1、濟柴190系列柴油機及發電機組電氣部分簡介徐利民 2019、04、15一、前言二、概述三、柴油機四、發電機五、控制屏六、柴油發電機組七、 電站八、 油田用長沖程發電機組九、油田、井隊常見問題第1頁，共27頁。8/4/20221一、前言 熱烈歡迎各位領導和同行到我廠考察和交流！ 第2頁，共27頁。8/4/20222二、概述 1各種柴油機的主要結構原理基本相同 作為內燃機行業的一種，柴油機歷經百余年的發展，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別就在于為達到更高的經濟性、環保排放和控制精度要求，以及隱含著的技術壁壘等方面的原因，而做出的一系列工作-或者說實現的程度和手段方面

2、，有細微差別。 濟柴190系列柴油機及柴油發電機組在各類市場上得到了廣泛應用。 同其它機械一樣， 190柴油機及柴油發電機組都是按照國內和國際上一系列相關行業標準的規定，為適應某種用途和工況而設計制造的產品。理解了制訂這些參照標準的真正意義和產品的發展歷程，也就可以很輕松的判定產品的優劣，達到更好的了解、使用、維護保養和故障修理的目的。 下面我們撇開手中的教材，簡單聊一下柴油機、發電機 以及柴油發電機組的一些情況。第3頁，共27頁。8/4/20223二、概述2對機組的要求 柴油發電機組是用來為各類用電負載供電和服務的。因此，對機組性能的要求，也就是滿足各類負載系統能夠正常工作的條件所決定的。

3、包括油田在內的現代負載，除照明等生活用電外，多數為電動機和各類控制系統，他們對電壓和頻率都有穩定和波動盡量小的嚴格要求。 例如電動機（其轉速為同步轉速乘以（1減轉差率），一般為同步轉速的9697%左右），n=60f/p，頻率即柴油機轉速，其變化直接影響負載轉速波動）； （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矩變化， （發電機電壓勵磁電流）需要調整勵磁電流來快速響應，從而穩定電壓，進而穩定輸出轉矩。 綜上，發電機組的要求主要就是是穩定柴油機轉速（頻率）和發電機電壓。第4頁，共27頁。8/4/20224三、柴油機 1怎樣調速 如果把柴油機概

4、念簡化，可以把它看作以下模式： 在一個相對密閉的汽缸內，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，再由曲柄連桿機構將活塞的直線運動變為旋轉運動（縫紉機），進一步形成周而復始的工作狀態，持續帶動外部負載工作。 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，機構運動速度將變得越來越快；當外部負荷變少、阻力變小的情況下，也產生同樣的效果。反之，亦然（上下坡推車） 。而如果混合比不合適時，便會產生燃燒不充分或者不能可靠點燃的情況。所以現代柴油機圍繞以上過程

5、，進行了大量改進工作：圍繞前者，也就是提高“調速”精度和系統反應速度，從而滿足那些對轉速穩定性和反應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外，又增加了檢測空燃比變化的閉環控制回路，以雙向控制進油和進氣量，提高經濟性和排放等指標。 通過簡化的柴油機概念，我們可以知道：柴油機的調速可以通過兩種途徑-改變負載或者 改變燃油量-當然，用惡劣的空燃比 也能使轉速改變，但是 那不是我們這次討論的合適話題。 柴油機應該為不可控的負載服務，所以我們說的調速也就只能通過油量來調節了。第5頁，共27頁。8/4/20225三、柴油機 2調速裝置種類柴油機方面與電有關的部分主要有： 1、儀表監控

6、、保護、操縱等裝置（略） 2、調速裝置 柴油機的調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速穩定，不得出現飛車或停車事故。對于發電機組用柴油機來說，由于有同步轉速的要求，對其調速特性要求更高。 190柴油機的調速器主要有三種： a、機械離心式調速器：靠飛鐵轉動時產生的離心力和調速彈簧的張力動態平衡來保持轉速穩定。該種調速器結構簡單，管理比較方便，但是靈敏度和調節特性較差； b、液壓調速器：利用飛鐵的離心力來控制一個“導閥”，再由 “導閥”來控制液壓油的流向，通過油壓來驅動調速機構增減油門，控制轉速。該種調速器輸出扭矩大，特性和靈敏度

7、比a好，但結構復雜，維護管理技術水平要求高。 c、電子調速器：相對較先進，可接受轉速和功率信號，通過電子線路分析比較輸出調節信號來控制轉速。電子調速器調速精度高，靈敏度也高，但需要電源，有些元器件可靠性稍差。第6頁，共27頁。8/4/20226三、柴油機 3調速指標柴油機的調速特性要求： 為了保證負載運行工況平穩，或者得到更好的供電品質，一般對柴油機有如下要求（靜態和動態）： a、轉速波動率（靜態） b、穩態調速率（靜態） c、瞬態調速率（動態） d、恢復時間（動態） e、調速特性的不靈敏度 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反映負荷突變后轉速快速恢復能力

8、；e則是由于調速系統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（一般要求小于1.52%)。第7頁，共27頁。8/4/20227附：柴油機幾種不正確做法高速低用：購買額定轉速1500轉/分的柴油機在1200-1300r/min-下應用。由于降速后調整參數不是最佳，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、

9、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，結炭.污堵新車必須磨合48小時：費油，磨損大，結炭.污堵第8頁，共27頁。8/4/20228四、發電機1原理及基本結構類型 與190柴油機配套過的發電機很多，我們一般選用國內比較優質的專業廠家產品，國外產品也配套了不少。 發電機就是一種能將機械能轉化成電能的機械。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速；這樣，從公式1可看出，對于加工好了的一臺發電機來說，調壓也就是調節勵磁電流。 發電機的勵磁系

10、統就是供給發電機轉子勵磁繞組直流電的電源系統，決定了工作的可靠性、穩定性和供電品質。 交流發電機基本結構為旋轉電樞式和旋轉磁場式兩種。因為前者發出的電能不易引出（碳刷、滑環），所以目前除了小型發電機外，一般電機都采用旋轉磁場式（我們采用的發電機都是這種）。 第9頁，共27頁。8/4/20229四、發電機2發電機勵磁系統發展歷程發電機勵磁系統歷史 早期發電機采用過同軸直流發電機供電，但負載變化后電壓也變，一般用人工通過修正勵磁發電機電流（磁場回路電阻）來穩壓；后來先后出現碳阻式調壓（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；磁放大式勵磁調節器（含相復勵和電壓校正器兩部

11、分，具有2倍以上強勵能力）；不可控和可控相復勵裝置（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，產生150Hz交流勵磁電源（動態響應好，強勵能力強：當短路或啟動大電機時，定子的暫態電流感應到轉子繞組上，產生一突增的感應電流，從而勵磁電流立即上升，瞬態電壓變化率第10頁，共27頁。8/4/202210四、發電機3 發電機勵磁系統歷程小），但因為有較強諧波存在，波形不好，且調壓率受材料、工藝影響一般較高，從而并聯不好；無刷勵磁：通過加裝勵磁發電機環節，取消了碳刷、滑環環節，提高了可靠性，減小維修量（一般含A

12、VR或DVR，包括測量比較、控制放大、勵磁調節等控制單元，對勵磁能量加以控制，以達到穩壓目的），缺點是軸身加長滅磁較慢，對整流元件要求高等。第11頁，共27頁。8/4/202211四、發電機4發電機性能指標發電機性能指標 同柴油機指標對應，發電機主要指標： a、電壓波動率（靜態） b、穩態調壓率（靜態） c、瞬態調壓率（動態） d、恢復時間（動態）第12頁，共27頁。8/4/202212四、發電機4第13頁，共27頁。8/4/202213五、控制屏1主要功能控制屏功能 柴油發電機組主要由柴油機、發電機和控制屏組成。 控制屏主要功能： a、主開關、隔離開關等電能輸送環節的重要配電環節； b、發電

13、機的保護（短路、過流、欠壓、逆功率、熱保護等） c、發電機的測量、監視儀表； d、發電機的勵磁控制系統； e、同期測量、控制（調速、調壓等）； f、柴油機異地遙控操作、電子調速器等部件安裝； g、柴油機安全保護、運行狀態預告及故障報警等； h、自動化機組的自動控制裝置（以前多用分立元器件，現在多用成套模塊控制系統）。第14頁，共27頁。8/4/202214五、控制屏2各種產品的主要區別 除了功率和自動化程度不同外，多數控制屏主要功能都基本一致。其主要區別在于實現的產品有所不同，例如：廠家、型號、集成還是分立元件、產品先進程度等。但是在電路圖中一般都能找到相應的功能單元（結合具體圖紙）。第15頁

14、，共27頁。8/4/202215五、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 更換同型號規格的儀表2）發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 更換同型號規格傳感器2）傳感器接線開路，或與其它導線搭接 檢查傳感器接線3）電笛損壞 檢查線路，并更換同規格電笛4）報警用繼電器損壞 檢查繼電器線路，并更換繼電器 第16頁，共27頁。8/4/202216五、控制屏4控制屏常見故障分析3 主開關合不上閘故障原因 排除方法1外電路短路 消除短路點2合閘

15、電磁鐵接線開路或線圈燒壞 檢查接線或更換電磁鐵3主開關機械故障 修理故障點4主開關控制回路熔斷器熔斷 更換同規格熔斷器，同時檢查是否有短路5負載過重或相序接錯，出現逆功率 減少負載或檢查相序4 主開關不掉閘故障原因 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主開關機械部分分閘不靈 檢修機械部分故障5. 主開關跳閘故障原因 排除方法1發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發電機內部進水受潮，絕緣電阻下降而短路 檢查絕緣電阻，如小于2兆歐應進行烘干3 發電機過載 撤出部分載荷，使之在額定范圍內第17

16、頁，共27頁。8/4/202217六、柴油發電機組1組成及設計制造依據 柴油發電機組主要由柴油機、發電機和控制屏組成。主要參照標準為GB2820-XX，性能指標也就是柴油機和發電機指標的綜合。但是單純有好的柴油機和發電機并不一定能夠配套出好的機組，關鍵是各種匹配合理。 一套機組設計制造出來后，還要經過嚴格的出廠試驗，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、使用壽命的關鍵。 第18頁，共27頁。8/4/202218六、柴油發電機組2保護參數發動機超速 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

17、大于85 聲光報警 油溫高 大于90 聲光報警 發電機 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、分閘第19頁，共27頁。8/4/202219 用途決定產品。一般柴油發電機組都是多臺并聯組成小型電 站使用，這樣可以合理搭配使用，既保證總容量滿足要求，又能使每臺機組基本運行在額定工況附近，在經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電機組組成的電站。 優點是：結構緊湊、熱效率高、燃料儲存容易、占地小

18、、能夠快速起動供電等優點，適用于負荷波動較大的電站。 缺點是：發電成本高，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，對周圍環境和人員有不利影響等。七、 電站1簡介第20頁，共27頁。8/4/202220七、 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、給水、控制等輔助動力設備用電。冷卻系統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備，有的可以設計成可移動式的，更多的則是固定安裝，用做常用或備用的供電設備。 按運行和使用情況不同，大致可分為應急電站和基本電站兩類。 應急電站的連續供電時間短

19、，一般不超過12h，平時保持準備運行狀態，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急負荷的連續供電。 基本電站又分為兩類：一類要求長期運行供電；另一類，如軍事設施、通訊、電臺等，平時作為備用電源，當常用電源故障或被破壞后，就要長期連續運行，不間斷供電。第21頁，共27頁。8/4/202221七、 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、發電機單機控制和自動并車、調頻調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、負荷分配轉移等，有很多廠家都做：如英國深海（Deep Sea）等，我廠產品也多有應用（油田除氣機外，應用不多）。第22頁，共27頁。8/4/202222八、 油田用長沖程發電機組（一）柴油機 在原3000系列柴油機基礎上加長活塞