柴油发电机组启动问题研究

　　摘要：通过研究柴油发电机组启动问题，总结出引发柴油发电机组启动故障的原因，提出了解决柴油发电机组启动故障的具体措施。

　　本文源自移动电源与车辆,2020(03):37-40.《移动电源与车辆》杂志，于移动电源与车辆年经国家新闻出版总署批准正式创刊，CN:62-1040/U，本刊在国内外有广泛的覆盖面，题材新颖，信息量大、时效性强的特点，其中主要栏目有：使用维修、相关技术、产业介绍等。

　　柴油发电机组作为一种操作简便、供电快速、维护方便、安全可靠的发电设备，在世界各行各业得到广泛地应用。火力发电厂设置的交流保安电源[1]和黑启动电源就是柴油发电机组。交流保安电源是为了避免因电网停电而导致人身安全和设备安全事故发生，按照现行国家标准GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》中相关条款的规定配置的应急电源。黑启动电源是电网系统因故障停运，即电网系统处于全“黑”状态下，不依赖别的网络帮助，通过电网系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐步扩大电网系统恢复范围，最终恢复电网系统供电能力而配置的应急电源。现在有些火力发电厂通过优化电气主接线，统一考虑容量及选型，将交流保安电源和黑启动电源合二为一，合并设置一台具备黑启动能力的保安柴油发电机组。文中将火力发电厂设置的交流保安电源、黑启动电源、具备黑启动能力的保安柴油发电机组统称为应急电源。

　　火力发电厂在火力发电机组故障停机，且电网终止供电后，应急电源必须能够立即启动、恢复对重要负载的供电，确保机组安全停运并在最短的时间内使电网系统恢复带负荷的能力。由此可见柴油发电机组在保障火力发电厂安全生产自救方面发挥着不可忽视的作用。

　　柴油发电机组能够迅速地启动是柴油发电机组发电的先决条件，解决了柴油发电机组启动故障问题，相当于解决了柴油发电机组最大的故障问题。笔者通过研究柴油发电机组启动问题，总结出引发柴油发电机组启动故障的原因，并提出解决柴油发电机组启动故障的具体措施。

　　1、柴油发电机组启动问题研究

　　柴油机正常运转的先决条件是雾化良好的柴油能准确及时地喷入燃烧室内，并且同时燃烧室里的压缩空气要达到足够的温度才能着火爆发。要满足这两个条件，就必须在柴油机启动时有足够高的转速并且气缸内有一定的温度。由此可以推出，柴油发电机组顺利启动有三个必备条件，且这三个条件缺一不可，具体条件如下：

　　1)必须达到一定的启动转速，克服启动阻力影响。柴油机的启动转速一般大于100r/min，启动时曲轴的旋转阻力包括：气缸内压缩空气的反作用力、运动部件的惯性力、各摩擦系统的摩擦阻力等。

　　2)确保油路、气路畅通，使燃油与空气在气缸内形成一定数量的可燃混合气体。

　　3)气缸压缩良好，气缸内混合气体要达到可燃点。混合气体达到可燃点，应有足够的压力、压缩比、温度。在压缩冲程终了时，气缸内混合气体的压缩比应为14-22左右，压力应达到3-5MPa，温度应达到400℃以上。

　　如果柴油发电机组不能正常启动，可首先从柴油发电机组顺利启动的三个必备条件方面分析。

　　2、柴油发电机组启动故障原因分析及解决措施

　　为了提高排除柴油发电机组启动故障的准确性和快速性，可将柴油发电机组启动故障划分为常温启动故障和低温启动故障。常温和低温的温度界限划分如下：非增压柴油发电机组以5℃为界，增压柴油发电机组以10℃为界[2]。当环境温度在低温范畴时，判断柴油发电机组启动故障可首先考虑低温启动故障，其次考虑常温启动故障。当环境温度在常温范畴时，判断柴油发电机组启动故障只考虑常温启动故障。

　　2.1低温启动故障原因分析及解决措施

　　低温环境不具备柴油发电机组顺利启动的三个必备条件，导致柴油发电机组难以启动。低温环境对柴油发电机组启动的影响表现在以下几个方面[3]:

　　1)蓄电池启动能力下降。蓄电池的端电压、容量、充电能力会随环境温度的降低而下降，造成蓄电池给启动马达提供的冷启动电流不足，使启动马达带动曲轴时达不到启动转速，甚至根本带不动。

　　2)柴油机启动阻力增大。润滑油的粘度在低温下增大，流动性变差，甚至凝固，造成曲轴与轴瓦等摩擦机件之间润滑不良，摩擦阻力增大，使柴油机启动阻力增大，达不到使柴油机启动所需的最低转速(一般在100r/min以上)。

　　3)柴油机着火困难。由于环境温度低，气缸盖、活塞等零件温度降低，进入气缸的空气温度降低，加之曲轴转速低，造成柴油机压缩行程终了时气缸内温度和压力过低，达不到柴油着火温度，造成柴油机着火困难。一般柴油机要求压缩冲程终了时，气缸内温度达到400℃以上，燃烧室混合气的压力应达到3-5MPa。

　　低温启动故障的现象为：启动马达运转正常，但不能着火。解决低温启动故障的措施如下：

　　1)在放置柴油发电机组的机房开启空调或加热设备，提高机房温度。

　　2)依据环境温度更换适当的柴油、机油和冷却液。一般低温柴油、机油和冷却液的标号至少要比环境温度低5℃以上。

　　3)对蓄电池采取保温措施，必要时更换低温性能好的蓄电池，以保证其低温条件下蓄电池能正常充电且有足够的输出电流，从而提高启动能力。

　　2.2常温启动故障原因分析及解决措施

　　常见的柴油发电机组常温启动故障主要有五种，下面按照故障发生概率由大到小，依次详细介绍五种启动故障的故障原因及解决措施。

　　1)故障1：启动马达运转正常，但不能着火且排气管无烟

　　此故障按以下步骤排查：首先检查燃油箱燃油量，如不足则添加燃油;再检查从油箱到输油泵之间的油路有无漏气、堵塞、油路不畅、滤清器堵塞、输油泵故障，必要时更换柴油滤芯;最后检查喷油器的喷雾质量，检查方法是依次拆下各缸的喷油器，并重新连接在对应的高压油管上，置供油拉杆在最大供油位置，用特制工具或大螺丝刀撬动对应的喷油泵分泵柱塞，观察喷雾情况。良好的油雾束，其油雾应该是十分均匀和细微，没有明显的油滴和油流，没有浓淡不均的现象。并且断油清脆，油雾锥角和方向正常，喷前和喷后均无滴油现象，经多次喷油的喷孔附近干燥或少有湿润。如喷油器喷雾质量达不到上述要求，且相差甚远，或个别喷油器喷孔堵塞时，则柴油机难以起动。

　　2)故障2：启动马达运转正常，气缸无爆发声，或有间断的爆发声，但不能着火且排气管冒白烟

　　此故障说明柴油在机体内没有燃烧而变成蒸汽排出或柴油中水分过多。如果发现柴油中有水分，则应检查柴油中有水分的原因，并按要求更换燃油箱的柴油。如果没有空气和水分混杂柴油中，应该继续检查喷油器的性能是否良好或供油配气时间是否得当。

　　3)故障3：启动马达运转正常，气缸压缩良好，但不能着火且排气管无烟

　　此故障主要是由低压油路不供油引起的，只要顺着油箱、油路、柴油滤芯器、输油泵和喷油泵等顺序进行检查，一般就能找出故障的部位。

　　4)故障4：启动马达运转慢

　　此故障大多是启动电机工作无力，并不说明柴油机本身有故障，应该在启动电路上检查，判断蓄电池是否有充足的电，各导线是否紧固良好，启动马达是否工作良好，以及空气滤芯是否阻塞。

　　5)故障5：启动马达运转正常且能听到喷油声，但不能启动

　　此故障主要是气缸压缩不良引起的。装有减压机构的柴油机，如将减压机构处于不减压位置，仍能用手摇把轻轻的转动柴油机，且感觉阻力不大，则可断定气缸漏气。进气门或排气门漏气后，气缸的压缩温度和压力都不高，柴油就不易燃烧，这类漏气发生的主要原因，一方面是气门间隙太小，使气门关闭不严;另一方面是气门密封锥面上或气门座有积碳等杂物，也会使气门关闭不严。检查时可以转动曲轴，如果听到空气滤芯器和排气管内有“吱、吱”的声音，说明气缸有漏气现象。遇到此故障联系柴油机厂家进行维修。

　　3、结束语

　　火力发电厂的应急电源应严格按《柴油发电机组维护使用说明书》的规定进行应急电源的操作使用及维护保养，且定期进行应急电源启动试验。当应急电源发生启动故障时，应仔细观察故障现象，可参照文中提及的方法逐步排除故障。相信灵活运通以上措施，能大大提高应对应急电源在电网系统瓦解、机组全停时，及时发挥应急供电能力。

　　参考文献：

　　[1]DL/T5153-2014,火力发电厂厂用电设计技术规定[S].

　　[2]GB/T2819-1995,移动电站通用技术条件[S].

　　[3]玉柴发动机说明书[z].