柴油發(fā)電機(jī)組啟動問題研究

　　摘要：通過研究柴油發(fā)電機(jī)組啟動問題，總結(jié)出引發(fā)柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障的原因，提出了解決柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障的具體措施。

　　本文源自移動電源與車輛,2020(03):37-40.《移動電源與車輛》雜志，于移動電源與車輛年經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，CN:62-1040/U，本刊在國內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強(qiáng)的特點(diǎn)，其中主要欄目有：使用維修、相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)介紹等。

　　柴油發(fā)電機(jī)組作為一種操作簡便、供電快速、維護(hù)方便、安全可靠的發(fā)電設(shè)備，在世界各行各業(yè)得到廣泛地應(yīng)用。火力發(fā)電廠設(shè)置的交流保安電源[1]和黑啟動電源就是柴油發(fā)電機(jī)組。交流保安電源是為了避免因電網(wǎng)停電而導(dǎo)致人身安全和設(shè)備安全事故發(fā)生，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50660-2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)條款的規(guī)定配置的應(yīng)急電源。黑啟動電源是電網(wǎng)系統(tǒng)因故障停運(yùn)，即電網(wǎng)系統(tǒng)處于全“黑”狀態(tài)下，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過電網(wǎng)系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機(jī)組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機(jī)組，逐步擴(kuò)大電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終恢復(fù)電網(wǎng)系統(tǒng)供電能力而配置的應(yīng)急電源。現(xiàn)在有些火力發(fā)電廠通過優(yōu)化電氣主接線，統(tǒng)一考慮容量及選型，將交流保安電源和黑啟動電源合二為一，合并設(shè)置一臺具備黑啟動能力的保安柴油發(fā)電機(jī)組。文中將火力發(fā)電廠設(shè)置的交流保安電源、黑啟動電源、具備黑啟動能力的保安柴油發(fā)電機(jī)組統(tǒng)稱為應(yīng)急電源。

　　火力發(fā)電廠在火力發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)，且電網(wǎng)終止供電后，應(yīng)急電源必須能夠立即啟動、恢復(fù)對重要負(fù)載的供電，確保機(jī)組安全停運(yùn)并在最短的時間內(nèi)使電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷的能力。由此可見柴油發(fā)電機(jī)組在保障火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)自救方面發(fā)揮著不可忽視的作用。

　　柴油發(fā)電機(jī)組能夠迅速地啟動是柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電的先決條件，解決了柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障問題，相當(dāng)于解決了柴油發(fā)電機(jī)組最大的故障問題。筆者通過研究柴油發(fā)電機(jī)組啟動問題，總結(jié)出引發(fā)柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障的原因，并提出解決柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障的具體措施。

　　1、柴油發(fā)電機(jī)組啟動問題研究

　　柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的先決條件是霧化良好的柴油能準(zhǔn)確及時地噴入燃燒室內(nèi)，并且同時燃燒室里的壓縮空氣要達(dá)到足夠的溫度才能著火爆發(fā)。要滿足這兩個條件，就必須在柴油機(jī)啟動時有足夠高的轉(zhuǎn)速并且氣缸內(nèi)有一定的溫度。由此可以推出，柴油發(fā)電機(jī)組順利啟動有三個必備條件，且這三個條件缺一不可，具體條件如下：

　　1)必須達(dá)到一定的啟動轉(zhuǎn)速，克服啟動阻力影響。柴油機(jī)的啟動轉(zhuǎn)速一般大于100r/min，啟動時曲軸的旋轉(zhuǎn)阻力包括：氣缸內(nèi)壓縮空氣的反作用力、運(yùn)動部件的慣性力、各摩擦系統(tǒng)的摩擦阻力等。

　　2)確保油路、氣路暢通，使燃油與空氣在氣缸內(nèi)形成一定數(shù)量的可燃混合氣體。

　　3)氣缸壓縮良好，氣缸內(nèi)混合氣體要達(dá)到可燃點(diǎn)。混合氣體達(dá)到可燃點(diǎn)，應(yīng)有足夠的壓力、壓縮比、溫度。在壓縮沖程終了時，氣缸內(nèi)混合氣體的壓縮比應(yīng)為14-22左右，壓力應(yīng)達(dá)到3-5MPa，溫度應(yīng)達(dá)到400℃以上。

　　如果柴油發(fā)電機(jī)組不能正常啟動，可首先從柴油發(fā)電機(jī)組順利啟動的三個必備條件方面分析。

　　2、柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障原因分析及解決措施

　　為了提高排除柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障的準(zhǔn)確性和快速性，可將柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障劃分為常溫啟動故障和低溫啟動故障。常溫和低溫的溫度界限劃分如下：非增壓柴油發(fā)電機(jī)組以5℃為界，增壓柴油發(fā)電機(jī)組以10℃為界[2]。當(dāng)環(huán)境溫度在低溫范疇時，判斷柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障可首先考慮低溫啟動故障，其次考慮常溫啟動故障。當(dāng)環(huán)境溫度在常溫范疇時，判斷柴油發(fā)電機(jī)組啟動故障只考慮常溫啟動故障。

　　2.1低溫啟動故障原因分析及解決措施

　　低溫環(huán)境不具備柴油發(fā)電機(jī)組順利啟動的三個必備條件，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組難以啟動。低溫環(huán)境對柴油發(fā)電機(jī)組啟動的影響表現(xiàn)在以下幾個方面[3]:

　　1)蓄電池啟動能力下降。蓄電池的端電壓、容量、充電能力會隨環(huán)境溫度的降低而下降，造成蓄電池給啟動馬達(dá)提供的冷啟動電流不足，使啟動馬達(dá)帶動曲軸時達(dá)不到啟動轉(zhuǎn)速，甚至根本帶不動。

　　2)柴油機(jī)啟動阻力增大。潤滑油的粘度在低溫下增大，流動性變差，甚至凝固，造成曲軸與軸瓦等摩擦機(jī)件之間潤滑不良，摩擦阻力增大，使柴油機(jī)啟動阻力增大，達(dá)不到使柴油機(jī)啟動所需的最低轉(zhuǎn)速(一般在100r/min以上)。

　　3)柴油機(jī)著火困難。由于環(huán)境溫度低，氣缸蓋、活塞等零件溫度降低，進(jìn)入氣缸的空氣溫度降低，加之曲軸轉(zhuǎn)速低，造成柴油機(jī)壓縮行程終了時氣缸內(nèi)溫度和壓力過低，達(dá)不到柴油著火溫度，造成柴油機(jī)著火困難。一般柴油機(jī)要求壓縮沖程終了時，氣缸內(nèi)溫度達(dá)到400℃以上，燃燒室混合氣的壓力應(yīng)達(dá)到3-5MPa。

　　低溫啟動故障的現(xiàn)象為：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但不能著火。解決低溫啟動故障的措施如下：

　　1)在放置柴油發(fā)電機(jī)組的機(jī)房開啟空調(diào)或加熱設(shè)備，提高機(jī)房溫度。

　　2)依據(jù)環(huán)境溫度更換適當(dāng)?shù)牟裼汀C(jī)油和冷卻液。一般低溫柴油、機(jī)油和冷卻液的標(biāo)號至少要比環(huán)境溫度低5℃以上。

　　3)對蓄電池采取保溫措施，必要時更換低溫性能好的蓄電池，以保證其低溫條件下蓄電池能正常充電且有足夠的輸出電流，從而提高啟動能力。

　　2.2常溫啟動故障原因分析及解決措施

　　常見的柴油發(fā)電機(jī)組常溫啟動故障主要有五種，下面按照故障發(fā)生概率由大到小，依次詳細(xì)介紹五種啟動故障的故障原因及解決措施。

　　1)故障1：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但不能著火且排氣管無煙

　　此故障按以下步驟排查：首先檢查燃油箱燃油量，如不足則添加燃油;再檢查從油箱到輸油泵之間的油路有無漏氣、堵塞、油路不暢、濾清器堵塞、輸油泵故障，必要時更換柴油濾芯;最后檢查噴油器的噴霧質(zhì)量，檢查方法是依次拆下各缸的噴油器，并重新連接在對應(yīng)的高壓油管上，置供油拉桿在最大供油位置，用特制工具或大螺絲刀撬動對應(yīng)的噴油泵分泵柱塞，觀察噴霧情況。良好的油霧束，其油霧應(yīng)該是十分均勻和細(xì)微，沒有明顯的油滴和油流，沒有濃淡不均的現(xiàn)象。并且斷油清脆，油霧錐角和方向正常，噴前和噴后均無滴油現(xiàn)象，經(jīng)多次噴油的噴孔附近干燥或少有濕潤。如噴油器噴霧質(zhì)量達(dá)不到上述要求，且相差甚遠(yuǎn)，或個別噴油器噴孔堵塞時，則柴油機(jī)難以起動。

　　2)故障2：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，氣缸無爆發(fā)聲，或有間斷的爆發(fā)聲，但不能著火且排氣管冒白煙

　　此故障說明柴油在機(jī)體內(nèi)沒有燃燒而變成蒸汽排出或柴油中水分過多。如果發(fā)現(xiàn)柴油中有水分，則應(yīng)檢查柴油中有水分的原因，并按要求更換燃油箱的柴油。如果沒有空氣和水分混雜柴油中，應(yīng)該繼續(xù)檢查噴油器的性能是否良好或供油配氣時間是否得當(dāng)。

　　3)故障3：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，氣缸壓縮良好，但不能著火且排氣管無煙

　　此故障主要是由低壓油路不供油引起的，只要順著油箱、油路、柴油濾芯器、輸油泵和噴油泵等順序進(jìn)行檢查，一般就能找出故障的部位。

　　4)故障4：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)慢

　　此故障大多是啟動電機(jī)工作無力，并不說明柴油機(jī)本身有故障，應(yīng)該在啟動電路上檢查，判斷蓄電池是否有充足的電，各導(dǎo)線是否緊固良好，啟動馬達(dá)是否工作良好，以及空氣濾芯是否阻塞。

　　5)故障5：啟動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常且能聽到噴油聲，但不能啟動

　　此故障主要是氣缸壓縮不良引起的。裝有減壓機(jī)構(gòu)的柴油機(jī)，如將減壓機(jī)構(gòu)處于不減壓位置，仍能用手搖把輕輕的轉(zhuǎn)動柴油機(jī)，且感覺阻力不大，則可斷定氣缸漏氣。進(jìn)氣門或排氣門漏氣后，氣缸的壓縮溫度和壓力都不高，柴油就不易燃燒，這類漏氣發(fā)生的主要原因，一方面是氣門間隙太小，使氣門關(guān)閉不嚴(yán);另一方面是氣門密封錐面上或氣門座有積碳等雜物，也會使氣門關(guān)閉不嚴(yán)。檢查時可以轉(zhuǎn)動曲軸，如果聽到空氣濾芯器和排氣管內(nèi)有“吱、吱”的聲音，說明氣缸有漏氣現(xiàn)象。遇到此故障聯(lián)系柴油機(jī)廠家進(jìn)行維修。

　　3、結(jié)束語

　　火力發(fā)電廠的應(yīng)急電源應(yīng)嚴(yán)格按《柴油發(fā)電機(jī)組維護(hù)使用說明書》的規(guī)定進(jìn)行應(yīng)急電源的操作使用及維護(hù)保養(yǎng)，且定期進(jìn)行應(yīng)急電源啟動試驗(yàn)。當(dāng)應(yīng)急電源發(fā)生啟動故障時，應(yīng)仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象，可參照文中提及的方法逐步排除故障。相信靈活運(yùn)通以上措施，能大大提高應(yīng)對應(yīng)急電源在電網(wǎng)系統(tǒng)瓦解、機(jī)組全停時，及時發(fā)揮應(yīng)急供電能力。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]DL/T5153-2014,火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

　　[2]GB/T2819-1995,移動電站通用技術(shù)條件[S].

　　[3]玉柴發(fā)動機(jī)說明書[z].