一、柴油发电机组基本结构与原理总体概述

一般来讲发电机组是由发动机、发电机和控制系统及其他辅助设备组装而成,市场上很少有厂家做到既生产发动机,又生产发电机和控制系统。所以严格地来讲,所有发电机组均为组装机。以花台索道为例，其柴油机为重庆康明斯800KW KTA38-G5型高速柴油机，发电机组为泰州凯华柴油发电机组厂生产的型号为800GF型的同步发电机。

柴油发电机组属于自备电站式交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。随着技术不断地发展，现代柴油发电机组总体结构是由柴油机、三相交流同步发电机、控制箱（屏）、散热水箱、联轴器、燃油箱、消声器及公共底座等组件组成钢性整体。

其中柴油机的飞轮壳与发电机前端盖的轴向采用凸肩定位直接连接构成一体，并采用圆柱型的弹性联轴器由飞轮直接驱动发电机的旋转，其联接方式由螺钉固定在一起，使两者联接成一钢体，保证了柴油机的输出轴与发电机转子轴的同心度在规定的范围内。同时为了减少机组的振动，在柴油机、发电机、水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处，通常均装有减震器或者橡皮减震垫，统称为发动机悬置。 图片

柴油机驱动发电机运转，将柴油的化学能转化为电能。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。柴油被点燃后，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曲柄连杆将活塞的上下运动转变为曲轴的旋转运动，从而带动曲轴旋转。将同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机曲轴的旋转带动发电机的转子旋转，利用“电磁感应”原理，交流发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这只是柴油发电机组最基本的工作原理。要想得到稳定的电力输出，还需要有一系列柴油机和发电机的控制回路和保护器件。

二、柴油机各大结构与功能

柴油机总体结构一般由六大部分组成，分别是机体、曲柄连杆机构、燃油系统、润滑系统、进排气系统和水冷却系统。

1、机体

机体是发动机的骨架，是发动机各系统工作和装配的基础，承受着发动机的各种负荷。 

2、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构由曲轴、飞轮、活塞和连杆组成，其作用是把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把连杆传来的切向力转变为扭力，以对外输出功率和驱动各辅助系统。              

3、柴油机燃油系统

燃油系统是由喷油泵、调速器、输油泵、燃油滤清器、高压油管、低压油管及其附件组成。燃油系统的作用是按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入气缸，与压缩的空气形成均匀的可燃混合气进而燃烧。

现代工业技术的发展，已将过去那种机械式喷油系统升级为高压共轨式喷油系统。其喷油器采用了更多喷孔且喷雾能量大幅增加。它的优化设计提高了柴油机的响应速度，并能更加柔性地控制喷油参数。 

4、柴油机润滑系统

   润滑系统组成包括机油泵、机油滤清器、机油冷却装置、机油管路和油底壳。润滑系统的作用，一是将润滑油供给到运动件的摩擦表面以减小阻力，减轻机件的磨损；二是清洁和冷却摩擦表面并对所有运动件起到防锈作用；三是提高活塞环和气缸壁间的密封性能。         

5、进排气系统

该系统包括空气过滤器、进气管、排气管、排气消音器、废气涡轮增压器以及连接管组成。

废气涡论增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器，将空气压缩后再送入气缸。增压的目的是增加进入气缸的空气量，在柴油机容积不变的情况下增加气缸内的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴油以提高其输出功率，这是最经济最有效的方法。

6、水冷却系统

冷却系统组件如下图所示，其功能是散去机组运行产生的热量。其中节温器是控制冷却液流动路径的阀门，它是一种自动调温装置，根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，实现大小循环之间的动态切换，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。

节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如果节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。

三、发电机组电气控制系统组成

这里主要介绍发电机组的电启动系统、转速控制系统和柴油发电机组监控系统。

1、电启动系统

主要包括起动机、充电机、控制仪表和蓄电池。启动马达的控制装置，控制电路的通断。启动发动机不要连续多次打火，这样会引起马达发烫。

2、柴油发电机组转速控制系统

    转速控制系统由速度传感器、电子调速板、油泵的电子执行器组成。柴油发电机工作时，转速必须稳定在1500rpm(50Hz)左右。发电机负载增大时，柴油机的转速在瞬间会出现下降的现象，安装在飞轮壳上的速度传感器马上感应到柴油机的转速变化，并将此变化的电信号输送到电子调速板，电子调速板随即增大对油泵的电子执行器的供应电流值，使油泵的供油量增加，柴油机的转速随之上升，直至稳定在我们设定的转速值上。发电机负载减少时，柴油机的转速在瞬间会出现上升的现象，安装在飞轮壳上的速度传感器马上感应到柴油机的转速变化，并将此变化的电信号输送到电子调速板，电子调速板随即减小对油泵的电子执行器的供应电流值，使油泵的供油量减少，柴油机的转速随之下降，直至稳定在我们设定的转速值上。柴油机转速不稳定，若是由于电气故障，则很可能是电子调速板、电子执行器或速度传感器等部件的损坏或接线不牢，速度传感器导线没有采用屏蔽线或屏蔽不好等引起的。

3、柴油发电机组监控系统

    发电机组监控系统主要由水温传感器、油压传感器、水温高报警器、机油油压低报警器、机组控制器等组成，主要监控柴油机的工作状态。一般情况下，柴油机工作水温超过93℃，水温预报警开关动作，柴油机进行水温高预报警，此时应停机检查；水温超过102℃，水温高正式报警停机。柴油机机油压力低于21PSI，机油压力低预报警开关动作，柴油机进行机油压力低预报警，此时应停机检查；机油压力低于15PSI，油压低正式报警停机。水温传感器、油压传感器、水温报警器、油压报警器将感应的信号传递到机组控制器，机组控制器根据感应信号而输出相应的控制信号，控制柴油机报警或停机。

四、柴油发电机组常见故障

在了解柴油机的结构原理的基础上，还必须进一步了解柴油机在什么条件下，才能正常运行。一旦发生故障，如何根据故障现象，去分析故障产生的原因，通过深入细致地分析，才能找到正确的处理方法，消除故障。

1、柴油机不能启动

柴油机在常温下，一般应在几秒内能顺利启动，有时需要反复1～2次才能启动是正常的。如果经过3～4次反复启动，柴油机仍不能着火时，应视为启动故障，需要查明原因，待故障排除后，再行开启。具体见下表：

故障现象

故障原因

排除方法

柴油机不能启动

①启动用蓄电池电力不足。②启动系统电路接线错误或电气零件接触不良。③启动电动机的炭刷与整流子接触不良。

①更换电力充足的蓄电池或增加蓄电池并联使用。②检查启动电路接线是否正确和牢靠。③修整或更换炭刷，用木砂纸清理整流子表面，并吹净灰尘。

2、冷却水温度偏高

一是冷却水箱散热器表面不清洁引起。灰尘大的环境易堵塞散热器表面，也有可能是在机组运行时有杂物被冷却风扇吸至水箱处挡住通风而使散热不良。这时用水清洗水箱散热器表面或清除杂物后即可解决。二是冷却水箱内冷却液不足，需检查清楚冷却水流失的原因，可查看冷却水箱与机身各冷却水管道有无泄漏情况，如有泄漏立即修复。然后补充冷却液至正常液位。三是节温器发生故障不能张开，使冷却水的水温有变化时不能改变冷却水的循环路径，进而不能控制进入散热水箱冷却水的流量，不能达到调节冷却水温度的目的。此时则需要更换节温器。

3、发电机排气冒黑烟

使用燃油的质量差，含杂质多。杂质堵塞了喷油嘴使气缸内不能完全燃烧引起黑烟;另外发动机喷油嘴喷射时压力大，某些细硬杂质会划伤喷油嘴内壁。在喷嘴被划伤后就改变了喷油的精度，损坏了喷油嘴，对发动机伤害很大。如喷油嘴被损坏后，即使使用合格的燃油也会同样冒黑烟。所以对燃油的质量一定要把好关，选用合格的燃油有利于发动机的使用寿命。环境灰尘杂物多，空气滤芯严重堵塞。空气进气滤芯堵塞后造成气缸燃烧空气不足，燃烧不完全。要清洁或更换空气滤芯，并维持环境的清洁。另外，发动机的喷油正时不对。发动机各个气缸的工作是要靠它喷油时间的标定，即活塞在做功过程中需要与喷油相对应，两者之间的时间差会引起燃烧不完全出现黑烟。因为正时的标定需较强的专业技术，建议联系厂商调整发动机喷油正时与气门间隙。

4、发电机排气冒蓝烟

一般都是滤清器中机油过多（即保养时机油添加过多）引起，减少机油至规定液位可以解决。另外，也可能是活塞环卡死或者磨损过多，弹性不足使机油泄漏进入燃烧室燃烧所致。这需要联系厂商清洗活塞环或更换泄漏部分的活塞环。