来源：西安宏港机械设备有限公司    时间：[2013-06-10 09:25:24]    浏览: 0 次

第五章 发电机

5.1  总体性能及说明

       QS系列柴油发电机组所配套之主发电机全部为无刷自励式STAMFORD（史丹福）发电机。这样既可免去对滑环和电刷的保养，又可使其工作可靠性更好，使用性能更优越。同时，STAMFORD良好的绝缘性能和较高的防护等级也为确保机组长期无故障使用提供了条件。为随时监测主发电机的工作状态，应对其输出进行必要的仪表连接。

        主发电机是整个系统安装在一个机壳内，并是按无故障操作来设计制造的，这样就会便于操作和能够有较长的使用寿命。

        主发电机的定子铁芯是用经绝缘处理的矽钢片叠压而成为一个极其坚固的铁芯，它能够承受较大的振动和负载冲击。

        主发电机的转子系统包括转动磁场系统，励磁转子/旋转整流系统和冷却风扇等。转子是机械加工成楔形并支承在绕线端，这样使其超速可高达2250r.p.m.而不致损坏。整个转子系统为动态平衡以保证其无振运转。

        一根高精度机械加工的轴穿着主发电机的转子系统。在转子系统驱动端是铝铸的离心式风扇，把冷空气抽到通过在非驱动端的百页窗然后从驱动端的相似的百页窗式的罩排出。

        大多数交流发电机可以重新接线以适应不同的输出电压，接法可参考《交流发电机手册》。在变换电压之前，检查其它部件是否适合新电压，如断电开关、电流互感器、电缆及电流表、电压表等。

绝缘测试：

        在安装好发电机后，应首先检查线圈的阻值。此时，自动稳压器应断开，旋转二极管可以临时用电线短接，或者先断开，所有的控制线路都要断开。拆开中点和地之间的导线，用一个500V兆欧表或类似的其它仪表测量从终端到地的阻抗。机器到地的绝缘阻抗应超过5MΩ。如绝缘阻抗少于5MΩ，必须对线圈进行烘干处理。详细的测试步骤可参考《交流发电机手册》。

存放：

        当交流发电机不使用时，湿气将会进入线圈，为了最大程度减少湿气凝结，应把发电机放在干燥通风的地方。可能的话，最好用发热线保持线圈的干燥。

        当发电机从存放处移到安装处时，应首先检查绕组的绝缘程度，方法在前面已经介绍。如果读数低于存放前，就要对线圈进行烘干处理。步骤可参考《交流发电机手册》。经过干爽后如兆欧表读数低于1MΩ，说明绝缘已损坏，需要修理才能再用。

5.2   运作方法

        发电机所产生的电力是由一个闭合回路产生的，这个闭合回路由主定子、主转子、励磁定子、励磁转子、旋转整流器及自动稳压器等部分组成。

        整个过程开始于柴油机着车驱动交流发电机内部部件。在主转子的剩磁产生一个较小的交流电压（AC）信号在主定子上。该小交流信号被送到自动稳压器AVR，AVR又将其整流转变为直流（DC）信号，并将其加入在励磁定子。

        此直流电流通过励磁定子时就产生一个磁场，磁场又依次在励磁转子上感应出一个交流电压，并输送到与其同步转动的整流器中，这交流电压又由旋转整流器转变为直流电。当这直流电压出现在主转子时，就产生一个比原来的剩磁强大的磁场，因而在主定子上感应出一个较高的交流电压。

        这较高的交流电压循环通过上述整个系统，并感应出更高的直流电压回到转子。这样循环往复直到产生一个近似发电机的额定输出电压。在这时候，自动稳压器开始限制通向励磁定子的电压，因而又限制了交流发电机的总输出电压。电压从没有到设定值的整个积聚过程一般不超出1秒时间，是很短的，这样就可以满足用户尽快投入使用的要求。

5.3   自动稳压装置

        自动稳压器（AVR）可使主发电机从空载运行到满载运行时紧密保持较稳定的电压。主机定子通过AVR为励磁机磁场提供电力，并能够自动调节励磁机磁场的电流。AVR向来自于主机定子绕组的电压感应信号作出反馈，通过控制低功率的励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场的目的。主定子所输出的三相四线制交流电之电压的大小与主转子绕组的电流大小成正比关系。

        AVR有一个电压/频率（赫兹）正比例的特性，当机组的运转速度减低时，这种特性能够正确地相应调整减低主发电机的输出电压。在突然加大负载时，这种正比特性有利于保护柴油发电机组。有关不同型号的AVR所能完成的不同功能及其调整方法和故障查询等详细资料可参考《交流发电机手册》。

5.4  保养与维护

        建议用户对主发电机及所有附件作定期的检查和清洁。根据《交流发电机手册》提供的步骤对线圈的绝缘性能在第一次使试。用之前作测如发电机停机备用，则视存放地点的湿度，每3~ 6个月检测绕组线圈绝缘度一次。在高湿度地区，当机器不使用时建议用户在发电机中安装发热器来使其保持干燥，这将有助于降低发电机的故障发生率和确保其正常的使用寿命。

        交流发电机的内外都应定期清洁，而清洁的频率则要视机器所在地的环境。当需要清洁时，可按照下列步骤进行：将所有电源断开，把外表所有的灰尘、污物、油渍、水及任何液体擦掉，通风网也要清洁干净，因为这些东西进入线圈，就会使线圈过热或破坏绝缘。灰尘和污物最好用吸尘器吸掉，不要用吹气或高压喷水来清洁。《交流发电机手册》提供更为详细的保养资料，并有寻找故障的指导。

★不正确的安装、操作、维修或更换部件会导致严重的人员伤亡或设备的损坏。服务人员必须有电气和机械服务工作资格。电击会引起严重的人身伤害甚至死亡。用户在进行电气接线时，应杜绝地线与发电机中线直接连接的错误操作。

第六章 电控系统

6.1 启动控制系统

        柴油发电机组的启动控制系统屏用于实现对机组的启动、运行、停机、紧急停机等操作，部分型号的控制屏还具备实现通讯及进行远程监控的功能，这就为用户将其顺利纳入电信BMS网络管理系统予以监控提供了可能。同时，它们还具有当机组发生故障时，可根据其严重程度和性质自动对机组实施停机保护或发出报警信号等功能，同时指示出故障种类，为柴油发电机组的可靠运行、方便操作和故障查找等提供了保障和参考。原则上所有类型的启动控制系统屏均可加装空气预热装置和水套加热器控制单元。

        每一台机组启动控制系统屏分别对应一个不同的编号，该编号用不干胶纸粘贴在控制屏里面左侧壁上。为尽可能减少机组故障率和方便用户互换，所有电源类型相同的启动控制系统屏均无机组型号、功率档次等的区分，并可安装到任何型号对应功率的QS系列柴油发电机组上面。当用户需要更换机组控制屏，以改变机组控制方式时，建议事先向厂方通报，并在得到正式确认后才进行。

        不同型号的启动控制屏分别可以完成不同的功能，为方便用户深入了解每一种控制屏的用途，及根据不同的使用要求予以选择。另外，为减少控制系统故障率和方便故障查找，所有控制系统的主件均选用美国出产的专用于柴油发电机组控制的集成式模块化单元。下面将各种不同功能和型号的启动控制系统屏分别介绍如下：

6.1.1  QSK-1控制屏

        QSK-1系列控制系统屏只提供手动操作柴油发电机组的功能。该柴油发电机组启动控制单元为手动控制钥匙启动，具有自动流程控制、故障自动保护关断等功能。体积小、控制可靠，电源电压范围宽，适用于所有型号柴油发电机组的安全控制。

         控制屏面板上另有一些警告标志和部分指示仪表和控制擎：电压表带电压选择开关用于选择指示三相相电压及三相线电压数值、电流表带电流选择开关用于选择指示三相用电电流值、运行时间表用于指示柴油发电机组的累计运行时间、机油压力表用于同步指示机组运行时的油压读数、水温表用于指示冷却液温度数值、频率/转速表用于指示输出电力的频率和机组的转速、电池电压表用于指示电池的（充电）电压、紧急停机按钮用于当机组发生紧急情况时控制机组立即停止运转，紧急停机没有延时，按下该红色“紧急停机”按钮时，相应故障指示灯亮，当“紧急停机”按钮被锁定时，机组无法再启动运行，可将该按钮手控旋转使其上跳并将钥匙转回到“STOP”并按下测试/复位按钮进行复位，恢复正常停机的初始状态。

         8100手动控制屏内的所有微型空气开关只作保险熔丝用，当电流偏大，超出该空气开关的上限值时，即会自动断开，可保护机组电气控制部分不会因电流过大而烧毁。8100屏内侧左壁上粘贴有一块标识纸牌，上面标有控制屏型号、编号、电源类型等信息。

6.1.2  QSK-2控制屏

         QSK-2型机组启动控制系统屏可同时提供手动和自动操作的功能。QSK-2屏前视图除黑色胶质标识牌外，其余与QSK-1完全相同。它是在QSK启动控制系统的基础上增加了市电失压自动启动和给电池浮充电等功能而形成的。该电气单元的作用：监测市电状态、控制机组自动实现三次启动、设定机组自动启动延时、市电回复延时、自动停机延时等，当QSK-2屏与扬州四通之Z系列或ZB系列之ATS配合使用时，上述功能可以确保无人值守机房功能的实现。

        QSK-2的报警保护功能在QSK-1系统的基础上另外增加了“启动失败”和“市电失败”两项故障报警及“机组带载”和“市电正常”两项状态指示。在此，需重点介绍一下启动匙之“AUX/AUTO”位。当客户需进行自动模式的机组控制时，可将此钥匙打到此位置。此时，市电是否正常，均可以通过8200面板上“市电正常／MAINS AVALL”或“市电失败／MAINS FAILED”指示灯表现出来。而当客户只需进行机组的手动操作时或进行机组的常规保养和维修时，为避免机组的自动启动而引发意外事故，应注意不要将控制钥匙转动到“AUX（AUTO）”的位置。

        QSK-2控制系统屏的电池浮充装置为BC700/BC701。它可向电池提供3A恒定的充电电流。BC700/BC701随时监测电池的电压电量，需要时自动给电池充电。BC700用于对标准12VDC蓄电池进行浮充电，BC701用于对标准24VDC蓄电池进行浮充电。QSK-2的面板形式及仪表种类和功能与8100完全相同。屏内侧左壁上粘贴有一块标识纸牌，上面写有控制屏型号、编号、电源类型等信息，供客户配套机组时参考。

         QSK-2控制系统屏中，有一种可以另外加装水套加热器电气控制部分，其供电电源为市电单相电压，当市电正常接入时，水套加热器可根据机体内水温的情况，控制水的自动加热，并负责将热水自动经出水口送到柴油机体内，及吸入冷水进行加热（详细内容见后面相关章节所述），以实现北方高寒地区机组的机体冷却水加热。

6.1.3   QSK-3控制屏

         QSK-3系列柴油发电机组控制屏是三种类型电控屏中控制功能最全面、故障报警保护最完善、参数指示最多的电控系统，它不仅可以实现机组的手动、自动操作，还可以实现远程监控型操作模式，同时在向用户提供QSK-3监控屏的同时，另外提供与其对应的通讯协议和全中文界面之监控软件一套，操作方便，通讯可靠。

         QSK-3所选配主件为：AUTOSTART740、BC700/BC701、UVR500等。UVR500为市电失压继电器，当市电发生以下任何故障时，QSK-3监控屏均可控制柴油发电机组自动启动：

市电断电

市电缺相

电压波动超过设定限值

电压低超过设定限值

相偏差超过设定限值

        当市电恢复正常时，UVR500可发出自动停机信号，以使QSK-3屏控制机组的自动负载转换、自动冷却停机等。另外，标准配置的QSK-3监控屏自带RS232C通讯接口，同时可应用户要求加配RS485之通讯接口。可通过PC机或电信BMS网络管理系统实现机组的三遥功能的操作。仅当QSK-3处于自动模式下时，才允许进行机组的遥控操作。同时，机组的所有参数、机组状态和故障信息等内容均可通过网络传送到通讯终端。有关QSK-3的内容，这里不再详述，用户如需要，可向当地代理机构或厂家索要《QSK-3系列柴油发电机组远程智能监控系统操作手册》。

6.1.4  自动负载切换屏（ATS）

        当柴油发电机组用作自动备用电源、 以备在市电出现故障时自动提供电力时，用户就需要配套ATS全自动负载切换屏了。为实现市电与机组电力的全自动切换，确保所有负载的正常供电，扬州四通公司专门为所有型号和功率等级的柴油发电机组选配了性能优越、质量可靠的ATS全自动负载转换开关屏。另外，为尽可能满足用户的不同负载转换要求，和尽可能与不同配置之自动启动机组的配套，ATS共分有两种：AX、AI。另外，AX与AI屏经改装组合后可以形成双备用ATS，用于两台机组对一路市电的备用场合。有关AX、AI及双备用之ATS全自动负载切换系统屏的使用性能、不同的使用场合、所能完成的不同的控制流程、不同的连线方式等内容，请参考ATS的有关资料。

6.1.5  加热器

       机组加热器可以有三种：

       水套加热器。当市电单相电压正确接入时，用于给机组冷却液自动加热。当机组处于备用状态时，该装置自动检测冷却液温度，当温度低于厂设限值时，会自动通电加热。待温度升高到约27～35℃时，即自动停止加热。水套加热器是用于可能结冰地区的机组所必须配套的。机组水套加热器的电源为市电220VAC。

        抗冷凝加热器。当机组使用环境湿度较大时，就应另外加装抗冷凝加热器。其电源一般为机组启动电池。

        空气预热器。它的作用是当机组启动时,为了增加启动成功率而专门给进入燃烧室的空气加热的。当机组实现正常着车运行、启动马达已经退出后,该空气预热器会自动停止工作。空气预热器的电源一般为机组启动电池。

6.2 附件

6.2.1 空气开关（MCCB）

        为方便用户的安装和使用，所有QS系列柴油发电机组均已安装了电力输出空气开关。其额定功率与机组的额定功率相对应，当手柄在“ON”位置时，该MCCB可持续承受额定功率的电流，当其中任何一相于一定的期限内持续超出额定电流时，开关就会自动断开，以自动切断电力供应，从而保护柴油发电机组免受损害。其跳离期限取决于电流超出比和MCCB的特有设定。所有QS系列机组在出厂时都已经根据不同机型的额定功率/电流将MCCB的脱扣电流和脱扣延时作了专门的设定，用户只需直接接驳电缆即可，不建议用户另行调整。

6.2.2  并车系统

        本节将扬州四通自动同步并车系统屏的组成、性能和操作等内容作一介绍。该系统允许把两台或以上的QS系列柴油发电机组通过自动电控同步并接于铜汇流排。另外的马达开关或电磁开关用于向负载设备供电。该系统由两台或以上的并车单元和一个总的电力输出屏组成。每个并车单元分别对应一台机组，其功能都是相同的。

        在并车系统中，将功率作出合理的分配是至关重要的。该功率通常由两个部分组成：有功功率(kW)和无功功率(kVAR)。其中，有功功率的分配是通过负载分配器实时同步进行的。无功功率是通过主交流发电机特定型号的AVR全自动稳压器来分配的，它利用一个正交变压器CT，在无功功率增大时降低电压输出，从而把内部循环电流降到最低，以实现无功功率的实时分配。电压下降与无功功率的比率被称为“DROOP”。

        如果“电压调整”电位器的调整不同，将会在无功功率的分配中导致不均匀或甚至相互抵消。因此，每台机组的电压应在无负载、单机运行及“电压调整”电位器在适当位置锁定的状态下设定。

        并车用机组需首先按要求进行改造，以使其能满足并车要求，具体如下：

        检查AVR是否能满足并车使用的要求，必要时应更换成带有“DROOP”调整电位器的AVR。

        在每台机组之发电机电力输出端的每一相正确接入一正交CT。

        确认每台机组均安装有允许并车使用的电子调速系统（有转速“DROOP”调整电位器），如果机组为机械式调速系统或较为简单的电子调速系统，则需按并车要求作出相应的正确改造。

        在进行并车操作前，应先期将每一台机组的电压、频率/转速、相位角等调整到相同，将电力之相位正确对应起来，然后反复调整和测试电量参数的变化趋势，使尽可能同步。

        同步并车系统屏按照用户的使用要求，可以有三种形式：

手动并车系统

半自动并车系统

全自动并车系统

        有关并车系统的性能介绍如同步控制装置、负载分配、逆功率监察和保护等内容和具体操作方法等，可具体参照厂方的相关资料，或可直接向当地代理机构咨询，在此不再作详细说明。

6.3 电池的说明及保养

6.3.1 电池的原理

         柴油发电机组用蓄电池是由若干独立的电池格组成，每格均包括有许多铅板(Pb)，它们浸在合适浓度的稀释硫酸(H2SO4)导电液中,依靠铅与硫酸的化学反应不断产生直流电能信号。电池中的化学反应是可逆的，因此即意味着电池可重复充电和放电。

电解液：

        在铅酸蓄电池中的导电液体即电解液是特定浓度的硫酸稀释溶液，它是用硫酸和纯净水按照特定的比例均匀混合而形成的。它可以令金属片产生化学反应及成为导电媒体。

比重：

        比重是一个密度测量单位。在25℃的条件下，一个充满电的电池比重应有1.270，电解液中硫酸的浓度越稀，比重就越低。当电池放电时，化学反应会降低电解液中硫酸的比重。因此，电解液浓度的高低可以直接反映出电池的充电情况如何。测量电解液的比重的最简单可靠的办法是用比重计，该装置是一个球型的玻璃吸液管，用它将电解液从电池壳中抽出来，与比重计柱中的玻璃浮标持平的刻度显示即为电解液的比重值。

在实际测量电解液的比重时，用户需要注意以下三个方面：

        为使测量结果真实，在刚往电池格中加了液之后，请不要马上测量比重，要将电池充电使水和沉淀的硫酸均匀混和，这样测出的比重才可靠。在机组长时间运行之后，如果马上测量比重，则实测值会略高于其实际值。

        比重计刻度是校正在25℃(77℉)的条件下,电解液的比重,应随着温度的高低作出相应的校正，即每升高约5.5℃(10℉)时，读数就会增加0.004。同样，实际温度每比参考温下降约5.5℃(10℉)时，比重读数就会相应减少0.004。

        当往电池中加入电解液时，应注意缓缓加入，并防止液体飞溅。

比重修正：

        在环境温度经常高出25℃(77℉)的地区，应使用比重为1.240的电解液，因为这种较高的温度可以使电解液更具活性,则强度中等的电解液能够延长蓄电池的使用寿命。与此相反,在较冷的气候条件下,蓄电池应该加入比重略大的电解液,在某些情况下,甚至可以采用1.290-1.300比重的电解液。

6.3.2  电池的保养

         在维修保养电池时，应穿上防酸围裙和戴上面罩或防护目镜，一旦电解液不慎溅落在皮肤或衣物上时，应立即用大量清水冲洗。

         电池在刚随机送达用户处时是干的，因此在使用前，应加入已均匀混合的正确比重的电解液。把电池格顶盖旋开，缓缓注入电解液直到位于金属片上部两刻度线之间并尽量接近上刻度线止。加好后，请不要马上使用，应先让电池停放15分钟左右，有条件的用户，还可以接上充电机予以充电到适量。在第一次给电池充电时，应注意连续充电的时间不应超出4小时，充电时间太长会对电池的使用寿命造成损害。

当出现以下情况之一时，充电时间允许适当延长：

电池存放时间超过3个月，充电时间可以为8小时，

环境温度持续超过30℃（86℉）或相对湿度持续高于80%，充电时间可以为8小时；

如电池存放时间超过1年，充电时间可以为12小时。

如果充电器电流输出不足，那么较低电流亦可，但充电时间应该按比例延长。

        在充电行将结束时，应检查电解液的液位是否足够，必要时可加入正确比重的标准电解液。

        需要注意的是，充电电流的大小和充电时间的长短还应同时考虑到电池的新旧情况和电池已有电量的多少。

        在给电池充电时，应首先将电池过滤帽或排气孔盖打开，并检查电解液水位，需要时用蒸馏水调整。

        打开充电器，观察正常的充电率，Amp-hous(安培小时)容量决定，还要视电池的新旧情况及目前充电水平。在开始充电之后，充电电流会随着电池的饱和而逐渐减小。要检查充电情况则要在充电器断开后，让电池休息一段时间。然后用比重计测每格电池液的比重。

        正常的操作和充电会导致一些水被蒸发,这就需要随时对电池进行补充加液。先把电池外表，尤其加注口周围全面清洁以避免污物进入电池格，然后把孔塞取下。加入蒸馏水，直至适当液位即可。另外，为防止长期封闭使电池格中污气不能及时排放，及避免水珠在单元格内侧顶壁上凝结，应注意将专门的通气孔打开，以方便空气适当流通。

6.3.3  对电池充电

        确保电池是在通风良好的环境进行充电，附近不可有火花或明火。

        不要在不能挡风雪的环境充电，充电器切勿近水。

        向电池充电的电源可以有三种：用户自配充电机、装在启动控制屏内的电池浮充装置、机组自带之电池充电机。这三种充电装置的使用条件不尽相同，简单介绍如下：

        当机组配置为纯手动启动控制屏时，由于控制屏中没有安装电池浮充电装置，如果机组长期停放不用，用户就应另配充电机给电池单独充电。

        当操作柴油发电机组运行前，应首先确保上述电池充电机断开。

       对于QSK-2系列和QSK-3系列机组启动控制屏，屏内装有一个对应电池充电电压的浮充装置，该浮充装置的电源为单相市电之标准电压（220VAC），它的作用最主要是防止当机组长期停放时避免电池过量放电，导致电池损坏和影响机组的正常可靠启动。BC700为12VDC系统，BC701为24VDC系统。对于这种配置的机组，用户只需按要求将220VAC的单相市电正确接入控制屏的相应接线端子上即可，无需另外配电池充电机。电池浮充装置的特点决定了其适合连续24小时向电池充电。它的优点是，用户只需将电源正确接入，就无需再对电池进行额外的保养工作。而且，由于其独有的充电方式和过压、过流等的全面保护，在标准220VAC电源的充电条件下，其充电过程不会给电池造成任何损害。当机组启动运行后，电控部分会自动断开浮充回路。这就同时对充电机和电池起到了较好的保护作用。

        当柴油发电机组正在运行时，机组电气接线可以确保将浮充装置与电池自动隔离开，而机组自带之电池充电机会持续向电池充电，直到机组运行结束后，才重新自动转由浮充装置向电池充电。高温也会使电池损坏，在充电过程中要小心，尤其在热气候环境，电池温度绝不允许高于48℃。

电池充电错误/故障排除表

故障1：无充电电流

故障原因 

 故障排除 
 
        充电线缆接错或电池接头不好； 检查并清洁接线、接头； 电池损坏或充电电压太低； 更换新电池或调高充电电压； 市电失压或没有正确连接；  检查市电情况及检查市电到充电机的线路；充电熔丝烧断；  更换新熔丝；整流二极管坏；
 更换已损坏的二极管。
 

故障2：无充电电流显示

故障现象 
 
故障排除 

     充电电流表损坏；  更换新电流表；。

故障3：充电效率低

故障现象 

 故障排除
 
        市电电压偏低；  检查市电供应情况；充电机变压器抽头错；  检查市电电压是否与该抽头正确对应；充电电缆接头松动；  检查并拧紧接头。 
 
故障4：充电接头发热

故障原因 

 故障排除 
 
         接头连接不良；  清洁接头并重新接牢； 接头螺丝松；  清洁并拧紧接头螺丝（蓄电池安装在地面下将有爆炸的危险）。