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發(fā)電機(jī)組的四沖程柴油機(jī)的工作原理有哪些
在熱力過程中,只有在“工質(zhì)”膨脹過程才具有做功能力,而我們要求發(fā)動機(jī)能連續(xù)不斷地產(chǎn)生機(jī)械功,就必須使工質(zhì)反復(fù)進(jìn)行膨脹。因此,必須設(shè)法使工質(zhì)重新恢復(fù)到初始狀態(tài),然后,再進(jìn)行膨脹。因此,柴油機(jī)必須經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣四個熱力過程之后,才能恢復(fù)到起始狀態(tài),使柴油機(jī)連續(xù)不斷地產(chǎn)生機(jī)械功,故上述四個熱力過程稱為一個工作循環(huán)。
若柴油機(jī)活塞走完四個沖程完成一個工作循環(huán),稱該機(jī)為四沖程柴油機(jī)。如果活塞走完二個沖程完成一個工作循環(huán)的柴油機(jī)稱為二沖程柴油機(jī)。目前,青海黃南柴油發(fā)電機(jī)組配置的柴油機(jī)都是四沖程機(jī)。
1.進(jìn)氣沖程
進(jìn)氣沖程的目的是吸入新鮮空氣,為燃料燃燒作好準(zhǔn)備。要實現(xiàn)進(jìn)氣,缸內(nèi)與缸外要形成壓差。因此,此沖程排氣門關(guān)閉,進(jìn)氣門打開,活塞由上止點向下止點移動,活塞上方的汽缸內(nèi)的容積逐漸擴(kuò)大,壓力降低,缸內(nèi)氣體壓力低于大氣壓力約68~93kPa。在大氣壓力的作用下,新鮮空氣經(jīng)進(jìn)氣門被吸入汽缸,活塞到達(dá)下止點時,進(jìn)氣門關(guān)閉,進(jìn)氣沖程結(jié)束。
2.壓縮沖程
壓縮沖程的目的是提高汽缸內(nèi)空氣的壓力和溫度,為燃料燃燒創(chuàng)造條件。由于進(jìn)、排氣門都已關(guān)閉,汽缸內(nèi)的空氣被壓縮,壓力和溫度亦隨之升高,其升高的程度,取決于被壓縮的程度,不同的柴油機(jī)略有不同。當(dāng)活塞接近上止點時,缸內(nèi)空氣壓力達(dá)(3000~5000)kPa,溫度達(dá)500~700℃,遠(yuǎn)超過柴油的自燃溫度。
3.膨脹(作功)沖程
當(dāng)活塞上行將終了時,噴油器開始將柴油噴入汽缸,與空氣混合成可燃混合氣,并立即自燃,此時,汽缸內(nèi)的壓力迅速上升到約6000~9000kPa,溫度高達(dá)(1800~2200)℃。在高溫、高壓氣體的推力作用下,活塞向下止點運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而作功。隨著氣體膨脹活塞下行其壓力逐漸降低,直到排氣門被打開為止。
4.排氣沖程
排氣沖程的目的是缸內(nèi)的廢氣。做功沖程結(jié)束后,缸內(nèi)的燃?xì)庖殉蔀閺U氣,其溫度下降到(800~900)℃,壓力下降到(294~392)kPa。此時,排氣門打開,進(jìn)氣門仍關(guān)閉,活塞從下止點向上止點移動,在缸內(nèi)殘存壓力和活塞推力的作用下,廢氣被排出缸外。當(dāng)活塞又到上止點時,排氣過程結(jié)束。
排氣過程結(jié)束后,排氣門關(guān)閉,進(jìn)氣門又打開,重復(fù)進(jìn)行下一個循環(huán),周而復(fù)始不斷對外作功。
青海黃南柴油發(fā)電機(jī)組接地的目的有三種
為了確保人身和電力系統(tǒng)工作的需要,對發(fā)電機(jī)組接地有嚴(yán)格的要求。其接地方式有工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零三種,接地的目的如下:
1.工作接地
工作接地是將中性點接地,其目的是:
1)降低觸電電壓。對于中性點不接地的系統(tǒng),當(dāng)一相接地而人體觸及另外兩相之一時,觸電電壓為相電壓的1.7倍以上;而對于中性點接地系統(tǒng),觸電電壓就降到接近或等于相電壓。
2)迅速切斷故障設(shè)備。對于中性點不接地的系統(tǒng),當(dāng)一相接地時,由于導(dǎo)線和地面存在電容和絕緣電阻,可以構(gòu)成電流通路,接地電流很小,不足以使保護(hù)裝置動作而切斷電源,不能確保人身。而對于中性點接地的系統(tǒng),當(dāng)一相接地后接地電流較大,保護(hù)裝置會迅速動作,斷開故障點。
3)降低電氣設(shè)備對地的絕緣水平。在中性點不接地的系統(tǒng)中,當(dāng)一相接地時,將會使另兩相得對地電壓升高到線電壓。而對于中性點接地的系統(tǒng),當(dāng)一相接地時,另兩相的對地電壓只接近于相電壓,故可降低電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣水平。
2.保護(hù)接地
保護(hù)接地常用于中性點不接地的低壓系統(tǒng)中,它的作用是:當(dāng)電動機(jī)某一繞組的絕緣結(jié)構(gòu)已破壞使外殼帶電時,如果未接地,人體觸及外殼,相當(dāng)于單相觸電,就可能發(fā)生觸電的危險。而如果采用了保護(hù)接地,人體觸及外殼時,由于人體的電阻與接地電阻并聯(lián),由于人體電阻遠(yuǎn)大于接地電阻,通過人體的電流就很小,就不會發(fā)生觸電的危險。
3.保護(hù)接零
保護(hù)接零常用于中性點接地的低壓系統(tǒng)中,它的作用是:當(dāng)電動機(jī)某一繞組的絕緣結(jié)構(gòu)已破壞而與外殼相接時,由于采用保護(hù)接零,就形成單相短路,迅速將這一相中的熔絲熔斷,外殼便不再帶電。即使在熔絲熔斷前人體觸及外殼時,也由于人體電阻遠(yuǎn)大于線路電阻,通過人體的電流也很微小,不會發(fā)生觸電危險。
柴油機(jī)為什么冒黑煙
柴油機(jī)在高負(fù)荷時,排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程,目前還不完全清楚,一般認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷高時,噴入燃燒室的燃料增多,燃燒室中的溫度又較高,加上柴油機(jī)混合氣形成不均勻的特點,這樣就會造成燃燒室內(nèi)局部地區(qū)空氣不足的燃燒,燃料在高溫缺氧的情況下分解,聚合形成炭煙(炭黑)。
炭煙不是純粹的碳,而是一種聚合體,主要成分是碳(85%以上),但還含有少量的氧、氫和灰分,并且其成分隨柴油機(jī)的負(fù)荷不同而有所改變。將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察,可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。
柴油機(jī)中燃燒的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的,特別是在空間混合燃燒的柴油機(jī)中,高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴,造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)有利的條件,燃燒過程的高速攝影證實,在上止點附近都會出現(xiàn)大量的黑煙,但在一般情況下,炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒,使排氣無黑煙。
但是如果氣缸空氣不足,混合過程進(jìn)行緩慢,那么由于膨脹而使氣缸溫度下降,則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全,柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降,排溫升高,排氣冒黑煙,燃燒室表面積炭,并使負(fù)荷不能再行提高。
積炭還會引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機(jī)在長時間超負(fù)荷的狀態(tài)下工作。
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