汽油發電機組

為保證市電長時間停電後通信設備能夠正常工作，在通信電源系統中還必須配置發電機組。發電機組是通信電源系統的重要組成部分，對保障通信系統正常穩定地運行具有重要意義。柴油發電機將燃料的熱能轉化為機械能，通過汽缸內連續進行進氣、壓縮、工作、排氣4個過程來完成能量的轉換。柴油發電機組由柴油機、三相交流發電機、控制屏（箱）、散熱水箱、聯軸器、日用油箱、消聲器以及公共底座等部分組成一個剛性整體。大功率的柴油發電機組，其油機控制屏、燃油箱採取單獨安裝的方式，其他主要部件安裝在公共底座上。為減小震動，柴油發電機組的主要部件與底座的連線處通常裝有減震裝置。

基本介紹

• 中文名：汽油發電機組
• 外文名：Gasoline generating set

一、發電機組基本類型

發電機組是將燃料（通常為汽油或柴油）的熱能轉變為機械能的一種裝置，並帶動發電機轉化為電能。用汽油作為燃料的發電機組叫做汽油發電機組，用柴油作為燃料的發電機組叫做柴油發電機組。

在通信局（站）中主要採用柴油機發電機組。

二、柴油發電機組的種類及用途

在通信局（站）配置的柴油發電機組輸出電壓通常為230V/400V，按安裝方式分為移動和固定兩類。

1．固定發電機組

固定發電機組分為室內安裝和室外貨櫃安裝兩種方式。

室內安裝要求有單獨的油機房，柴油發電機組及其附屬設備都安裝在油機房中，要求機房面積充裕、進出風通暢、便於採取降噪處理、有利於維護。這種安裝方式適用於所有的通信局（站）。

室外貨櫃安裝方式在沒有固定機房安裝設備的情況下可採用，機組的容量一般不大，機組的散熱及消噪音不便，成本較高。由於受機組使用環境的要求，在寒冷地區不宜使用。

2．移動發電機組

移動發電機組主要適用於通信基站、微波站以及光纜中繼站等通信局（站），容量不大，使用機動靈活，取代固定油機可降低整個工程的投資。移動發電機組主要分為拖車

車式、攜帶型以及汽車台架方式3種。其中，攜帶型容量較小，大多採用汽油發電機組。

三、柴油機的工作原理

柴油機將燃料的熱能轉化為機械能，通過汽缸內連續進行進氣、壓縮、工作、排氣4個過程來完成能量的轉換。活塞的上下運動通過連桿與曲軸相連線實現，把活塞的直線運動轉變為曲軸的圓周運動。汽缸頂部有兩個氣門，一個是進氣門，另一個是排氣門。

活塞在氣缸運動中有兩個極端位置：上止點和下止點，上、下止點之間的距離稱為活塞的衝程。活塞由上止點移動到下止點所經過的容積稱為汽缸工作容積，又稱為活塞排量。工作容積與燃燒室容積之和叫汽缸總容積。汽缸總容積與燃燒室容積的比值稱為壓縮比，壓縮比表明了氣體在汽缸中被壓縮的程度，壓縮比愈大，氣體被壓縮得愈劇烈，壓縮過程中氣體的溫度和壓力愈大，燃燒後的壓力也越大，柴油機的效率越高。

四衝程柴油機的工作循環如圖1所示，曲軸旋轉兩周（720°），即活塞往復運動4個衝程中，完成了進氣、壓縮、工作、排氣這4個過程。

1.進氣衝程

活塞由上止點移向下止點，這時進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下移動，汽缸內的壓力低於大氣壓，汽缸外的空氣就經過進氣門被吸入汽缸內，活塞到達下止點時，活塞上方充滿了空氣。

2.壓縮衝程

活塞由下止點移向上止點，進氣門和排氣門均關閉，汽缸里空氣被壓縮。壓縮衝程完成後，缸內空氣壓強可達到30～50kg/cm2，溫度達到600～700℃。

3.工作衝程

壓縮衝程結束後，活塞到達上止點，進、排氣門仍然關閉，汽缸頂部的噴油嘴開始向汽缸內噴射柴油，並被高溫氣體點燃，汽缸內的溫度和壓力迅速上升，高溫高壓的氣體在汽缸內膨脹，推動活塞移向下止點，通過連桿轉動曲軸，產生動能。

4.排氣衝程

工作衝程完畢，活塞由下止點移向上止點，進氣門關閉，排氣門打開，把工作後產生的廢氣從氣缸中排出。

經過以上4個衝程，完成了柴油機的一個工作循環。

上述為單缸四衝程柴油機的一個循環過程，曲軸旋轉兩周，活塞上下運行兩次，在第三衝程做功，而其他3個衝程由曲軸帶動活塞移動。因此柴油機需要在曲軸上安裝一個沉重的飛輪，利用飛輪的慣性來帶動活塞完成其他3個衝程，曲軸轉速不均勻。因此，功率較大的柴油機都採用多個汽缸的結構，以達到平穩的運行效果。

四、柴油發電機組的結構

柴油發電機組由柴油機、三相交流發電機、控制屏（箱）、散熱水箱、聯軸器、日用油箱、消聲器以及公共底座等部分組成一個剛性整體。大功率的柴油發電機組，其油機控制屏、燃油箱採取單獨安裝的方式，其他主要部件安裝在公共底座上。為減小震動，柴油發電機組的主要部件與底座的連線處通常裝有減震裝置。

柴油機的飛輪殼與發電機前端蓋的軸向採用凸肩定位直接連線構成一體，並採用聯軸器由飛輪驅動發電機旋轉。

柴油機主要由汽缸、曲軸連桿機構、配氣機構、供油系統、潤滑泵系統和冷卻系統等部分組成。

1．汽缸

汽缸是柴油機的主體，其結構如圖2所示。汽缸主要由汽缸蓋、汽缸體、曲軸箱等組成，是柴油機的骨架，是各機構工作的基礎。汽缸承受發動機的各種負荷，機體要具有足夠的剛度和強度。

汽缸體是汽缸的主體，曲軸箱分上下兩部分，下曲軸箱用來支撐曲軸。汽缸蓋裝在汽缸的上部，用於密封汽缸上部，構成燃燒室。為保證汽缸蓋的密封性，在缸蓋與缸體之間加裝汽缸墊，汽缸墊對於防止漏氣、漏油和漏水具有重要作用。

2．曲軸連桿機構

曲軸連桿機構是油機的重要組成部分，它由活塞、連桿和曲軸、飛輪等部件組成，其結構如圖3所示。它的作用是將燃料燃燒時產生的熱能轉化為機械能，並將活塞在汽缸內的上下往返直線運動轉化為曲軸的圓周運動，以帶動其他機械做功。

（1）活塞

活塞與汽缸組成工作室，通過活塞銷與連桿向曲軸傳遞機械能。油機在工作時，活塞承受很高的溫度和很大的壓力，而且運動速度極快，慣性很大。因此活塞必須具有良好的機械強度和導熱性能。為了使活塞與汽缸之間緊密接觸，活塞的上部還裝有活塞環。活塞環有氣環和油環兩種，氣環的作用是防止汽缸漏氣，油環的作用是防止機油竄入燃燒室。

（2）連桿

連桿將活塞與曲軸連線起來，從而將活塞承受的壓力傳遞給曲軸，並通過曲軸把活塞的往返直線運動轉化為圓周運動。在工作時，連桿小頭隨活塞做往復運動，連桿大頭隨曲軸的連桿曲頸轉動，整個連桿繞活塞銷擺動。連桿所承受的氣體壓力與活塞的慣性是劇烈變化的，具有衝擊性的載荷，因此連桿要有足夠的強度和剛度。

（3）曲軸飛輪

曲軸是柴油發電機組的主要機件之一，其組件圖如圖4所示。一般使用的柴油機是多缸的，它要連續承受做功衝程從活塞經連桿傳來的力，同時還要通過連桿推動各缸活塞進行吸氣、壓縮和排氣，並驅動其他配氣機構和輔助裝置。

多缸柴油機的曲軸是一根高速旋轉的長軸，在它的一端安裝有飛輪，飛輪的作用是保證曲軸的轉速均勻。

3．配氣機構

配氣機構的作用是適時打開和關閉進氣門和排氣門，將可燃氣體送入汽缸，並將燃燒後的廢氣排出。配氣機構應保證進氣充分、排氣乾淨，進、排氣時間要準確，同時具有良好的密封性能。配氣機構由進氣門、排氣門、凸輪軸、推桿、挺桿、搖臂等部件組成。

4．供油系統

柴油機的供油系統由油箱、柴油濾清器、低壓油泵、高壓油泵、噴油嘴等部分組成。柴油機工作時，柴油從油箱中流出，經粗濾器過濾、低壓油泵升壓，又經過細濾器進一步過濾、高壓油泵升壓後，通過高壓油管送到噴油嘴，並在適當的時機將柴油以霧狀噴入汽缸壓燃。

5．潤滑系統

油機工作時，各部分機件在運動中將產生摩擦阻力。為減輕機件磨損，延長使用壽命，必須採用潤滑油潤滑。

潤滑油包括機油和黃油兩種，黃油一般僅在啟動電機、發電機等的軸承中使用，而大多數的運動機件使用機油潤滑。潤滑系統通常由機油泵、輸油管道、油底殼、機油濾清器、機油冷卻器以及安全保護裝置等部分組成。

油底殼的機油經過粗濾網和吸油管被吸入機油泵，機油泵的作用是提高機油壓力。機油泵將機油壓入機油濾清器，機油濾清器可過濾掉機油中的雜質，以減輕機件磨損。機油進入濾清器後分為兩部分，一部分經過精濾器過濾後回到油底殼，另一部分經粗濾器過濾後送到機油冷卻器冷卻，冷卻後的機油源源不斷地送到需要潤滑的機件上。

6．冷卻系統

油機在工作時，溫度很高，將使機件膨脹變形，摩擦力增大。此外，機油也可能因溫度過高而變稀，從而降低潤滑效果。為了避免溫度過高，油機中通常裝有冷卻系統，以保證油機在適宜的溫度運行。柴油機的冷卻方式有水冷和風冷兩種，絕大部分柴油機採用水冷方式。

風冷方式以空氣作為冷卻介質，由風扇和導風罩等組成，具有結構簡單、維護方便的特點，但冷卻效果差，噪音大。

水冷方式以水作為冷卻介質，冷卻系統包括水套、散熱器、水管和水泵等，冷卻水通過水泵加壓後在冷卻系統中循環。循環的途徑為：水箱—下水管—水泵—汽缸水套—汽缸蓋水套—節溫器—上水管—水箱。節溫器可以自動調節進入散熱器的水量，以便油機始終在適宜的溫度下運行。

五、柴油發電機組的安裝要求

柴油發電機組通常是將柴油機和發電機用聯軸器連線在一起，安裝在鋼製底架上。柴油發電機組能否正常運行，很大程度上依賴於良好的安裝條件。

（1）在選擇油機房時，應注意機房的進、出風通暢，預留足夠的層高與機房面積，為工作走道和維護留出足夠的空間。

（2）柴油發電機組的運行對溫度有一定的要求，若條件不滿足，應採取相應的保溫或降溫措施。

（3）機房位置應設定在配電室附近，儘量遠離通信機房。

（4）應根據環保要求採取消噪音措施，達到GB3096-2008《聲環境質量標準》的要求。

（5）地基對於柴油發電機組的壽命和運行具有很重要的影響，因此油機的安裝對地基有一定的要求，應該採用混凝土按油機底架的尺寸及承重要求澆注相應的地基，並在地基周圍留出減震槽。

（6）容量：結合通信系統負荷的發展，按工程需求選定柴油發電機組容量。

（7）選用電啟動方式，轉速為1500r/min的多缸柴油發電機組。

（8）額定電壓：230/400V三相交流；

額定頻率：50Hz；

功率因數：0.8（滯後）。

（9）機組在空載額定電壓時的線電壓波形正弦畸變率不大於5%。

（10）機組在95%～100%額定電壓時電壓和頻率的性能應滿足表1規定。

（11）額定工況下機組的燃油消耗率見表2。

（12）機組帶整流器和電池負載時應不產生低頻振動。

（13）機組啟動成功率應大於99%。

表1 機組的穩態和瞬態指標

性能參數			運行極限值
電壓④	穩態電壓偏差（%）		≤±1
	瞬態電壓偏差	100%突減功率（%）	≤+20
		突加功率④（%）	≤−15①
	電壓恢復時間②（s）		≤4
	電壓不平衡度（%）		1③
頻率④	頻率降（%）		≤3
	穩態頻率帶（%）		≤0.5
	瞬態頻率偏差（對額定頻率的）	100%突減功率（%）	≤+10
		突加功率①（%）	≤−7①
	頻率恢復時間（s）		≤3
	相對的頻率容差帶（%）		2
①對於渦輪增壓發動機的發電機組，按廠家技術規定。; ②除非另有規定，用於計算電壓恢復時間的容差帶為：2×穩態電壓偏差×額定電壓/100。; ③機組並聯運行時，該值應減為0.5。; ④試驗方法參照GB/T2820.6-1997。

表2 機組的燃油消耗率

機組額定功率（kW）	12<P≤40	40<P≤75	75<P≤120	120<P≤250	250<P≤600	600<P≤1500	1500<P≤3150
燃油消耗率（g/kWh）	310	290	280	270	260	250	240

六、柴油發電機組的維護要求

對於通信局（站）使用的柴油發電機組，其維護要求應滿足通信行業標準YD/T1970.6-2009《通信局（站）電源系統維護技術要求第6部分發電機組系統》。

1．基本要求

（1）安裝後交付使用前的機組應在現場按YD/T502-2007的要求做滿載帶載試驗。

（2）機組及發電機房應保持清潔，定期清掃，經常檢查漏油、漏水、漏氣、漏電（簡稱四漏）現象。機組上的部件應完好無損，接線端子牢靠，儀表齊全、指示準確，無螺絲鬆動現象。檢查牆壁及頂棚吸音片是否變形、鬆脫；排煙管隔熱包層是否有破損和鬆脫。

（3）根據各地區氣候及季節的變化，應選用適當標號的燃油和機油。

（4）保持機油、燃油及其容器的清潔，定期清洗和更換（機油、燃油和空氣）濾清器。油機外部運轉件，要定期補加潤滑油。

（5）固定機組的啟動電池應處於浮充狀態，定期檢查啟動電池狀態。

（6）冬季室溫低於0℃，油機的水箱內應添加防凍劑，水套水加熱器應接上市電電源。

（7）市電停電後固定使用的發電機組應能在15min內正常啟動並供電，需延時啟動供電的，應報上級主管部門審批。無人站使用的自動化機組延時啟動時間需滿足通信系統安全供電要求。

（8）應定期空載試機、載入試機。油機房的進排風口濾網應定期清潔。

（9）進排風百葉應定期檢查有無變形及雨水內淋現象；電動進排風百葉應定期試驗自動執行機構和手動機構是否完好；進排風消音間應定期清掃。

（10）南方濕度較大的地區，宜使用發電機驅潮裝置。

（11）大修後的機組應進行測試，當性能指標滿足YD/T502-2007的要求後，才能投入使用。超過有效使用年限繼續使用的機組，應縮短維護周期。

2．開機前確保滿足的條件

（1）機油、冷卻水的液位符合規定要求。

（2）風冷機組的進風、排風風道暢通。

（3）日用燃油箱裡的燃油量充足。

（4）啟動電池電壓、液位正常。

（5）機組及其附近無放置的工具、零件及其他物品。

（6）機組總開關是否處於分斷狀態。

3．啟動、運行過程中的檢查

（1）機油壓力、機油溫度、水溫是否符合規定要求。

（2）各種儀表、信號燈指示是否正常。

（3）進風及排煙是否正常。

（4）油機運轉時是否有劇烈振動和異響。

（5）電壓、頻率（轉速）達到規定要求並穩定運行後，方可供電。

（6）供電後系統是否有低頻振盪現象。

（7）檢查各級輸出端子、母排的溫度。

（8）監測日用燃油箱的油位變化。

4．關機、故障停機檢查及記錄

（1）正常關機：當市電恢復供電或試機完成後，應先切斷負荷、空載運行3～5min，再停機。

（2）故障停機：當出現油壓低、水溫高、轉速高、電壓異常等故障時，應能自動或手動停機。

（3）緊急停機：當出現轉速過高（飛車）或其他有發生人身事故或設備危險情況時，應立即切斷油路和氣路（進氣）緊急停機，按緊急停機按鈕。

（4）故障或緊急停機後應做好檢查和記錄，在機組未排除故障和恢復正常時，不得重新開機運行。

七、柴油發電機組的維護保養

為使柴油發電機組保持正常運行，延長使用時間，除了按操作規程進行正常操作外，還必須定期對機組各部件進行系統的檢查、調整和清洗，按照機組的使用說明和技術規範進行保養，為機組的正常運轉提供良好的保障維護。柴油發電機組的維護項目和維護周期見表3。

表3 柴油發電機組維護項目及周期表

序號	項目	周期
		有人站	無人站	移動機組
1	設備巡視	天	季	半月
2	空載試機5～10min	月	季	月
3	檢查各種儀表、信號指示是否正常（運行時）	月	季	月
4	檢查啟動電池，必要時進行充電	月	季	月
5	檢查冷卻液、潤滑油、柴油是否充足（啟動前）	月	季	月
6	檢查風冷機組的進風、排風風道是否暢通（啟動前）	月	季	月
7	檢查有無異味、異響和四漏現象（運行時）	月	季	月
8	清潔空氣過濾器	季	季	季
9	檢查傳動皮帶張力	季	季	季
10	檢查消防器材、照明是否正常	季	季	季
11	清潔設備	月	季	月
12	檢查啟動、冷卻、潤滑、燃油系統是否正常	月	季	月
13	車載機組行駛試驗			月
14	載入試機15～30min	半年	半年	半年
15	校正儀表	年	年	年
16	檢查機殼接地及絕緣	年	年	現場開機之前
17	更換機油、三濾	按說明書	按說明書	按說明書
18	柴油日用燃油箱、儲油罐沉澱油污清洗	3年	3年	3年