而提出的各种故障发生的判断。正确的维护、检查和及时诊断,可以早期发现事故隐患,防患于未然,从而可以减少停机、停产损失和抢修费用。
4 结论
总之,无论是从事电气的工作人员或是管理人员,都要切实落实好设备的维护与维修工作,必须将产生该故障的原因解决,并且在维修中不能带入新的故障因素,以保证生产的正常运行。
参考文献
[1]陈丽安,张培铭.电动机故障与保护的仿真研究[J].厦门大学学报,2001(21).
发电电动机的安全稳定运行 篇8
抽水蓄能电站通常在电力系统中担任调峰填谷、调频调相、紧急事故备用等作用。抽水蓄能电站具有启动迅速、机动性能好、调节性能强以及适用于承担电力系统尖峰负荷和作为应急备用电源等特点, 在加强电网结构的稳定性及提高电网的经济性方面可发挥重要的作用。蓄能机组的快速响应性, 决定着其在电力系统中举足轻重的作用。作为电站的核心部分, 发电电动机在整个电站的安全稳定运行中起着重要的作用。机组性能的优劣、适应程度, 直接关系到电站乃至电网的安全稳定运行, 对电站及电网都有着很大的影响。一座百万千瓦级的抽水蓄能电站, 其投资通常达50亿元人民币之巨, 机组能否安全稳定运行, 直接关系到电站的经济效益及社会效益。
2 发电电动机的故障及事故
与常规水轮发电机相比, 发电电动机具有以下特点:
(1) 双向旋转。其通风设计、轴承设计独特;驱动、从动端交替变化, 从而影响机组圆度及整体性, 导致振动;
(2) 频繁起停。产生交变热应力、机械应力;
(3) 负荷陡增。大型机组要求具有每秒钟增减10 MW负荷的能力。据资料, 英国迪诺维克抽水蓄能电站能在12秒时间内提供高达1320 MW的电力;
(4) 需有专用的启动设备。现大中型发电电动机基本采用静止变频启动装置;
(5) 过渡过程复杂, 多工况运行, 特别是甩负荷 (单甩和多甩) 、紧急工况转换等。
美国爱迪生电气协会 (EEI) 上世纪80年代对蓄能机组与常规水电机组运行情况的对比调查见表l。
基于上述特点, 发电电动机或多或少地会出现这样或那样的故障。
由于机组双向旋转, 频繁起停机, 转子材料结构疲劳, 造成裂缝、阻尼条松脱;若通风设计欠佳, 会造成某一工况通风效果差, 温升提高, 出力限制;若轴承设计欠佳, 会导致轴承温度超标, 跳闸停机。
由于蓄能机组转速通常较高, 推力轴承易发生油雾逸出。由于机组频繁地起停机, 定子绝缘冷热交替频繁, 绝缘易老化, 局放加大;槽锲及线棒松动;铁心松动, 运行时机组噪音加大。
过渡过程复杂, 特别是甩负荷 (单甩、双甩、三甩等) , 紧急工况转换、水泵水轮机调试、机组首次电动工况启动等, 均将使发电电动机收到较大负荷的冲击。
从上述事故或故障统计来看, 定子侧故障的概率较大。进一步对机组故障种类与转速等关联度进行分析, 500 rpm机组转子故障率明显提高。
上述事故及故障与发电电动机的运行特点具有很强的关联性。
3 减少故障及事故应采取的措施
鉴于当前我国水电建设快速发展的态势, 投运的大容量、高转速发电电动机越来越多, 确保电站安全稳定运行的任务十分艰巨。减少机组故障及事故的措施, 可从以下几方面加以考虑:
(1) 牢固树立安全意识
应高度重视机组的安全稳定运行, 严格执行各项规章制度和操作规范。
(2) 重视投运电站机组运行资料整理分析
由于我国在蓄能机组设计制造方面起步不久, 尚缺独立的设计、制造经验, 特别是各类机型设计与实际的比对, 实测数据少, 工程实例较少。随着机组设备国产化进程的推进, 发电电动机的国产化率进一步提高, 制造厂应加强对投运机组运行情况的调研, 了解发电电动机运行情况, 对已建电站机组资料汇总、分析、整理, 有针对性地解决实际问题。
(3) 加强基础和应用理论研究
尽可能摸清大容量、高转速发电电动机面临的问题, 先从理论上寻找解决问题的办法。
(4) 从源头上把关, 重视发电电动机参数及结构的合理选择
机组参数及结构的合理选择, 对机组的安全稳定运行将起着重要的作用。机组参数、结构的选定, 应根据电力系统的要求及电站的实际情况, 并经严格的论证比较后确定。发电电动机参数、结构选择通常应机组附属、辅助设备、自动化元件的可靠性同样影响机组的安全稳定运行。从已投运机组故障原因分析情况来看, 特别是机组投运初期, 变频启动装置 (SFC) 、测温元件 (RTD) 、电动机、油泵等的可靠性都对机组安全稳定运行有一定的影响。
据对1975年～2009年国内外已投运的25座抽水蓄能电站发电电动机的故障情况进行的不完全统计, 发电电动机故障点及概率见表2。考虑额定功率的匹配、额定转速的选取、机组结构形式 (伞、悬式) 的选定、机组通风冷却方式的选取、拆卸方式、某些工况转换设置的必要性、机组自振频率及尾水管压力脉动频率 (DTPP) 的关系等。
对于机组结构型式的选取, 国外制造商通常在机组额定转速达500 rpm (或以上转速) 时才进行半伞、悬式的比较选择;428.6 rpm及以下转速机组极大部分选用半伞机组。国内制造厂略有不同。而以前的GE公司, 则擅长采用悬式结构。
由于蓄能电站建设存在独特性及差异性, 同一容量机组由于转速不同, 机组设计差别很大。因此, 应根据不同电站的具体情况, 详细分析该电机的设计特点, 有针对性地解决相应的问题。如中低转速机组设计时应注意机组自振频率与尾水管压力脉动频率 (DTPP) 的关系:高速机组设计时应注意转子结构及材料的选择与选取。注意甩负荷、电动工况突然断电等过渡过程对电机的影响。
(5) 重视与水泵水轮机结构、参数的匹配
抽水蓄能电站水泵水轮机既要做水泵运行, 又要做水轮机运行。设计时要兼顾两种运行工况, 设计及制造均有较大的难度, 一般以水泵工况为主 (因水泵无法随导叶来调节流量和入力, 高效率区窄) , 再用水轮机工况来复核。故水轮机工况往往偏离最优效率区。因此, 水泵水轮机运行时易产生振动及不稳定。水泵水轮机设计时不仅要考虑到其自身设计的复杂性, 还应考虑与发电电动机的设计协调。通常水泵水轮机与发电电动机的设计协调项目有:额定功率的匹配、额定转速的选取、机组拆卸方式:机组自振频率与尾水管压力脉动频率 (DTPP) 的关系;GD2的合理选择、临界转速的选取等。
(6) 重视水泵水轮机调试、运行方式对发电电动机的影响
机组运行是水泵水轮机运行与发电电动机运行的统一体。调试、运行中应特别重视水泵水轮机调试、运行方式对发电电动机的影响。特别注意甩负荷 (甩单、甩双、甩三等) 对发电电动机的影响;机组首次电动工况启动时电机在最低扬程时突然承受最大荷载的不利影响:机组首次水轮机工况启动水轮机低水头空载工况运行不稳定及并网困难对发电电动机的影响 (振动及受力) :尾水管压力脉动频率与发电电动机自振频率共振问题。同时还应注意确定水轮机导叶关闭规律不应在调试期进行, 避免发生如同某电站水泵水轮机甩负荷30多次, 对发电电动机产生的恶劣影响。下表所列的是高速大容量发电电动机与巨型水轮发电机甩负荷特性的比较。
表3所列的是高速大容量发电电动机与巨型水轮发电机过速时的离心力比较:表4所列的是某台机组不同下表所列的是高速大容量发电电动机与巨型水轮发电机过速时的离心力比较甩负荷特性比较:表5所列的是高速大容量发电电动机与巨型水轮发电机过速时的离心力比较。
(7) 运行方式的合理选择
抽水蓄能电站的常规运行工况通常有如下五种:发电、发电调相 (进相) 、抽水、抽水调相和静止;特殊运行工况为:线路充电 (零起升压) 和黑启动 (如有) 两种。工况转换方式通常为:静止-发电;静止-抽水;静止-发电调相;静止-抽水调相;发电-抽水;发电-发电调相;抽水-抽水调相:发电调相-抽水;抽水调相-发电。从中可以看出, 蓄能机组具有运行工况多、工况转换频繁、过渡过程复杂、工况变换时间要求较严等特点。其与常规机组相比, 具有交变的热应力、机械应力及较大的振动。机组运行方式的合理选择 (如紧急工况转换、发电-调相、抽水-调相、黑启动) 以及工况转换时间的合理选择, 直接关系到电站的造价及电站的运行可靠性。
(8) 与厂房结构的设计协调
机组参数及结构的选择还与电站厂房结构设计相关。如机组拆卸方式、机组结构形式 (伞、悬式) 、飞逸转速及临界转速的选取、厂房设计对机组结构的要求 (刚度及强度) 、GD2的合理选择等。机组拆卸方式的选取还涉及进厂交通洞设计, 选择时应力求避免发生某些电站出现的机组下凹情况。顶盖分瓣数、拆卸时翻转所需高度等都对电机尺寸 (定子铁心内径以及轴系长度) 有所影响。设计中还应考虑机组不同结构型式 (半伞或悬式) 的基础受力, 主引线、中性点引线开孔以及与上机架支撑点的布置, 机组刚度要求及对混凝土刚度的要求, 基础荷载及种类等。
(9) 制造厂的合理选择
2003年以来, 通过宝泉、惠州和白莲河为依托工程, 哈尔滨电机厂和东方电机厂逐步引进抽水蓄能电站机组设计和制造技术, 并通过辽宁蒲石河、广东深圳、内蒙古呼和浩特、湖南黑糜峰等蓄能电站的机组作为国产化后续工作的依托项目, 国内制造厂正逐步掌握、吸收蓄能机组引进技术, 实现蓄能电站机组国产化。响水涧机组和仙游机组已分别由上述两厂家独立设计和制造。
近几年来, 随着全球水电事业的不断发展, 国外水电设备生产厂家进行了一系列的兼并与重组。迄今为止, 国际上已基本形成五大水电设备生产集团:阿尔斯通、福伊特、三菱-日立、东芝、安德里茨, 其中阿尔斯通、福伊特、东芝等外国公司已在国内建立起合资企业。
4 安装、监理及调试
发电电动机的安全稳定运行, 不仅取决于一流的设计和制造, 还取决于一流的安装、监理及调试。从现有电站的建设情况来看, 近年来投运及即将投逆的发电电动机的设计及制造多为国外制造商, 安装承包商为国内安装公司 (尽管一些由国外制造商督导) 。但把好安装、监理关同样十分重要。同时应做好并设备的单独调试及组合联调工作, 调试时应做好相关设备的保护工作。基于已有工程经验, 不少故障是在调试过程中发生的。因此, 调试过程中严格遵守有关调试规程, 切忌为了赶进度违章作业, 井应做好相应的应急预案。
5 运行、维护及标准的修订
对于新建的抽水蓄能电站, 应做好运行维护人员上岗前培训, 了解所供设备的详细情况, 到类似电站域模拟机上进行运行操作, 制定严格的运行维护规程。并做好运行初期的消缺及在岗培训和档案的整理归类工作。
加强机组谓度管理。电站应多与电力系统沟通, 与电力系统密切配合, 尽早了解系统对电站的要求, 有效地调度电站内各台机组。
注意机组设计条引与实际运行条件的吻合度, 使机组尽可能远行在设计的远行范围内。
有针对性地修订发电电动机的设计、制造、试验及调试等规程 (如飞逸转速、甩负荷、材料应力、不吊转子拆磁极、动平街转速确定等) 。
6 在线监测
为了有效地进行机组在线监测, 当今不少蓄能机组配有机组的在线监测配置。通常在线监测系统共分成四部分:振动、气隙及其它测量系列;定子线棒振动测量系统;数据采集单元及仪表;控制设备。第一部分可对发电机气隙、磁场、铁心振动、机架位移、轴承振动、尾水管压力脉动等进行测量。第二部分可对定子线棒振动进行测量。数据采集单元则可利用ZOOM程序及发电机气隙计算程序, 并配有一定的测量仪表。
在线监测设备的采用, 能有效地监控电站设备的运行情况, 预测设备的故障时间及故障程度, 做到防范于未然。
7 寿命诊断
发电电动帆的寿命诊断, 可以从以下几方面来考虑: (1) 定子线圈的绝缘寿命评价; (2) 转子线圈的绝缘寿命评价; (3) 机械部件的寿命评价等。对于定子线圈的绝缘寿命评价, 可以从运行经历来进行评价, 或根据非破坏性试验进行评价, 再者还可以利用绝缘寿命点进行评价, 对于转子线圈的绝缘寿命评价, 可以通过测绝缘电阻, 吊转子检查等多种方法进行。对于机械部件的寿命评价, 主要对轴、机座、轴承、支架等进行定期检查的方法来发现裂缝及缺陷。若发现与破坏有关的重要因素时, 应研究其安全裕度。还可制定强度评价流程图, 根据裂缝大小和形状、负荷条件、材料特性, 用断裂力学解析技术来判断缺陷的进展速度并进行寿命评价.
8 结语
综上所述, 文章从不同方面对发电电动机的安全稳定运行进行了论述, 希望能起到抛砖引玉的作用, 并为发电电动机的安全稳定运行提供一定的借鉴。
摘要：本文基于抽水蓄能电站在电力系统中的重要性, 从分析发电电动机的故障及事故入手, 就发电电动机的参数和结构的合理选择、与水泵水轮机结构和参数的匹配、水泵水轮机调试和运行方式对发电电动机的影响、电站运行方式的合理选择、与厂房结构的设计协调、安装和运行维护、在线监测、寿命诊断等诸方面对发电电动机的运行稳定性进行论述。
发动机发电机 篇9
376柴油机是华源集团(公司前身)于20世纪90年代末期引进日本某公司的一个发动机产品。当初,该柴油机结构紧凑、质量轻,在欧洲和东南亚市场亨有很高的声誉。它体积小、结构紧凑,噪声和振动小,油耗低,排放性能达标(当初已达到欧Ⅱ标准),是一款适合微型轿车动力的很好的发动机,曾获得世界金奖设计。但是引进来后柴油机给人的感觉就是“冒黑烟、排放不好”,国内各大微型轿车生产厂家都不愿意接受此产品,所以该发动机在国内无“立足之地”。我公司通过一年时间的努力,对376柴油机重新开发设计和改进,使之成为发电机组(备用电源)的动力。事实证明,这种发动机(由车用变为在发电机组上使用)的重新开发和改进是成功的。到目前为此,发动机产量已达到2万台/年,给公司带来很高的经济效益。
轿车用376柴油机经过重新设计与开发成为发电机组上使用的专用动力,首先对发动机的整机性能做了以下变更:1)输出功率由15min功率改变成12h功率,发动机转速由原来最高转速5000r/min变成额定转速3000r/min(50Hz)和3600r/min(60Hz,四极发电机)两种转速,以满足不同地区和客户需求,因而对标定功率和额定转速给予重新标定;2)发动机的调速率由原来15%变成5%以下;3)由于发电机组的工作是在额定转速和额定负载下连续运行,而且要有110%的带载(超负载)能力,所以要求发动机的机油温度、冷却液温度都要给予修订,甚至重新设计,确保温度不要升的太高,以保证发动机正常运转。
1 功率和转速
根据发电机组使用要求,发动机标定转速只能采用3000r/min和3600r/min两种标定转速(当然也可以选用1500r/min和1800r/min)。由于本发动机是属于高转速发动机,标定转速设定太低时,发动机的输出功率也相应减少,达不到一定的经济效益。发电机组用的发动机要求12h功率,比原来车用发动机功率(15min功率)要下降20%;为了避免转速降低,功率也相应减少,因而采用加大原车用发动机的冲程(由73mm改为77mm),这样发动机功率也相应增加8%,发动机的具体技术参数列于表1:
2 调速率
由于车用柴油发动机的调速率可以允许到15%,这样大的调速率对发电机组是根本无法使用;对于普通发电机组来说,发动机的调速率要≤5%;有的特殊发电机组要求发动机的调速率还要小。目前我公司已开发并投入使用的电子调速,这样发电机组上用的发动机调速率可以达到0.2%以下。
a) 发动机的调速率要控制在5%以下。首先主要是针对发动机上的喷油泵(VE泵)的调速弹簧等零部件进行重新设计。经过重新计算,调速弹簧的刚度确定为0.8N/mm(原来弹簧刚度为1.5N/mm);通过油泵综合试验台和在台架上进行试验,发动机的调速率可以控制在5%以下。发动机标定点的油量也要重新设定,油泵调速段的断油点的油量控制在2ml(400次)以下。具体调速状况的测量数据列于表2:
注:以上的数据是在发动机的油门处于某一个固定位置(油泵综合试验台校出发动机在标定转速和功率状况下,发动机所需的油量位置)。另外,以上的功率是发电机组最终输出功率。
b) 调速弹簧性能的好坏将直接影响发动机的调速性能和波动性。因而对调速弹簧要进行特殊处理,采用热定型,即将弹簧比标定工作长度拉长3mm,在200℃高温下保温6h。同时也做了百万次疲劳试验,确保弹簧品质。另外还对VE泵上的调速滑套做了改进,使其随转速的变化能够更加快速灵活地移动,从此改变油泵油量的大小;经过发动机台架试验,仅此项改进,发动机的波动率由0.6%下降到0.45%。再则,对VE泵的飞锤质量和调速臂长度以及角度做了相应改变。通过以上几项改进,发动机的调速率以及波动率都能较好地满足发电机组要求。
3 温度
为了适应发电机组要求,发动机润滑油的温度(油温)、冷却液温度(水温)和排气温度(排温)至关重要。为此,要让发动机连续运行,必须解决好以上三种温度,这里主要阐述润滑油的温度和冷却液的温度:
a) 润滑油温度的控制。一般情况下,车用发动机的机油温度相对较低,其冷却方式主要通过汽车高速行驶时迎面而来的自然风将发动机的油底壳及其表面热量带走,所以原车用发动机的机油温度能够满足要求。而发电机组上的发动机是固定的,所以机油冷却就面临着问题,因而要重新设计。
1) 加大发动机润滑油的容量:对原来车用的油底壳重新设计,原来机油容量为3L,加大后的发电机组用的发动机油底壳容量4.8L。图1所示是两种油底壳的简图。
通过台架试验,采用加大机油容量后,发动机的机油温度下降3℃(在相同环境下);
2) 对原车用发动机的润滑系统结构进行重新设计:一般情况下,发动机的润滑油温度高于冷却液的温度(水温)10℃左右,利用此温差,所以在水箱散热器的底部(下水室)增加一个机油热交换器,这样不仅能把机油的温度降下来,而且结构也相对简单,水箱散热器外形尺寸也变化不大,有利于发电机组的安装。具体机油冷却器(热交换器)结构如图2所示。
经过台架试验,增加了机油热交换器后,发电机组用的发动机润滑油的温度可以下降5℃。
总之,发电机组用发动机的油温,采用以上两项措施后,下降了8℃(此温度是在标定转速和功率连续运行情况下测得),使发动机油温得到有效地控制,保证发动机能在标定状况下长时间运行,满足发电机组的要求。
b) 冷却液温度(水温)的控制:
1) 首先对水温报警器重新标定:车用发动机的水温报警点一般设定较低(在90℃±2℃),而发电机用的发动机水温报警点设定为98℃±2℃。根据发电机的实际使用要求,在标定的工况下甚至要超负荷长时间连续运转,水温都较高,尤其是封闭式的发电机组。如果水温报警点设定低了,发动机时常报警,自动停车;如果设定高了,发动机容易出现“开锅”,损坏发动机;
2) 水箱散热面积的选定:散热面积的大小,将直接影响水温高低,但也不能选用太大的散热面积,否则既不经济又无法安装(封闭式的电机组内部空间都较小),选定合适水箱的原则须满足让进水温度与出水温度(经过水箱散热器后)两者相差10℃。通过台架试验后,选定散热面积为14m2、下水室带有机油冷却器的水箱能满足发电机组的要求,如图2所示;
3) 适当加大水泵皮带轮的直径(为D100mm),加大水泵的流量,以提高热交换效率;
4) 风扇的设计:原来车用发动机的风扇(图3)为吸风,根据发电机组的要求,其风扇应改为面对散热器方向吹风(图4);为了提高冷却效果,在又不过多损耗发动机功率的前提下,将风扇直径加大为D360mm(原车用的冷却风扇为D320mm),风扇的叶片变为5片(原设计为5片但不是等距),同时还控制风扇端面与水箱的距离,以确保风扇的冷却效果。
通过以上的几项措施后,发动机组用的发动机冷却液温度(水温)在标定转速和功率状况下[根据发电机组的要求,机组还要经过110%负荷(超负荷)运行1h],发动机的水温都能控制在98℃以内,完全满足发动机的要求,使发电机组上的发动机能够在各种情况下长时期连续运行。
为了使原车用发动机能够达到发电机机组的要求,还对发动机的外部结构做了改变,如进、排气系统,飞轮及飞轮壳,支撑和减震系统等。同时考虑到成本问题,又对原车用发动机的零部件的材质做了改变,如曲轴、凸轮轴等。
4 结论
综上所述,将原车用发动机改为封闭式发电机组用的发动机,通过耐久试验和市场验证,此项的开发设计与改进是成功的。目前,此款发电机组用的376柴油发动机成为公司的一个主导产品,也为公司创造了丰厚的利润。
摘要：概述了可作为发电机组备用电源的376柴油机。该柴油机原为车用发动机(分类为移动),现通过对此柴油机重新设计与改进成为发电机组(按发动机用途分类为固定)的最佳动力。目前,此发动机配成封闭式(静音)的发电机组,已受到广大用户的认同,市场前景很好。