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解惑柴油发电机的基本作业原理及过程图

发布来源:重康电力(深圳)有限公司  发布日期: 2024-10-09  访问量:294

把燃料燃烧时所放出的热能切换成机械能的机器称为热机。热机可分为外燃机和内燃机两类。燃料燃烧的热能通过其他介质转变为机械能的称为外燃机,如蒸汽机和汽轮机等;燃料在发电机气缸内部燃烧,工质被加热并膨胀做功,直接将所含的热能转变为机械能的称为内燃机,如柴油发电机、柴油机和燃气轮机等。其中以柴油发电机和柴油机运用较为广泛,通常所说的内燃机多指这两种发电机。

柴油发电机是将柴油直接喷射入气缸与空气混合燃烧得到热能,并将热能转变为机械能的热力发电机。其具体优势是:①热效率过高,其有效热效率可达46%,是所有热机中热效率过高的一种;②容量范围广,单机功率可从零点几千瓦到上万KW;③结构紧凑,品质较小,便于移动;④启动迅速,使用方便,并能在起动后很快达到全负载运行。

单缸往复活塞式柴油发电机结构示意图如图1所示,其具体由排烟门1、进气门2、汽缸盖3、气缸4、活塞5、活塞销6、连杆7和曲轴8等结构。汽缸4内装有活塞5,活塞通过活塞销6、连杆7与主轴8相连接。活塞在气缸内做上下往复运动,通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜空气和排出废气,在汽缸盖上设有进气门2和排气门1。

④曲柄半径:曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离,用符号r表示,单位为mm。由图2-1可见,活塞行程S等于曲柄半径r的2倍,即

⑤汽缸作业容积:在一个气缸中,活塞从上止点到下止点所扫过的汽缸容积。用符号Vh表示,单位为L,则

⑥柴油发电机排气量:柴油发电机所有气缸作业容积的总和称为柴油发电机排气量,用VH表示,如果柴油发电机有i个汽缸,则柴油发电机排量

柴油发电机排气量表示柴油发电机的做作用力,在其他参数相同的前提下,柴油发电机排气量越大,则其所发出的功率就越大。

⑧汽缸总容积:当活塞在下止点时,活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Vc与汽缸工作容积Vh之和。即

压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的程度,也表明气体被压缩的程度柴油发电机一览表,一般柴油发电机的压缩比ε=12~22。压缩比越大,活塞运动时,气体被压缩得越厉害,气体的温度和压力就越高,柴油发电机的效率也越高。

⑩工作循环:柴油发电机中热能与机械能的转化,是通过活塞在气缸内作业,持续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个程序称为一个工作循环。如柴油发电机活塞走完四个冲程(主轴旋转两周)完成一个作业循环,称该机为四冲程柴油发电机;如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环,称该机为二冲程柴油发电机。

①进气过程[如图2(a)所示]活塞从上止点向下止点移动,这时在配气系统的功能下进气门打开,排气门关闭。因为活塞下移,汽缸内容积增大,压力减少,新鲜空气经空气滤芯、进气管不断吸入汽缸。由于进气系统存在阻力,从而进气终了气缸内的气体压力低于大气压力p0(约78~91kPa),温度为320~340K。

②压缩步骤[如图2(b)所示]活塞由下止点向上止点运动,这时进、排气门关闭。气缸内容积不断降低,气体被压缩,其温度和压力不断提升。压缩终了时气体压力可达3~5MPa,温度高达750~1000K,为喷入气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。

③做功流程[如图2(c)所示]在压缩流程即将终了时柴油发电机厂家,喷油器将柴油以细小的油雾喷入气缸,在过热、高压和高速气流功能下很快蒸发,与空气混合,形成混合气。并在过热下自动着火燃烧,放出大量的热量,使汽缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的较大压力可达6~9MPa,较高温度可达1800~2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动,从而使主轴旋转对外做功。因为喷油和燃烧要连续一段时间,故而虽然活塞开始下移,但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热,气缸内的压力并没有明显下降,随着活塞下移,气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功过程结束时,压力约为0.2~0.5MPa。

④排烟步骤[如图2(d)所示]做功过程结束后,排气门打开,进气门关闭。活塞在主轴的带动下由下止点向上止点运动,燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤,迅速从排气门排出。因为排烟系统有阻力,因此,排烟终了时,气缸内废气压力略高于大气压力。汽缸内残余废气的压力约为0.105~0.12MPa,温度约为700~900K。

活塞经过上述四个持续过程后,便完成了一个作业循环。当排烟过程结束后发电机组厂家,柴油发电机主轴依靠飞轮转动的惯性用途仍继续旋转,上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行一个又一个的作业循环,使柴油发电机连续不断地运行起来,并带动工作机械做功。

如图3所示为带有扫气泵的气门气孔式二冲程柴油发电机作业步骤示意图。这种类别的二冲程柴油发电机无进气门。气缸(汽缸套)壁上有一组进气孔3,由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭,气缸盖上设有排气门5。空气由扫气泵1提高压力以后,经气缸外部的空气室2和汽缸壁上的进气孔3进入气缸,完成进气和扫气步骤。燃烧后的废气由气缸盖上的排烟门排出。其作业流程如下:

①第一行程 第一行程也称换气-压缩步骤。主轴带动活塞由下止点向上运动,这时进气孔和排烟门均打开[如图3(a)所示],新鲜空气由扫气泵以高于大气压力送入气缸中,并把气缸中的残余废气从排烟门扫除。这种进、排烟同时进行的步骤称为“扫气流程”。活塞继续向上运动,当活塞越过进气孔后,进气孔被活塞关闭的同时配气系统也使排烟门关闭。故而气缸内的新鲜空气被压缩[如图2-3(b)所示],一直进行到上止点。

②第二行程 第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时,喷油器开始喷油[如图3(c)所示],被喷油嘴喷成的雾状柴油与发烫压缩空气相遇,便迅速燃烧。因为燃气压力的功用,推动活塞向下止点运动,经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开[如图3(d)所示],做功后的废气由排烟门排出。活塞继续向下运动,随后进气孔打开,新鲜空气被扫气泵再次压入汽缸,开始“扫气步骤”。活塞一直运动到下止点,完成第二个作业行程。

①主轴每转一周就有一个做功步骤,因此,当二冲程柴油发电机工作容积和速度与四柴油发电机相同时,在理论上其容量应为四冲程柴油发电机容量的2倍。但因为结构上的关系,二冲程柴油发电机废气清除不彻底,并且换气过程降低了有效工作行程,因而在同样的作业容积和主轴速度下,二冲程柴油发电机的容量约为四冲程柴油发电机的1.5~1.7倍。

②二冲程柴油发电机因其主轴每转一周就有一个做功行程,在相同速度下作业循环次数多,故输出转矩均匀,运转平稳。

③大多数二冲程柴油发电机部分或全部采用气孔换气,配气机构简易。所以,二冲程柴油发电机组成简易,净重轻,使用维修方便。

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