发电机组 发电机组介绍

　　是指能将机械能或其它可再生能源转变成电能的发电设备。一般我们常见的发电机组通常由汽轮机、水轮机或内燃机（汽油机、柴油机等发动机）驱动，而近年来所说的可再生新能源包括核能、风能、太阳能、生物质能、海洋能等。由于柴油发电机组的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运行，不受电网故障的影响，可靠性较高。尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机组作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷在停电时使用，因此在工程中得到广泛的使用。以下对常见的发电机组的基本原理及结构形式分别予以介绍：

汽轮发电机组

　　与汽轮机配套的发电机组。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为 3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机组都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机组的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机组发展史上产生一个新的飞跃。

水轮发电机组

　　由水轮机驱动的发电机组。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。

柴油发电机组

　　柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，根据其用途的不同，可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组；如果按品牌的不同，可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组；按转速不同，可分为低速发电机组和高速发电机组。

基本原理

柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。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，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连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，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。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

柴油发电机组的结构分析

　　一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油机运行参数。此外,发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱,有的还装设有消声器和外罩。

风力发电机组

　　风力发电机组是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。

发电机组工作原理

　　发电机组工作原理就是柴油机驱动发电机运转发电。在发电机组汽缸内，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，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各发电机组汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动发电机组曲轴旋转。
　　将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机组就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
　　想利用发电机组得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

发电机组故障分析

　　发电机组在长期运行后,会出现各种故障。为了保证各个设备正常运行，应该对发电机组故障进行及时处理，才能有效保证发电机组的正常运行。如何排除发电机组故障呢？
　　发电机组故障之熔丝烧断
　　(1)发电机组故障原因：
　　①定、转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电；
　　②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；
　　③电源回路接点松动，接触电阻大；
　　④发电机组负载过大或转子卡住；
　　⑤电源电压过低；
　　⑥小型发电机组装配太紧或轴承内油脂过硬；
　　⑦轴承卡住。
　　(2)发电机组故障分析：
　　①查明断点予以修复；
　　②检查绕组极性；判断绕组末端是否正确；
　　③紧固松动的接线螺丝，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正；
　　④重新装配使之灵活；更换合格油脂；
　　发电机组故障之轴承过热
　　(1)发电机组故障原因：
　　①滑脂过多或过少；
　　②轴承与轴颈或端盖配合不当(过松或过紧)；
　　③发电机组端盖或轴承盖未装平；
　　④发电机组与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；
　　(2)发电机组故障分析：
　　①按规定加润滑脂(容积的1/3-2/3)；
　　②更换清洁的润滑滑脂；
　　③过松可用粘结剂修复，过紧应车，磨轴颈或端盖内孔，使之适合；
　　④重新校正，调整皮带张力；
　　⑤校正电机轴或更换转子。
　　发电机组故障之运行时响声不正常
　　(1)发电机组故障原因：
　　①转子与定子绝缘纸或槽楔相擦；
　　②轴承磨损或油内有砂粒等异物；
　　③定转子铁芯松动；
　　④定子绕组错接或短路。
　　(2)发电机组故障分析：
　　①修剪绝缘，削低槽楔；
　　②更换轴承或清洗轴承；
　　③检修定、转子铁芯；
　　④消除擦痕，必要时车内小转子；
　　⑤消除定子绕组故障。

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