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  柴油发电机简介 柴油发电机组结构、原理、保护配置、运行规定 托电运行一值 魏俊姚 柴油发电机组简介 ? 柴油发电机组安装在电厂内的柴油机房内,它的 作用是保证机组的安全停机。当电厂正常电源失 去时向机组的保安负荷供电。柴油发电机组由一 台柴油机和一台柴油机驱动的同步发电机、成套 配电柜、控制盘、蓄电池以及继电保护系统和所 有的运行辅助设备组成 Page 2 典型的安装图 Page 3 柴油发电机组简介 ? 我厂一到四期柴油发电机组都为英国进口的无刷、自 励磁、水平轴、自行散热、单轴承、同步型柴油发电 机组。一到四期柴油机一期的柴油机都为英国帕金斯 4012-46TAG2A,发电机有所区别,一期为法国利莱 森玛发电机,二到四期为英国斯坦福公司发电机。 ? 采用电子打火和电子调速系统,启动方便快捷,运行 稳定。具备自动和手动启动功能,在厂用电失去情况 下,能够自动启动,保证机组的安全停机。接到启动 指令后在10秒内一次启动成功,到带满负荷的时间不 超过15秒。并能保证在12小时内满载持续运行。柴 油机自起动成功率不小于99%。且可带不低于20% 负载长期稳定运行。ag真人杀猪 Page 4 Page 5 Page 6 14列 Page 7 二期柴油发电机组 Page 8 柴油发电机组型号 ? 柴油机: ? 生产厂家:英国帕金斯(Perkins) ? 型 号:1500rpm、 ? 闭式循环水冷却、直流电启动(自带蓄电池24V)、2个水加热器 、1个机油加热器 ? 发电机: ? 一 期:生产厂家 法国利莱森玛 ? 型 号 LSA50.1 MT-4P ? 二--四期:生产厂家 英国斯坦福公司 ? 型 号 PI734D ? 采用无刷励磁、极数4、三相、中性点直接接地、Y接、H级、0.8 。 Page 9 柴油发电机组结构-发电机 ? 同步发电机为水平卧式,定、转子绝缘采用H级,发 电机能在环温40℃条件下,以温升100K连续运行, 而不影响机组保证寿命。 ? 组成:静止部分称为定子,包括基座、定子铁芯、定 子绕组、端盖、轴承盖、交流励磁机的定子等组成。 转动部分称为转子,包括转子铁芯、磁极绕组、转轴、 轴承、风扇、交流励磁机的电枢及旋转整流器等组成。 ? 励磁系统为快速反应永磁无刷励磁系统,包括:自动 电压调整器、手动励磁调节装置、屏体结构等。对于 自动励磁调整装置,具备自动调压和强行励磁功能。 Page 10 柴油发电机组结构-其它 ? 热工仪表包括:柴油发电机组热工仪表、机旁操作 开关和信号设备等。 ? 电气保护、测量、控制、信号系统包括:发电机保 护装置、柴油机保护装置、馈线保护装置、电气测 量表计、信号光字牌、电铃、蜂鸣器、指示灯、电 压和速度调节开关、控制开关、按钮、自控装置、 控制用蓄电池及其充电设备、屏内连接导线、端子 排、屏体设备等。 ? 电气开关柜包括:母线、电流互感器、电压互感器、 变送器、屏体设备等 Page 11 外观结构图(1) ? 1-热带散热器,2-中 冷器,3-齿轮传动冷 却水泵,4-空气堵塞 指示器,5冷却水滤 清器,6增压器,7 空气冷却的排管 ? 8吊环,9发电机, 10,冷却水管入口, 11,旋装式旁通润 滑油滤清器,12润 滑油冷却器,13, 润滑油排油泵,14 旋装式全流润滑油 滤清器, ? 15曲轴箱通气, ? 16飞轮壳 Page 12 外观结构图(2) Page 13 内部结构图 Page 14 柴油发电机组结构-通风、排烟系统 ? 柴油发电机组的通风方式以轴向通风方式为主, 排风方式采用两侧直排风 Page 15 柴油发电机组结构-通风、排烟系统 ? 柴油机排烟系统包括: 全部排烟管及其吊架、 重型排烟消音器、排气 波纹膨胀节、排烟管道 集油器等。 ? 柴油机进排气系统包括: 空气过滤器、琴箱式补 偿器(接至排气百叶 窗)、及其法兰盘等, 室内全部进气及排气百 叶窗。 Page 16 柴油发电机组结构-启动系统 ? 柴油机启动系统包括启 动马达、阀控铅酸蓄电 池组和蓄电池充电器。 充电器采用高频开关电 源充电器。 ? 柴油发电机组的起动方 式为电起动。电起动方 式的电源,采用全密封阀 控铅酸蓄电池(4块 *180AH),蓄电池的 容量满足连续起动9 (15次)的用电量要求。 每次持续时间不少于6 秒。 Page 17 柴油发电机组结构-燃油系统 ? 为了使柴油喷到气缸内 去很好地燃烧作功,必 须做到供给适当的油量 和准确的供给时间,喷 入气缸的柴油应雾化良 好,质量合格并具备其 他必要条件。燃油系统 就是为此目的设置的, 主要由输油泵、喷油泵、 喷油器等组成。 Page 18 Page 19 ? 柴油机燃油油箱容量 为2.5m3 ,当油箱油 量仅能满足机组额定 运行30分钟时则油位 开关发出报警信号, 油箱最大容积应不低 于机组额定运行8小时 用油量要求。 Page 20 柴油发电机组结构-燃油系统 ? 1-燃料进口管;2-过滤网; 3-提升泵;4-提升泵出口 连接管;5、6-输送管; 7、8-连接管;9-充油泵; 10-充油泵出口连接管; 11-逆止阀;12-管道; 13-放气旋塞;14、15-相邻 燃料组件之间的供回油连 接管;16-较低的燃料油道; 17-钻孔管道; 18-压力释放阀。 Page 21 柴油发电机组结构-燃油系统 Page 22 柴油发电机组结构-润滑油系统 ? 润滑系统包括:管路系统、预热、预供、自动控制装置等。柴油 发电机组的机油泵将润滑油传递到各活动部件,起到润滑和冷却 作用。其润滑供油分成AB列,在机器两侧布置相同的冷油器、 过滤器、管道。油从油泵出来后输送至冷油器,然后至过滤器联 箱,油流经过3个全流量的缸式过滤器、其中两个用于轴承供油, 一个过滤器用于活塞冷却 Page 23 柴油发电机组结构-润滑油系统 ? 当机油油位低于低限或高于高限时,不得起动 及运行,更换机油时戴好防护手套。 Page 24 柴油发电机组结构-冷却水系统 ? 柴油机冷却系统包括:冷却水箱、冷却风扇、冷 却水温度自动调节器、输水泵、冷却水预热、预 供装置、冷却水管道系统等。 ? 柴油发电机组的冷却原理是通过发动机的冷却液 循环冷却。冷却方式采用闭式循环水冷却,一次 水冷,二次采用散热器风冷,对增压空气和冷却 水进行冷却,风扇通过由柴油机减速轮经皮带驱 动,冷风取自室外,把空气吹进散热器芯内部, 达到冷却的目的,不需外供水源。补水箱和冷却 水管中加防冻液。发电机的冷却方式为自然风冷, 因此机组不需 外供工业冷却水。 Page 25 1散热水箱 2冷却水管 3恒温器 4机油冷却器 5 水泵、风扇驱动轮 Page 26 Page 27 柴油发电机组结构-涡轮增压器 ? 涡轮增压器 是利用柴油机排出的废气能量来驱 动增压器,将空气压缩后送入气缸的一种增压 方法。主要作用就是提高发动机进气量,从而 提高发动机的功率和扭矩,让机器更加有劲。 如装上涡轮增压器后,其最大功率可以增加 40%以上。本机设两套独立的增压器,位于机 器的顶部,包括一个排气驱动涡轮机和径向压 缩机。机器的排气经4进入,膨胀驱动涡轮机, 给压缩机提供动力,经13排入大气。燃烧的空 气经过滤器从12进入压缩机,经10送至散热器 冷却后送入机器。 Page 28 Page 29 柴油发电机组结构-其它 ? 调节器:为MX-321电子调速器,包括磁拾取器、控制 器、控制连接杆、整定装置。实际转速在飞轮齿轮处测 得后送到控制装置,在控制箱里实际转速与整定转速相 比较,其差值使控制回路去调整执行机构位置,调节燃 料输送率和发动机速度。 ? 燃料限制单元:是一种复合限制设备,在发动机启动或 运行时限制调节器执行机构的行程,限制燃料量的供给。 ? 双速单元:用在初始阶段的负荷,调节转速、电压、燃 料。 ? 负荷分配/测定单元:进行负荷分配和限制、逆功率报 警和跳闸。 ? 同步单元:用于检测、调整发电机出口与母线之间的电 压、频率、相位,以获得发电机与母线的同步并列。 ? 双保护单元:作为高水位与低润滑油压力保护 Page 30 柴油发电机组结构-控制柜面板 ? 表计、指示灯、切换 开关、急停按钮、控 制屏、出口开关。 Page 31 柴油发电机组结构-控制柜面板 ? 控制柜面板上部:同步表、功率因数、功率、电流、 电压、频率。保安段各开关状态、本机/市电、电压 切换 Page 32 柴油发电机组结构-控制柜面板 ? 急停按钮、合闸指示、分闸指示、储能指示、报警指 示、单机/并联切换、转速细调、升压按钮、降压按 钮、电源指示。 Page 33 柴油发电机组原理 ? 柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。 蓄电池供电给启动马达,马达启动后,柴油机转动。在 柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷 油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合,在活塞上行的挤 压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴 油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活 塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功, 作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力 量,从而带动曲轴旋转。ag真人杀猪 ? 简单的说:柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和 排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作 循环。活塞走过四个过程才能完成一个工作循环,柴油 机做功,然后带动发电机发电 Page 34 柴油发电机组原理 ? 无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋 转带动发电机的转子旋转。首先,蓄电池供电给启动马达,马达启动 后,柴油机转动。在蓄电池供电给启动马达的同时也有一部分的直流 电源送至交流励磁机的转子上,交流励磁机随中心轴转动,交流励磁 机定子线圈感应出交流电,此交流电通过转轴上的旋转整流器整流后, 变为同步机的直流励磁电源,供给同步机的转子;同步机的转子稳定 的旋转会形成一个稳定的磁场,利用‘电磁感应’原理,这样就在定 子线圈上感应出三相交流电。定子线圈上感应出的交流电,通过一个 AVR(自动电压调节器)反馈到交流励磁机上,这就是无刷励磁的工 作原理。 ? 此外将同步发电机通过引出线接至负荷,即可向负荷提供提供三相交 流电源。 Page 35 无刷四极同步交流发电机结构图 Page 36 柴油发电机组保护 ? 柴油发电机组保护应包括下列项目但不限于此: ? 润滑油压力过低,动作于停机、跳闸。 ? 油箱油位低,动作停机、跳闸。 ? 冷却水断,动作于停机、跳闸。 ? 机组超速,动作于停机、跳闸。 ? 起动失败,动作于停机、跳闸。 ? 反映发电机内部相间短路的过流保护、差动保护、 接地保护动作于停机和跳闸。 Page 37 柴油发电机组保护 ? 下述故障均应起动外接信号,为柴油发电机故障报警。 ? 润滑油温高。蓄电池电压低。电压超限。冷却水温高。 发电机绕组温度高。日燃油箱油位低。转速低。过负 荷。发电机单相接地。冷却水箱水位低。 ? 上述10项故障应起动外接信号,为柴油发电机警告信 号。 ? 柴油发电机带负荷后,应起动外接信号。 ? 柴油发电机处于试验运行状态应起动外接信号。 ? 此外,机组总故障和异常运行均应有就地信号,报警 盘.报警器应有将报警信号送到单元机组集控室报警 器和DCS的回路。 Page 38 柴油发电机组保护 ? 柴油发电机组继电保护出口动作信号定义如下: ? ──跳闸:断开柴油发电机向保安PC供电的电源 进线开关。 ? ──停机:将柴油发电机退出运行。 ? ──就地信号:向就地机组控制屏发出声光信号。 ? ──外接信号:向控制室发出声光信号。 Page 39 柴油发电机组运行 ? 柴油发电机装设自动和手动启动装置, 自启动装置应 在厂用电失压一秒钟内发出厂用电源故障信号,并同 时发出自起动命令。在60秒内完成一个启动循环(即 三次试起动)。若自起动连续三次失败,发出停机信 号,并闭锁自启动回路。柴油发电机组自起动成功的 定义:在额定转速和额定电压下稳定运行2~3秒,并 具备带负载条件。 ? 柴油发电机组有远方、就地、自动、单控室立盘强起, 四种起动方式。 Page 40 柴油发电机组运行 ? 就地手动启动及停止 ? 就地将柴油发电机组控制柜上“机组工作方式选择” 开关切换至“手动”位置。按下“启动”按钮启动柴 油发电机组,启动后调节机组频率在50HZ运行,调 节机组电压在400V运行。手动合上机组出口开关 (在机组控制柜下按下“合闸”按钮,出口开关合闸 灯亮)。 ? 就地停机时应先拉开机组出口开关,并确认出口开关 在分位后,在柴油发电机组控制柜上按下“停止”按 钮,则柴油发电机组停机。 ? 紧急时按急停按钮。 Page 41 柴油发电机组运行 ? 远方启动及停止 ? 将柴油发电机组控制柜上“机组主工作方式选择” 开关切换至“自动”位。由单控在DCS画面中可进 行远方启动柴油机,柴油机启动正常后,自动合上 机组出口开关。 ? 远方停止时在DCS画面中停止柴油机,柴油发电机 组停止运行。 Page 42 柴油发电机组运行 ? 自启动 ? 保安MCC段失压柴油发电机组自动投入 ? 在正常运行时若DCS检测到保安MCC段失压,同时检测备用电源进 线有电(该回路电源侧断路器在合闸位置及该PC段有电压),经设 定的延时(1.5s)(躲过6kV厂用电切换时间1S)后先跳开工作电源进 线断路器,检测该工作电源断路器跳闸后再合上此备用电源断路器, 同时启动柴油发电机且延时合上出口断路器;若保安MCC段恢复电 压,则不投柴油发电机,手动停止柴油机,若未恢复电压,则跳开备 用电源断路器。柴油发电机起动并检测电压正常后,检测另外两路电 源进线断路器均在跳闸位置后,联锁合上保安MCC段柴油机进线开 关向保安MCC供电。 ? 停止柴油发电机时,应停止柴油机,拉开汽机保安MCC段柴油机进 线开关,再合上汽机保安MCC其中一路电源(A或B),柴油机严禁 与保安MCC段并列。 Page 43 柴油发电机组运行 ? 强启动 ? 单控制立盘装有”柴油发电机组强启动按钮”,在紧 急事故状态下,当远方无法启动柴油发电机组,可利 用此按钮直接启动柴油发电机组带负荷。 ? 使用立盘”强启按钮”启动柴油发电机组后,须就地 使用紧急停机按钮,停止柴油发电机组运行 Page 44 柴油发电机组运行 ? 柴油发电机组启动后,巡检员应立即到现场检查发 电机,发电机各部有无异常声音、异常振动、水、 油、螺栓和螺帽的松动、电路的断线、管路接头松 动等情况,同时检查柴油发电机排烟颜色正常,并 确认以下各值:转速,润滑油压力,润滑油温度,冷却 水温度,电压,频率,电流等运行参数都在允许范围内. Page 45 柴油发电机组运行 ? 柴油发电机组的特殊规定 ? 与本机组厂用电系统不能并列运行。(防止短路容量 超过0.4KV开关设备的额定值) ? 每个月20日白班做柴油发电机组远方空载启动试验。 (为了处于良好、完整的备用状态) ? 每年6月30日测柴油发电机定子绝缘,用1000V兆欧 表测量绝缘,不低于5兆欧(测定绝缘时应解掉发电机 中性点接地引线及拉开就地控制柜内各保险)。 ? 机组启机前应做柴油机启动带负荷试验。 ? 正常运行时,电压调节范围在±5%,频率调节范围 在±2.5%。 Page 46 #2机DCS画面 Page 47 #2机DCS画面 Page 48 Page 49 Page 50 一期柴油机自启动逻辑 ? 柴油机启动条件: ? 1 保安MCC段低电压且PT无故障。 ? 2 柴油机无闭锁。 ? 3 柴油机无故障。 ? 4 柴油机出口开关在远方位。 ? 保安3电源联合条件: ? 1 柴油机启动成功。 ? 2 保安段低电压与上PT无故障。 ? 3 保安PC段电压正常。 ? 4 保安段1电源在开位。 ? 5 保安段2电源在开位。 Page 51