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第31章 柴油发电机组的调试

柴油发电机组必须先经运输、启封、安装、磨合、试车检查和调试等程序,再经过严格的技术检查验收,直到各项技术性能合格后才能投入正常运行。

7.2.1 柴油机的启封

为了防止柴油机锈蚀,产品出厂时,其内外均已油封,因此新机组安装完毕,符合安装技术要求后,必须启封才能启动,否则会造成“飞车”危险,应予重视。

除去油封的方法步骤如下

(1)将柴油加热到45~56℃,用以洗擦除去外部防锈油。

(2)将水加热到90℃以上,然后从水套出水口处不断地灌入,由气缸体侧面的放水开关(或水泵进水口)流出,连续进行2~3h,并间断地摇转曲轴,使活塞顶、气缸套表面及其他各处的防锈油溶解流出。

(3)用清洁柴油清洗油底壳,并换入新机油。冷却系统、燃油系统、燃油喷射调速系统、水泵、启动传动系统均应按说明书要求进行清洁检查,并加足清洁冷却水,充足启动蓄电池,做好开机前的准备工作。

7.2.2 机组试机前的检查

1.柴油机的检查

(1)检查机组表面是否彻底清洗干净,地脚螺帽、飞轮螺钉及其他运动机件螺帽有无松动现象,发现问题及时紧固。

(2)检查各部分间隙是否正确,尤其应仔细检查各进、排气门的间隙及减压机构间隙是否符合要求。

(3)将各气缸置于减压位置,转动曲轴检听各缸机件运转的声音有无异常声响,曲轴转动是否自如,同时将机油泵入各摩擦面,然后,关上减压机构,摇动曲轴,检查气缸是否漏气,如果摇动曲轴时,感觉很费力,表示压缩正常。

(4)检查燃油供给系统的情况

①检查燃油箱盖上的通气孔是否畅通,若孔中有污物应清除干净。加入的柴油是否符合要求的牌号,油量是否充足,并打开油路开关。

②打开减压机构摇转曲轴,每个气缸内应有清脆的喷油声音,表示喷油良好。若听不到喷油声不来油,可能油路中有空气,此时可旋松柴油滤清器和喷油泵的放气螺钉,以排除油路中的空气。

③检查油管及接头处有无漏油现象,发现问题及时处理解决。

(5)检查水冷却系统的情况

①检查水箱内的冷却水量是否充足,若水量不足,应加足清洁的软水。

②检查水管接头处有无漏水现象,发现问题及时处理解决。

③检查冷却水泵的叶轮转动是否灵活,传动皮带松紧是否适当。检查皮带松紧,在皮带中部用手推压,皮带被压下10~15mm为适宜。

(6)检查润滑系统的情况

①检查机油管及管接头处有无漏油现象,发现问题及时处理解决。

②检查油底壳的机油量,将曲轴箱旁的量油尺抽出,观察机油面的高度是否符合规定的要求,否则应添加机油,对柴油机,冬季加8号或11号柴油机机油,夏季加14号机油。在检查时,若发现油面高度在规定高度以上时,应认真分析机油增多的原因,通常有三方面的原因

a。在加机油时,加得过多;

b。油漏入曲轴箱,将机油冲稀;

c。冷却水漏入机油中。

2.交流发电机安装检查

(1)交流发电机与柴油机的耦合,要求联轴器的平等度和同心度均应小于0.05mm。实际使用时要求可略低些,约在0.1mm以内,过大会影响轴承的正常运转,导致损坏,耦合好要用定位销固定。安装前要复测耦合情况。

(2)滑动轴承的发电机在耦合时,发电机中心高度要调整得比柴油机中心略低些,这样柴油机上的飞轮的重量就不会转移到发电机轴承上,否则发电机轴承将额外承受飞轮的重量,不利于滑动轴承油膜的形成,导致发热,甚至烧毁轴承。这类发电机的联轴器上也不能带任何重物。

(3)安装发电机时,要保证冷却空气入口处畅通无阻,并要避免排出的热空气再进入发电机。如果通风盖上有百叶窗,则窗口应朝下,以满足保护等级的要求。

(4)单轴承发电机的机械耦合要特别注意定、转子之间的气隙要均匀。

(5)按原理图或接线图,选择合适的电力电缆,用铜接头来接线,铜接头与汇流排,汇流排与汇流排固紧后,其接头处,局部间隙不得大于0.05mm,导线间的距离要大于10mm,还需加装必要的接地线。

(6)发电机出线盒内接线端头上打有U、V、W、N印记,它不表示实际的相序,实际的相序取决于旋转方向。合格证上印有UVW表示顺时针旋转时的实际相序,VUW即表示逆时针旋转时的实际相序。

(7)西门子柴油发电机组安装时,应将主控屏和副控屏之间用一根短电缆连接好,主控屏到柴油机控制箱下部之间有一根多芯长电缆,也用插头、插座连接好,并将主控屏和副控屏的机壳、机组的公共底座及大蓄电池(启动用)和小蓄电池(处控用)的负极全部连通并接地。

如果在供电系统中的各台发电机的中性点互相连接,或发电机中性点和变压器及其他负荷中性点连接时,机组运行时在中性线会出现三倍频率的中线电流。因此,必须对运行中可能出现的各种负载情况下,发电机的中线电流进行测定。为使发电机运行不致过热,其中线电流不得超过发电机额定电流的50%。中线电流过大,在中线上应加装中线电抗器加以限制。

3.检查电启动系统情况

(1)应先检查启动蓄电池电液比重是否在1.240~1.280范围内,若比重小于1.180时,表明蓄电池电量不足;

(2)检查电路接线是否正确;

(3)检查蓄电池接线柱上有无积污或氧化现象,应将其打磨干净;

(4)检查启动电动机及电磁操纵机构等电气接触是否良好。

7.2.3 柴油发电机组的调试

新装柴油发电机组在投入正常运行前,必须对柴油机进行一段时间磨合,有关磨合的内容和方法见本书第八章。这里主要介绍康明斯—西门子机组的检查调试方法。

1.机组的调试

(1)柴油机的调试

柴油供给系的输油泵、喷油器、调速器、供油量、供油均匀度、气门间隙等零部件的检查和调整,将在第8章介绍。

(2)交流发电机的检查和调试

①绝缘电阻的测量

对发电机绝缘电阻的测量可以判断所有带电部分对机壳的绝缘状态。发电机在冷态下,不带任何外部引线来进行测量检查。

对于定子绕组,由于三相绕组的中性点连在一起不能分开,因此它们对机壳的绝缘电阻只需测一次。转子绕组、励磁机定子绕组、加热器及传感器等对机壳的绝缘电阻。测量时将兆欧表一端接机壳,另一端接绕组,摇动兆欧表手柄,由慢到快稳定转动手柄到120r/min左右,待指针稳定后读取的数据,即为该绕组的绝缘电阻。要求冷态时(约25℃)发电机绕组及温度传感器对机壳的绝缘电阻应不低于30MΩ。

②绕组电阻的测量

发电机绕组的电阻不仅与发电机的损耗有关,而且对发电机的励磁电压、短路电流等特性参数有影响。绕组直流电阻的大小与导线规格及绕组型式有关。

测量导线直流电阻的方法很多,通常采用电桥测量法,既准确又较简便。

对于西门子1FC5系列无刷发电机,其定子三相绕组及转子绕组电阻都在几欧姆以下,采用双臂电桥测量较合适。发电机的励磁机的定子绕组在10Ω左右,采用单臂电桥测量。

③发电机发热试验检查

自励交流发电机是靠剩磁起励建立电压的,对于无刷励磁发电机的剩磁,开机前应对励磁机的定子绕组通直流电进行充磁。长期搁置的发电机重新使用前也需事先充磁后才能自励发电。

发电机发热试验检查,其方法是机组开机后,保持输出电压、功率不变,电流恒定,机组稳定运行,每半小时记录环境温度和轴承温度,并测试电枢电流、电枢电压、励磁机励磁电流、励磁电压、频率及各点温度。试验检查进行1h,若励磁电压、温度等不超出规定值,即认为合格。

④励磁装置的调整

调整时先将励磁装置中的电压调节器(AVR)断开,然后启动机组,交流发电机在额定转速下空载运行,此时发电机自励发出电压。在空载下调整柴油机转速,使发电机的频率f为额定频率fN的1.05倍(52.5Hz),称为空载频率。

调整空载电压时,在可能的范围内采用改变电抗器气隙的办法来实现。改变电抗器气隙的大小,即可得到不同的空载电压。气隙增大,其空载电压也增大。但应注意的是每次改变气隙后,电抗器的磁轭必须重新固紧。由于西门子1FC5发电机的励磁装置是采用带有可控硅分流的调节器,因此,初次调整时,其空载电压只要在110%~115%额定电压范围内就可以了。如果调节电抗器气隙不能使空载电压达到上述范围,可调整T6变压器上电抗器绕组接头的位置,选择较多的圈数时空载电压上升,反之下降。

当调节励磁装置使空载电压达到上述范围之后,机组在额定转速下,发电机加上额定负载,其电压有所下降。为了使发电机并联运行时,在欠励范围内不出现功率倒灌,并保持AVR起作用情况下,发电机从空载到负载,其电压不允许升高。

调试时空载电压控制在U N的108%~114%范围内,额定负载电压应在U N的106%~110%范围内。

⑤调差装置的调整

调差装置是使发电机在互相并联运行时,能保持所需要的无功功率的分配并能稳定地运行。在单机运行时,发电机电压相应地随与被调节的无功电流有关的调差率而下降。

调差装置调整前,先在空载频率下调整定电位器,使空载电压到额定值,然后加上额定负载,在额定转速下保持额定电流I N,额定功率因数cosΦN不变,旋动同轴电位器R 2,使发电机输出电压下降至额定电压U N的3.6%。调整时,调差电阻的阻值增大,发电机电压则降低,反之则升高,调好后将同轴电位器固定。

最后调节AVR内的Uso11电位器,在额定负载下使电压回升到额定电压的98.2%,将电位器固定,并检查空载电压,应为额定电压的101.8%。

⑥空气过滤器的检查

a。发电机冷却空气过滤器

如果机房环境的冷却空气含有粉尘、油雾等较严重,通常发电机装有粗料尘平板式过滤器。当机组安装完毕之后,应对空气过滤器进行检查。如果有脏物阻塞冷却空气必要通道,应立即清洗。拆下已脏污的过滤器,并插上备用的过滤器,用2‰~4‰的苏打水或类似的清洁剂的热水轻轻地晃动进行清洗,将过滤器浸在湿润剂中,然后,在室温下经12~24h,使湿润剂滴干,以备下次使用。

装有空气过滤器的发电机,其定子端部一般装有温度传感器。当过滤器阻塞发电机定子温度升高到145℃时,温度报警装置就会发出声光报警信号。如果在运行中出现过载也同样会造成定子温度升高,发出声光报警,因此,要对这种报警信号进行分析判断。

b。温度传感器

1FC5系列无刷交流同步发电机热保护装用的温度传感器(PTC)是一种突变型热敏电阻,当温度升高达到一定值时,它的电阻值会突然增大,此温度称为额定脱扣温度,其公差为±5℃。额定脱扣温度有多种,通常选用145℃为报警温度,155℃为脱扣温度。采用进口Q63100-P416-M135(145℃)和Q63100-P426-M135(155℃)温度传感器。可根据需要在发电机里装一套PTC报警或两套PTC报警或一套报警一套脱扣。

由于发电机在定子绕组靠出风口端部温度最高,因此温度传感器就装在这个部位上,以便监测发电机定子最高的实际温度。

c。温度报警(脱扣)装置

1FC5系列发电机采用西门子公司生产的3UN8型和3UN9型报警(脱扣)装置。

该装置由一个电源系统和一个带有输出继电器的双稳态晶体管放大器组成。放大器工作状态由温度传感器的电阻来控制。

正常工作时,继电器处于通电吸合状态,其常闭触头21~22断开,而常开触头13~14闭合。当空气过滤器阻塞或发电机过载运行,发电机定子绕组温度升高,只要有一个传感器达到脱扣温度,放大器截止,继电器C就释放,其常闭触头21~22闭合,常开触头13~14打开,接通报警电路,发出声光报警信号。当传感器冷却后,若温度低于脱扣温度5℃,继电器又动作,恢复原来工作状态。

⑦防冷凝加热器的检查

西门子自动化柴油发电机组,为了防止潮气冷凝,在发电机内部装有防冷凝加热器,将发电机内的空气加热到比环境温度略高一些,这样即可将机内潮气驱出机外,以保证机内绕组及其他电器元件处于干燥状态。

防冷凝加热器由两根加热管串联,加热管嵌装在定子机座内的肋条的一个槽内,加热电源电压为220V。加热器的电源连接线必须与发电机的主断路器相互联锁,即发电机运行时,加热器断开,而发电机停机时,加热器接通电源,由市电供电,加热器加热驱赶机内潮气。因此维修发电机内部零件时,必须切断加热器电源,以防出现意外。

2.控制屏的调试

机组安装完毕,控制系统的电气部分,应进行检查和调试后,才能投入运行,下面以西门子柴油发电机组控制屏的检查和调试进行介绍,进行检查和调试的步骤如下所述

(1)试机前的准备

①搞好卫生,清除各组件及控制屏内部的尘埃。

②检查各开关、按钮操作是否灵活,接触是否良好,各仪表外观是否完好,指针是否在零位,各元器件安装是否牢固,元器件型号规格是否与图纸一致等情况。

③检查控制屏一次及二次回路接线是否正确、可靠。二次回路配线两端的编号是否与线路图相符合,插头电缆连线是否正确,有无断路和短路现象。

④连接好交流发电机的输出线;并将副控屏刀开关断开,接好电网至副控屏的电线;将主控屏至副控屏、机组、自控板各插头插好及各需要连接的端子连接好。柴油机至启动蓄电池的接线应尽量短捷,将柴油机加热装置与主控屏之间的线缆接通。

(2)通电调试

由于通电调试是在无负载情况下进行的,因此主控屏与副控屏出线汇流排不应连接,主控屏各开关所置的位置为:“手动”位置、“应急”位置、加热器开关关断。

①关好副控屏的屏门并通电,合上刀开关,此时绿色信号灯亮,揿下“合闸”按钮,此时应合闸,同时“合闸”红灯燃亮,并将主控屏加热器接通,指示灯燃亮。

②柴油机应在上述状态下进行人工启动成功(电动机启动),并全速运行,此时主控屏“分闸”绿灯应燃亮,调节主控屏的电压调整旋钮使发电机电压表指针在400V为止。将柴油机转速开关置于“IDLE”(怠速)位置,3min后关闭柴油机电源开关至“OFF”位置,再将怠速开关置于“RUN”(运行)位置。如果机组处于自启动投入状态时,必须将柴油机仪表板上的开关分别置于“OFF”和“RUN”位置,冷却水、润滑油加热器电路应接通,为机组自动作准备。

③将主控屏转换开关分别置于“自动”、“应急”位置,此时“自动投入”指示灯燃亮。

④先关断水、油加热器开关,再将副控屏刀开关拉开至断路状态。副控屏开关延时分闸,此时柴油机应能自行启动。如果机组启动成功,主控屏上的绿色指示灯燃亮,若将主控屏的自动开关合闸,绿灯熄灭,而红色指示灯(即合闸)燃亮,表明机组自启动成功,而且合闸完毕并已供电。

⑤将副控屏的刀开关合闸,此时副控屏的绿灯燃亮,经延时后,主控屏自动开关分闸,红灯即灭而绿灯亮并渐暗,柴油机立即怠速运转。副控屏自动开关自动合闸,“合闸”指示红灯亮。3min后柴油机自动停机。

⑥若上述试车全部正常后,将主控屏上的开关置于“手动”位置,并揿下副控屏上的“分闸”按钮,此时由电网电源对负载正常供电,而主控屏的加热器开关接通。

⑦待市电供电正常后,主控屏开关仍置于“自动”和“应急”位置,以便市电下次停电时,即可自行应急启动,向负载供电。

⑧检查报警电路是否正常,按下“试报报警”按钮,此时报警电铃,“故障报警”灯应亮,发出声光报警信号,放开按钮信号立即消失。

⑨将“应急”开关置于“试机”位置,柴油机应能自动启动,但主控屏的开关不能“合闸”。试机成功后,开关从“试机”位复原为“应急”状态位,应能使柴油机怠速运转,3min后停机。

⑩当机组自动启动发电时,若发电机出现过载、过流掉闸,柴油机应能自行怠速运行,并发出声光报警信号。在3min内经人工排除故障后,将开关由“自动”扳向“手动”后,立即扳回“自动”位,机组将自动恢复正常供电,怠速运行3min时间不能排除故障,机组将自动停机。在试车过程中出现机油压力过低,水温过高,机组会自动紧急停机并发出声光报警信号。

(3)试机时应注意的事项

①本机不能并网运行,但禁止取消屏内的互锁电路。当市电恢复后,机组确认运行时间,在副控屏上的主开关分闸操作不受“手动”、“自动”的限制,但要慎用。

②机组在全速运行时,不允许改变“手动”、“自动”开关位置。“试机”停止位置即为“应急”位置。因此,试机停止时,机组经怠速运转后,自动停机,并且机组进入“应急”状态。

③主控屏和副控屏过电流保护整定值,出厂时,主控屏整定在发电机电流额定值上,而副控屏则整定在主开关额定值上。因此,安装完毕后,应根据机组额定值和电网情况,可重新整定。

④如果安装或检修需要主、副控屏均停电时,应先将主控屏置于“手动”位置,副控屏拉开刀开关。反之,恢复供电时,应先合副控屏刀开关、主开关,然后,再将主控屏置于“自动”位置。

⑤当主控屏“自动”、“手动”开关置于“手动”位置时,柴油机、主控屏和副控屏均用手动操作。如果机组在自动状态下运行,将开关扳到“手动”位置,机组则紧急停机。

⑥如果机组发电机的容量不能满足全部用电负荷用电时,可在不重要的负荷的供电支路上,安装带欠压自动脱扣器的开关。当市电停电时,自动切断该支路的供电电路,以防副控屏过载跳闸。

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