柴油發(fā)電機運動部件故障的原因

  柴油發(fā)電機曲柄連桿結構常見故障有拉缸、連桿磨損、敲缸、連桿短脫、螺栓斷裂、曲軸斷裂等，這些故障主要發(fā)生與高速運動部位，采集裝置難以安裝并進行數(shù)據(jù)采集，且發(fā)生故障后信號干擾信息較多，也難以準確診斷和識別。目前許多學者都比較傾向于地域數(shù)據(jù)的處理和診斷，也有部分學者考慮依靠動力學對柴油發(fā)電機運動部件進行分析和診斷，更進一步地找準故障產生的機理及原因。后者這種方法主要依靠計算機仿真軟件實現(xiàn)，通過對柴油發(fā)電機進行建模，設定柴油發(fā)電機各部件工作參數(shù)，設置各部件出現(xiàn)故障后的參數(shù)，進行通過仿真模擬，識別故障發(fā)生時各部件參數(shù)狀態(tài)。這一技術具有可操作性強、實驗周期短、省時、省資金等優(yōu)點，該技術為未來發(fā)展的一個潛力方向。
  運動部件產生故障主要原因主要為兩方面，一方面相互連接的兩個部件由于長時間的接觸，造成了磨損，使得接觸表面變形，在運動過程產生振動及噪聲，另一方面由于接觸部件之間發(fā)生嚴重的磨損后產生了相互運動過程的碰撞及撞擊，直接產生了異響等現(xiàn)象。顯而易見，各部位產生故障涉及到諸多方面的內容，包括機械動力、熱力、摩擦等，故障的分析不能僅僅依靠簡單的分析就可以進行診斷和確定。

 1.拉缸故障診斷拉缸故障會引起活塞機件損壞、柴油發(fā)電機油耗增加、轉速降低、連桿斷裂、曲軸箱爆炸，嚴重影響發(fā)電機正常運行。目前主要通過對發(fā)電機進行故障信號檢測，判斷拉缸時振動信號頻域范圍，例如國外研究學者 Jacobo Porteiro 通過分析研究，利用人工神經網(wǎng)絡驗證了拉缸時發(fā)電機故障的特征，并分析預測了發(fā)電機內潤滑油內金屬顆粒的含量值。
 2. 敲缸故障診斷敲缸指的是活塞撞擊氣缸內壁產生明顯異響的現(xiàn)象，敲缸時巨大的撞擊力使得缸體外壁產生較為強大的振動，同時長期的敲缸對活塞及缸體造成嚴重的破壞。在敲缸故障診斷方面，利用計算機仿真軟件，分析了在不同轉速、不同負載和敲缸程度下的故障信號特征，實現(xiàn)了對敲缸狀態(tài)下發(fā)電機故障的分析和診斷。
 3.連桿軸異常診斷柴油發(fā)電機長時間大功率工作，連桿軸會產生磨損，使得軸承之間間隙變大，在連桿軸帶動活塞及曲軸運動過程，造成敲擊幅度變大，容易產生連桿的變形及斷裂。杜小元通過對兩岸頭與軸承之間的振動信號分析，實現(xiàn)了對往復式發(fā)電機連桿故障振動信號角域和值域的分析，實現(xiàn)驗證具有一定的可靠性。

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根據(jù)用戶的提問結合實際為用戶計算柴油發(fā)電機組的容量
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客戶的提問：柴油發(fā)電機的容量選擇迷茫中，師傅跟我說按照負荷的3-4倍選就行，說是考慮啟動電流。消防泵房用柴油發(fā)電機。消防泵75KW*2（星三角啟動，一用一備），穩(wěn)壓泵1.1KW*2(一用一備），排污泵2.2KW，照明1KW?？偣β仕愠鰜?5+1.1+2.2+1=79.3KW。還有兩臺補水泵45KW（星三角啟動，一用一備），備注的是補水泵不得與消防泵同時啟動。選擇的柴油發(fā)電機組的功率為250KW。各位前輩，這個發(fā)電機功率可以嗎？能否把補水泵和消防泵一起算（就是可以同時啟動），選擇發(fā)電機？
一、設置原則  
一類高層建筑應按一級負荷要求供電，二類高層建筑應按二級負荷要求供電?！睹裼媒ㄖ姎庠O計規(guī)范》JGJ／T16—92 3.1條規(guī)定：一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞；二級負荷條件允許時，也宜采用二路電源來供電，特別是消防用的二級負荷，更應該按兩個回路要求供電；一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。根據(jù)這些規(guī)定，筆者總結了自備柴油發(fā)電機組的設置原則： 
（1）當民用建筑需按一級負荷要求供電時，若城市電網(wǎng)能提供二路獨立電源（一用一備或相互備用），則可不設柴油發(fā)電機組；但當一級負荷中有特別重要的負荷時，則一般應設柴油發(fā)電機組作為應急電源。  
（2）當電網(wǎng)只能提供一路電源時，為滿足對一、二級負荷的供電要求，一般應設置柴油發(fā)電機組，此時柴油發(fā)電機組將作備用電源及應急電源使用。
（3）大、中型商業(yè)建筑中為確保市電中斷時不造成較大的經濟損失，也宜設柴油發(fā)電機組。由于城市電網(wǎng)不可能完全獨立，有時一個電源故障或檢修時，另一電源有可能同時故障，因此，即使有兩路或以上電源供電，為確保民用建筑中消防及其他重要設備（如智能化設備、通訊設備等）的可靠供電，一般都設置柴油發(fā)電機組。     

二、容量選擇  
自備柴油發(fā)電機組容量的選擇，目前 尚無統(tǒng)一的計算公式：有的簡單地按電力變壓器容量的10％-20％確定；有的按消防設備的容量相加；有的則根據(jù)投資者的意愿選擇，造成了自備發(fā)電機組容量選擇的不準確性，若容量選擇太大造成一次投資浪費，選擇太小則在事故時滿足不了使用要求。那么，如何選擇自備發(fā)電機組的容量呢？   
 （一）方案或初步設計階段   自備發(fā)電機的容量按供電變壓器總容量的10％-20％計算。  
 （二）施工圖階段  

 （1）建筑物的用電負荷可分為三類： 類為保安型負荷，即保證大樓內人身及設備和可靠運行的負荷，如消防水泵、消防電梯、防排煙設備、應急照明、通訊設備、重要的計算機及相關設備等；第二類為保障型負荷，即保障大樓運行的基本設備負荷，主要是工作區(qū)照明、部分電梯、通道照明；第三類為一般負荷，即除了上述負荷以外的其它負荷，例如：空調、水泵及其他一般照明、動力設備。計算自備發(fā)電機組的容量時， 類負荷必須考慮在內，即必須采用柴油發(fā)電機組：第二類負荷則根據(jù)大樓功能及電網(wǎng)情況來定，若大樓功能要求較高或城市電網(wǎng)供電不穩(wěn)定，則應將第二類負荷考慮在內，但若將 類、第二類負荷簡單相加來選擇柴油發(fā)電機容量，則所選容量偏大，因為在消防狀態(tài)時，只需保證消防設備的運行，第二類負荷不使用；而在非消防狀態(tài)下電網(wǎng)停電時，消防設備不使用?？梢赃x擇兩者中較大者作為柴油發(fā)電機組的容量。設備容量統(tǒng)計出來后，根據(jù)實際情況選擇需要系數(shù)Kx（一般取0.85-0.95），計算出計算容量Pj=KxP∑，自備柴油發(fā)電機組的功率按下式計算P=kPj／η式中：  P—自備柴油發(fā)電機組的功率kw；  Pj—負荷設備的計算容量kw；  P∑—總負荷kw；   η—發(fā)電機并聯(lián)運行不均勻系數(shù)一般取0.9，單臺取1；  k—可靠系數(shù)，一般取1.1。
（2）按 的單臺電動機或成組電動機起動的需要，計算發(fā)電機容量P=（P∑-Pm）／η∑+ PmKCcosψm（KW）   Pm—起動容量 的電動機或成組電動機的容量（kw）；  η∑一總負荷的計算效率，一般取0.85；   cosΨm —電動機的起動功率因數(shù)，一般取0.4；  K—電動機的起動倍數(shù)；  C—全壓起動C=l.0，Y—△起動C=0.67，自耦變壓器起動50％抽頭C=0.25，65％抽頭C==0.42，80％抽頭C=0.64。  
（3）按起動電動機時母線容許電壓降計算發(fā)電機容量P=PnKCXd″（1／△E-1）（kw）   Pn一造成母線壓降 的電動機或成組起動電動機組的容量（kw）  K—電動機的起動電流倍數(shù)；   Xd″—發(fā)電機的暫態(tài)電抗，一般取0.25；    E—母線允許的瞬時電壓降，有電梯時取0.20，無電梯時取0.25.在實際工作中，也可用系數(shù)法估算柴油發(fā)電機組的起動能力    
三、工程實例：以某工程為例，該工程建筑面積10000m2，12層，為二類高層，保安性負荷主要為消防負荷，其容量為191kw， 一臺電動機為噴淋泵37kw，采用自耦降壓80％抽頭降壓起動。

（1）按計算負荷計算P=kPj／η=1.1×191／1kw=210.1 kw 

（2） 的單臺電動機起動的需要計算P=（P∑-Pm）／η∑ +PmKCcosΨm =（191—37）／0.85+37×6×0.64×0.4 =238.0 kw 

（3）按起動電動機時發(fā)電機母線允許電壓降計算P=PnKCXd″（1／△E-1）  =37×6×0.64×0.25（1／0.20-1）  =142.08 kw  根據(jù)以上計算，應選擇≥238.0 kw的柴油發(fā)電機組一臺，因此可選一臺250kw機組。

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