柴油發電機組啟動問題研究

　　摘要：通過研究柴油發電機組啟動問題，總結出引發柴油發電機組啟動故障的原因，提出了解決柴油發電機組啟動故障的具體措施。

　　本文源自移動電源與車輛,2020(03):37-40.《移動電源與車輛》雜志，于移動電源與車輛年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:62-1040/U，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：使用維修、相關技術、產業介紹等。

　　柴油發電機組作為一種操作簡便、供電快速、維護方便、安全可靠的發電設備，在世界各行各業得到廣泛地應用。火力發電廠設置的交流保安電源[1]和黑啟動電源就是柴油發電機組。交流保安電源是為了避免因電網停電而導致人身安全和設備安全事故發生，按照現行國家標準GB50660-2011《大中型火力發電廠設計規范》中相關條款的規定配置的應急電源。黑啟動電源是電網系統因故障停運，即電網系統處于全“黑”狀態下，不依賴別的網絡幫助，通過電網系統中具有自啟動能力的發電機組啟動，帶動無自啟動能力的發電機組，逐步擴大電網系統恢復范圍，最終恢復電網系統供電能力而配置的應急電源。現在有些火力發電廠通過優化電氣主接線，統一考慮容量及選型，將交流保安電源和黑啟動電源合二為一，合并設置一臺具備黑啟動能力的保安柴油發電機組。文中將火力發電廠設置的交流保安電源、黑啟動電源、具備黑啟動能力的保安柴油發電機組統稱為應急電源。

　　火力發電廠在火力發電機組故障停機，且電網終止供電后，應急電源必須能夠立即啟動、恢復對重要負載的供電，確保機組安全停運并在最短的時間內使電網系統恢復帶負荷的能力。由此可見柴油發電機組在保障火力發電廠安全生產自救方面發揮著不可忽視的作用。

　　柴油發電機組能夠迅速地啟動是柴油發電機組發電的先決條件，解決了柴油發電機組啟動故障問題，相當于解決了柴油發電機組最大的故障問題。筆者通過研究柴油發電機組啟動問題，總結出引發柴油發電機組啟動故障的原因，并提出解決柴油發電機組啟動故障的具體措施。

　　1、柴油發電機組啟動問題研究

　　柴油機正常運轉的先決條件是霧化良好的柴油能準確及時地噴入燃燒室內，并且同時燃燒室里的壓縮空氣要達到足夠的溫度才能著火爆發。要滿足這兩個條件，就必須在柴油機啟動時有足夠高的轉速并且氣缸內有一定的溫度。由此可以推出，柴油發電機組順利啟動有三個必備條件，且這三個條件缺一不可，具體條件如下：

　　1)必須達到一定的啟動轉速，克服啟動阻力影響。柴油機的啟動轉速一般大于100r/min，啟動時曲軸的旋轉阻力包括：氣缸內壓縮空氣的反作用力、運動部件的慣性力、各摩擦系統的摩擦阻力等。

　　2)確保油路、氣路暢通，使燃油與空氣在氣缸內形成一定數量的可燃混合氣體。

　　3)氣缸壓縮良好，氣缸內混合氣體要達到可燃點。混合氣體達到可燃點，應有足夠的壓力、壓縮比、溫度。在壓縮沖程終了時，氣缸內混合氣體的壓縮比應為14-22左右，壓力應達到3-5MPa，溫度應達到400℃以上。

　　如果柴油發電機組不能正常啟動，可首先從柴油發電機組順利啟動的三個必備條件方面分析。

　　2、柴油發電機組啟動故障原因分析及解決措施

　　為了提高排除柴油發電機組啟動故障的準確性和快速性，可將柴油發電機組啟動故障劃分為常溫啟動故障和低溫啟動故障。常溫和低溫的溫度界限劃分如下：非增壓柴油發電機組以5℃為界，增壓柴油發電機組以10℃為界[2]。當環境溫度在低溫范疇時，判斷柴油發電機組啟動故障可首先考慮低溫啟動故障，其次考慮常溫啟動故障。當環境溫度在常溫范疇時，判斷柴油發電機組啟動故障只考慮常溫啟動故障。

　　2.1低溫啟動故障原因分析及解決措施

　　低溫環境不具備柴油發電機組順利啟動的三個必備條件，導致柴油發電機組難以啟動。低溫環境對柴油發電機組啟動的影響表現在以下幾個方面[3]:

　　1)蓄電池啟動能力下降。蓄電池的端電壓、容量、充電能力會隨環境溫度的降低而下降，造成蓄電池給啟動馬達提供的冷啟動電流不足，使啟動馬達帶動曲軸時達不到啟動轉速，甚至根本帶不動。

　　2)柴油機啟動阻力增大。潤滑油的粘度在低溫下增大，流動性變差，甚至凝固，造成曲軸與軸瓦等摩擦機件之間潤滑不良，摩擦阻力增大，使柴油機啟動阻力增大，達不到使柴油機啟動所需的最低轉速(一般在100r/min以上)。

　　3)柴油機著火困難。由于環境溫度低，氣缸蓋、活塞等零件溫度降低，進入氣缸的空氣溫度降低，加之曲軸轉速低，造成柴油機壓縮行程終了時氣缸內溫度和壓力過低，達不到柴油著火溫度，造成柴油機著火困難。一般柴油機要求壓縮沖程終了時，氣缸內溫度達到400℃以上，燃燒室混合氣的壓力應達到3-5MPa。

　　低溫啟動故障的現象為：啟動馬達運轉正常，但不能著火。解決低溫啟動故障的措施如下：

　　1)在放置柴油發電機組的機房開啟空調或加熱設備，提高機房溫度。

　　2)依據環境溫度更換適當的柴油、機油和冷卻液。一般低溫柴油、機油和冷卻液的標號至少要比環境溫度低5℃以上。

　　3)對蓄電池采取保溫措施，必要時更換低溫性能好的蓄電池，以保證其低溫條件下蓄電池能正常充電且有足夠的輸出電流，從而提高啟動能力。

　　2.2常溫啟動故障原因分析及解決措施

　　常見的柴油發電機組常溫啟動故障主要有五種，下面按照故障發生概率由大到小，依次詳細介紹五種啟動故障的故障原因及解決措施。

　　1)故障1：啟動馬達運轉正常，但不能著火且排氣管無煙

　　此故障按以下步驟排查：首先檢查燃油箱燃油量，如不足則添加燃油;再檢查從油箱到輸油泵之間的油路有無漏氣、堵塞、油路不暢、濾清器堵塞、輸油泵故障，必要時更換柴油濾芯;最后檢查噴油器的噴霧質量，檢查方法是依次拆下各缸的噴油器，并重新連接在對應的高壓油管上，置供油拉桿在最大供油位置，用特制工具或大螺絲刀撬動對應的噴油泵分泵柱塞，觀察噴霧情況。良好的油霧束，其油霧應該是十分均勻和細微，沒有明顯的油滴和油流，沒有濃淡不均的現象。并且斷油清脆，油霧錐角和方向正常，噴前和噴后均無滴油現象，經多次噴油的噴孔附近干燥或少有濕潤。如噴油器噴霧質量達不到上述要求，且相差甚遠，或個別噴油器噴孔堵塞時，則柴油機難以起動。

　　2)故障2：啟動馬達運轉正常，氣缸無爆發聲，或有間斷的爆發聲，但不能著火且排氣管冒白煙

　　此故障說明柴油在機體內沒有燃燒而變成蒸汽排出或柴油中水分過多。如果發現柴油中有水分，則應檢查柴油中有水分的原因，并按要求更換燃油箱的柴油。如果沒有空氣和水分混雜柴油中，應該繼續檢查噴油器的性能是否良好或供油配氣時間是否得當。

　　3)故障3：啟動馬達運轉正常，氣缸壓縮良好，但不能著火且排氣管無煙

　　此故障主要是由低壓油路不供油引起的，只要順著油箱、油路、柴油濾芯器、輸油泵和噴油泵等順序進行檢查，一般就能找出故障的部位。

　　4)故障4：啟動馬達運轉慢

　　此故障大多是啟動電機工作無力，并不說明柴油機本身有故障，應該在啟動電路上檢查，判斷蓄電池是否有充足的電，各導線是否緊固良好，啟動馬達是否工作良好，以及空氣濾芯是否阻塞。

　　5)故障5：啟動馬達運轉正常且能聽到噴油聲，但不能啟動

　　此故障主要是氣缸壓縮不良引起的。裝有減壓機構的柴油機，如將減壓機構處于不減壓位置，仍能用手搖把輕輕的轉動柴油機，且感覺阻力不大，則可斷定氣缸漏氣。進氣門或排氣門漏氣后，氣缸的壓縮溫度和壓力都不高，柴油就不易燃燒，這類漏氣發生的主要原因，一方面是氣門間隙太小，使氣門關閉不嚴;另一方面是氣門密封錐面上或氣門座有積碳等雜物，也會使氣門關閉不嚴。檢查時可以轉動曲軸，如果聽到空氣濾芯器和排氣管內有“吱、吱”的聲音，說明氣缸有漏氣現象。遇到此故障聯系柴油機廠家進行維修。

　　3、結束語

　　火力發電廠的應急電源應嚴格按《柴油發電機組維護使用說明書》的規定進行應急電源的操作使用及維護保養，且定期進行應急電源啟動試驗。當應急電源發生啟動故障時，應仔細觀察故障現象，可參照文中提及的方法逐步排除故障。相信靈活運通以上措施，能大大提高應對應急電源在電網系統瓦解、機組全停時，及時發揮應急供電能力。

　　參考文獻：

　　[1]DL/T5153-2014,火力發電廠廠用電設計技術規定[S].

　　[2]GB/T2819-1995,移動電站通用技術條件[S].

　　[3]玉柴發動機說明書[z].