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柴油發電機組使用要求及方法 |
摘要：本文是針對康明斯柴油發電機組用戶在使用期間的指導用書，應配合相應的《康明斯柴油發動機手冊》和《斯坦福交流發電機手冊》一同閱讀。本文所述的柴油發電機組設計為工業用途，理論上用戶只需考慮發電機組安裝后只需注入冷卻液和燃料即可以準備運行。但應注意，除了勤加保養以確保發電機組能正常運作，還要確保由經過基本培訓上崗工作人員對柴油發電機組進行操作。
一、柴發設備說明
康明斯發電機組的設計是一個完整的組合，具有完善及可靠的性能。圖1展示了一臺標準型發電機組的基本構造，圖2是集裝箱發電機組結構圖。不同種類、型號發電機組構造亦會有輕微改變。如風冷發電機組不具備散熱水箱，靜音型發電機組外部加裝集裝箱外罩等。本章對發電機組各主要部件作一簡略說明。每一臺發電機組都有一個銘牌，釘在交流發電機的外殼上。銘牌的資料用于鑒別發電機組特征及其操作特征。這些資料應包括型號、機身編碼、輸出電壓、相位及頻率等。發電機組輸出功率用KVA貨KW表示。為方便用戶使用，上述資料還會重復再隨本手冊附送的發電機組技術數據表內。發電機組型號及機身編號均是獨一無二不會重復的，當要購買配件及保修服務時用戶需提供這些資料。
1、柴油發動機
柴油發動機是發電機組的動力之源，康明斯發電機組所使用之柴油發動機屬重工業型，采用壓燃式4沖程氣缸，是特為驅動陸用發電機而設計制造的，性能安全可靠。該發動機配備有一些特殊的配套件，如筒形干式空氣濾清器，渦輪增壓器（部分型號發電機組裝配），以及幫助準確控制柴油機之轉速的機械式或電噴（電子）式調速器（部分型號發電機組裝配）。
（1）柴油發動機的啟動系統
根據柴油發電機不同型號其電氣系統分別使用12或24伏負極接地直流電。柴油發電機的電氣系統包括一個起動馬達，蓄電池和蓄電池架（大型柴油發動機的蓄電池和蓄電池架安置在發電機組附近地板上），蓄電池充電馬達。在一般情況下康明斯發電機組配備一套加液型鉛酸蓄電池組，但如客戶有要求，亦可配備其他類型的蓄電池組，如封閉式免維護鉛酸蓄電池。
（2）冷卻系統
柴油發動機水冷卻系統包括一個散熱水箱（如圖1a），一個高能軸流風扇及一個恒溫器。風冷發電機組僅有軸流風扇。同時，交流發電機沒有獨立的風扇來冷卻它的元件。注意冷卻氣流是先經過交流發電機，然后經過柴油發動機。
（3）消音器及排氣系統
排氣消音器隨機附上待裝，消音器與排氣系統連接能減低噪音并把發動機燃燒所產生的廢氣排出戶外。靜音型發電機組若有二級消音器時，通常一級消音器安裝在靜音箱體內，二級消音器需在現場安裝上。
2、交流發電機
康明斯發電機組的輸出電力是由一個帶防護罩及防滴水保護外殼，防護等級一般為IP23。溫升等級H級，無碳刷自勵磁、自穩壓式交流發電機產品，如圖1（b）所示。電源接線箱安裝在交流發電機的頂部。
3、控制系及機配電線路
發電機組控制系統（控制屏）有多種型號，每一發電機組上可根據用戶需要選配其中一款，用來操控發電機組或輸出操控信號，并保護發電機組不會因不正確的操作而損壞。
輸出電源斷路器（空氣開關)是一個依發電機組型號和輸出電流量而選用的輸出電源斷路器被安裝在發電機組尾部獨立開關箱內，以保護交流發電機。某些型號發電機組空氣開關可能與自動切換系統或發電機組控制屏安裝在一起。
4、燃料箱及底座
柴油發動機和交流發電機都安裝在一個厚重的鋼制底座上。康明斯發電機組裝有減震器，以減少發電機組和基礎之間所產生的震動。這些減震器安裝在柴油發動機/交流發電機支腳和機底架之間。小型康明斯發電機組一般都帶有薄鋼板焊制（或整體塑膠式）可供全負載開機8小時的燃油箱，200KW以上一般配置一個獨立的燃油箱。
5、ATS柜
自動化發電機組需要配置自動轉換開關柜，以保證供電的連續可靠性。康明斯配備規格齊全的ATS系列產品，根據客戶要求和發電機組型號選擇匹配產品。
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圖1 C140D5康明斯發電機組前視和后視結構圖 |
圖2 雙層集裝箱柴油發電機組結構圖 |
二、操作前檢查要求
康明斯柴油發電機組采用康明斯發動機、斯坦福發電機以及PCC3.3系列控制器模塊，也可根據用戶的需求或指定，選用知名品牌的控制器模塊，結合康明斯公司完美的設計，組合成為智能一體化發電機組。康明斯所有機型都是經過長期的研究及開發而成的，豐富的經驗和高超的技術，保證了每臺出廠的柴油發電機都是可靠性高、經濟省油、并達到環境保護要求的卓越產品。在操作柴油發電機組時，請參閱相關的控制系統說明資料。
1、冷卻系統檢查
柴油發電機的冷卻系統結構如圖2所示，電路控制如圖3所示。
（1）打開水箱頂部的水箱蓋，檢查水箱的冷卻液是否已加滿，如冷卻液不夠，須予以加滿，并最終旋緊水箱蓋。
（2）檢查水箱的散熱管、上下水室，發動機的水管及連接膠管有無破損及滲漏現象，水泵皮帶有無破損及松馳。
（3）如柴油發電機組采用開式循環，必須先起動開式循環的水泵、冷卻塔及打開相關閥門，檢查整個冷卻系統無滲漏，整個開式循環冷卻系統是否處于正常的工作狀態。
（4）若機房室內氣溫低于0℃時，在柴油發電機組起動前還必須采用水加熱器對發動機的冷卻液進行加熱，以保證柴油發電機組的起動成功，同時須根據機房室內的最低氣溫狀況確定防凍液和水的混合比例，確保不因氣溫過低導致冷卻液凝固結冰從而損壞發動機本體。
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圖3 柴油發動機冷卻系統結構圖 |
圖4 柴油發動機冷卻系統電路控制 |
2、燃油系統檢查
（1）燃油系統供給裝置如圖4所示。對日用油箱和柴油過濾器進行放殘，打開日用油箱和柴油過濾器底部的放殘閥將柴油中的雜質及水份放掉。
（2）檢查日用油箱到柴油發電機組的油管閥門是否已打開，柴油發電機組的進回油管有無滲漏和漏氣現象。
（3）若大氣氣溫高于0℃時，應采用0#輕柴油，若大氣氣溫低于 0℃時，應采用-10或20#輕柴油。
（4）檢查柴油過濾器的工作時間是否已超過法定更換時間，如采用的柴油較臟，必須縮短柴油過濾器的更換時間，為保證柴油發電機組燃油系統正常的工作和更長的工作壽命，建議在日用油箱和柴油過濾器之間安裝一個油水分離器，使進入柴油過濾器的柴油更加潔凈，不僅可以延長柴油過濾器的工作時間，更可保護燃油泵和噴油器等精密偶件。
（5）對于電噴系統機型（油路和信號如圖5所示），可以根據在噴油過程中所產生的壓力降信號處理方法來診斷所需的噴油量，應充分利用了該方法，用于識別難以發現的流量差異現象，同時將其用于壓力傳感器的壓力調節過程，并通過提高量產傳感器的壓力和時間分辨率來改善診斷精度。
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圖4 柴油發電機組燃油供給裝置系統 |
圖5 柴油機電噴系統油路和信號診斷 |
3、潤滑系統檢查
（1）檢查潤滑油及機油濾清器的工作時間是否已超過法定更換時間。
如圖6所示，檢查潤滑油標尺的液位是否處于“L”和“H”之間，如低于“L”位，須添加潤滑油，所添加的潤滑油必須符合發動機潤滑油 規格等級，同時要檢查發動機機油盤的潤滑油品質是否良好，如潤滑油呈乳白色，則說明潤滑油中含有大量的水份；如潤滑油異常發稠，則說明潤滑油積碳或其它雜質過多；如潤滑油異常發稀并且液位漲高，則說明柴油已滲漏到機油盤，以上變質的潤滑油必須予以 徹底更換，同時必須請資深的檢修工程師對發動機故障予以排除后 方可添加全新的潤滑油。
（2）添加潤滑油后，對發動機的注油旋塞須旋緊，防止由于松動而漏油，更換潤滑油時，須對機油濾清器予以更換，機油濾清器注滿潤滑油后，采用專用的過濾器扳手旋緊過濾器，如圖7所示。
（3）檢查潤滑系統的所有管道及密封件有無滲漏及破損現象，如存在滲漏及破損，須予以排除。
（4）潤滑油及機油濾清器過期失效、規格等級不符、品質不良、容量不足等因素均可導致發動機的運行不良甚至整體報廢。
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圖6 柴油發電機機油標尺查看 |
圖7 機油濾清器安裝孔位置 |
4、進排氣系統檢查
（1）檢查空氣過濾器的工作時間是否已超過法定工作時間，并檢查整個進氣系統有無破損及漏氣狀況。
（2）檢查柴油發電機組進氣管是否有裂紋或穿孔，卡箍是否靈活，如發現應擰緊或更換，以確保柴油發電機組進氣系統不泄漏。
（3）檢查并維護柴油發電機組中冷器用肉眼檢查進、出口空氣冷卻器、空氣室、管道、散熱器等是否有裂紋、穿孔或其他損壞。
（4）檢查排氣彎頭、波紋管、排氣管、消聲器有無破損及漏煙現象。
5、起動系統
（1）檢查起動馬達、蓄電池的接線頭是否完好及有無松動，蓄電池 的電源線有無破損，蓄電池的電解液液位是否處于正常工作液面。
（2）對于長時間處于備用狀態的蓄電池，為確保蓄電池的正常工作電量，建議采用浮充電器對蓄電池進行日常充電。
7、其它項目檢查
（1）檢查風扇皮帶、充電機皮帶的張緊程度及皮帶有無破損； 檢查風扇及水箱的內腔有無雜物；
（2）檢查發動機的水溫傳感器、油壓傳感器、水溫報警器、油壓 報警器及水箱低水位報警器及接線是否正常；
（3）檢查發動機本體上面及發電機電控箱上面有無雜物，發電機 進排風防護罩是否安裝，必要時還要對發電機內部進行檢查有無 異物進入；
（4）檢查發電機的電源輸出開關是否處于“OFF”的斷開位置， 發電機的輸出電纜的絕緣狀態是否正常；
（5）發電機控制箱內的電氣元件狀態是否處于正常狀態，所有 的電氣接線有無松脫、斷路或短路。
三、開關機使用方法
康明斯發電機組開關機工作必須經過培訓的操作員方可上崗操作（如圖8所示），并掌握其控制系統操作步驟和功能（系統框圖如圖9所示）。
1、設備開機
（1）當完成柴油發電機組起動前的檢查工作，并確認所檢查的項目全部無誤后， 方可進行柴油發電機組的起動。
（2）起動柴油發電機組時，如柴油發電機組須進行遠程遙控起動或市電停電時自起動，須將柴油發電機組控制器的起動旋鈕設置在“AUTO”位置；如柴油發電機組須進行人工起動時，須將柴油發電機組控制器的起動旋鈕設置。
（3）在“MANUAL”位置。不管是遙控還是人工起動，在柴油發電機組起動時，柴油發電機組都必須處于正常工作狀態，所以在柴油發電機組的待機狀態時，維護人員須作好柴油發電機組的日常維護工作，避免設備因緊急起動但卻處于非正常工作狀態。
（4）柴油發電機組起動后，要檢查柴油發電機組的轉速、頻率、電壓、機油壓力、水溫、 充電機的充電電壓是否正常，發動機及發電機有無異響、異震，發動機的排煙煙色是否正常，并觀察柴油發電機組有無漏油、漏水及漏氣現象，建議機組空機運行5分鐘并確認柴油發電機組以上狀況均正常，并且用電負載的供電線路處于正常的工作狀態后，方可合上柴油發電機組的輸出開關帶負載運行。
注意：柴油發電機組的備用功率僅可作為應急狀態下短時間的電力輸出，連續運行時間不可超過60分鐘，否則會引起柴油發電機組的故障產生。柴油發電機組的常用 功率是柴油發電機組在非恒定負載狀態下的電力輸出，如柴油發電機組作為工作電源長時間供電，為保障柴油發電機組的最佳工作壽命，其連續功率輸出建議保持在常用功率在80%左右。
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圖8 康明斯柴油發電機組操作培訓講解 |
圖9 柴油發電機組控制系統框圖 |
2、空載檢查
機組起動后，要檢查機組的轉速、頻率、電壓、機油壓力、水溫、充電機的充電電壓是否正常，發動機及發電機有無異響、異震，發動機的排煙煙色是否正常，并觀察機組有無漏油、漏水及漏氣現象，建議機組空機運行5分鐘并確認機組以上狀況均正常，并且用電負載的供電線路處于正常的工作狀態后，方可合上機組的輸出開關帶負載運行，并檢查機組的轉速、頻率、電壓、機油壓力、水溫、充電機的充電電壓、發動機的排煙是否正常，機組有無異響、異震、漏油、漏水、漏氣現象，如有異常情況，必須斷開機組的輸出開關，停機檢查，并排除故障后方可重新開機。
3、參數的調整
機組頻率一般調至51.5Hz(電子調速機組一般調至50Hz)，機組電壓調至400V；對于采用AVR調節系統可按以下步驟進行調節：
（1）使發電機啟動，且電壓建立。
（2）緩慢的調節AVR上的VOLT鈕(至額定電壓，如電壓不穩定則緩慢的調節AVR上的STAB鈕使電壓穩定。
（3）低頻調節(U/F)：將發電機頻調至45Hz時，再調至LED發光，之后再回調一點點即可。
（4）穩定調節(STAB)：緩慢調節STAB可變AVR與發電機電磁間的值，調節過大會使壓不穩，大小會使重載時，瞬間電壓變化大。建議指針式電壓表DC監視磁場F+、F-，調節“STAB”使指針晃動最小即可如此亦可改善重載時的電壓變動率。
（5）無功調差(DROOP)：PF0.8時DROOP可補償額定電壓的0~5%。
（6）如果發電機失磁，須外接12V蓄電池進行充磁，此時需拆下F+、F-至少其中一根線，且不得在開機狀態下充磁(充磁時間約3-5秒)。注意：不能用24V勵磁線圈充電，以防對勵磁線圈造成傷害。
4、逐步帶載
為了整機進行磨合，首次機組帶載應逐步加載運行，加載情況分別為20%、50%、75%和100%，75%額定負載前，每階段不得小于30min，根據機組類型，可帶載110%短期運行，以檢查機組的動力性；
5、設備停機
（1）柴油發電機組停機前，須先將用電負載轉移到其它供電電源上或停掉用電負載，然后將柴油發電機組的輸出開關斷開，處于“OFF”狀態，讓柴油發電機組空載運行5- 10分鐘，使發動機的部件處于良好的潤滑及冷卻狀態，最后，將柴油發電機組控 制器的旋鈕旋到“OFF”停機狀態。
（2）如柴油發電機組不能停機或處于怠速運行狀態，可能是由于停機電磁閥安裝 不當或工作不良和控制器故障而引起，此時可手動將高壓油泵的油門推到最小的位置或敲擊PT油泵的停機電磁閥閥體使燃油斷開供應，如以上措施仍未能停機或控制器產生故障，可采用關掉日用油箱到柴油過濾器 的油管閥門進行臨時停機，停機后必須通知資深的專業工程師對柴油發電機組進 行檢查，并排除故障。
（3）柴油發電機組停機后，檢查柴油發電機組的冷卻系統、燃油系統、潤滑系統有無滲漏現象，若有必須請專業的工程師予以檢查排除。
（4）對于開式循環的柴油發電機組，在柴油發電機組停機后，對開式循環的冷卻塔、水泵、電控箱、閥門及相關管道進行一次全面的檢查，確認所有部件處于正常的工作狀態后再停掉冷卻塔、水泵。
（5）在柴油發電機組停機后，必須對柴油發電機組的冷卻系統、潤滑系統、燃油系統、進 氣系統、排氣系統、起動系統及其它系統按柴油發電機組起動前的檢查工作進行一次全面的檢查，以確保柴油發電機組處于正常的待機狀態。如柴油發電機組需自動啟動，控制器的啟動旋鈕設置在“AUTO”位置。
6、檢查自動保護功能
一般發電機組的保護功能有低油壓、高水溫、超速，調整或模擬上述三種超常狀態，檢驗發電機組的保護和停機功能。
7、檢驗其他功能
對于自動化發電機組，發電-市電自動切換系統、自動并車系統，應根據相應要求進行檢驗和調試，以滿足自動化供電的要求。將柴油發電機組控制屏、ATS控制屏控制狀態設置在“AUTO”位置，模擬市電故障，觀察柴油發電機組在規定時間內是否自動啟動成功，ATS是否在規定時間內轉換到發電機組供電，市電恢復正常后ATS應在規定時間內轉換到市電供電，并觀察發電機組是否在規定冷卻延時后自動停機。
總結：
柴油發電機組在正常運行時甚為安全。但安全最終還要建立在機組安裝者、操作者、維修保養人員的責任心上。操作員應了解基本的安全注意事項，還有怎樣識別危險報警情況，在對發電機組進行安裝、操作、維保、修理之前需要閱讀并弄懂基本注意事項。大多數事故都是由于安裝、操作、維保、修理時不遵守基本安全規則和操作、技能及工具使用不當引起的。因此，操作員一定要嚴格遵守康明斯手冊中規定的操作規程，可最大限度的減少不安全因素。此外，特別提醒用戶：康明斯發電機組需由經授權或經過訓練之工作人員操作，操作員需明白安全預防措施及操作程序。
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