2.4　备用发电机的运行和维护

2.4.1　柴油发电机组

（1）柴油发电机结构　柴油发电机组常用作建筑供电的备用应急电源。自启动柴油发电机组主要由柴油机、发电机、控制屏（包括自动检测、控制及保护装置）以及供油设施和蓄电池几部分组成。

移动式柴油发电机组的柴油机、发电机和控制屏全部组装在一个公共底座上，着地平稳即可；而功率较大的固定式机组的柴油机和发电机装在由钢铁焊接而成的公共底座上，并固定在专门设计的钢筋混凝土基地上，置于专门的机房内（作为建筑备用电源的发电机大都如此）。大功率柴油发电机组如图2-36所示。

（2）柴油发电机组供电范围　按照我国《高层民用建筑设计防火规范》的有关要求，为了确保楼宇的消防设施和其他重要负载用电，应备有应急发电机组，以便当外部电网中断供电时，能保证停电期间消防用电的需要。对于一些重要设施，如银行、计算中心、高级旅馆经营管理计算机、新闻情报枢纽的信息处理中心以及重要建筑物的通信网络等，除设有应急发电机组外，还需另设不间断电源装置（UPS），以提供可靠的备用电源设施。

自备应急柴油发电机组的发电机输出电压一般为400/230V，其供电范围一般包括以下几个方面：

①消防设备用电。

②楼梯及客房走道照明用电的50％。

③重要场所的动力、照明、空调用电。

④电梯设备、生活水泵。

⑤冷冻室及冷藏室的有关用电。

⑥中央控制室与经营管理计算机系统。

⑦保安、通信设施和航空障碍灯用电。

⑧重要的会议厅堂和演出场所用电。

（3）柴油发电机组的型号含义　为了便于生产管理和使用，国家对柴油发电机组的名称和型号编制方法作了统一规定。根据GB 2819的规定，机组的型号排列和符号含义如下：

1—输出额定功率（kW）。

2—输出电流种类，G表示工频；P表示交流中频；S表示交流双频；Z表示直流。

3—发电机组类型：F表示陆用；PC表示船用；Q表示汽车电站；T表示挂车。

4—控制特征，缺位表示手动；Z表示自动化；S表示低噪声；SZ表示低噪声自动化。

5—设计序号。

6—变形代号。

7—环境特征，缺位表示普通型；GH表示湿热带型。

举例：500GFZ表示额定功率为500kW、交流工频、陆用、自动化柴油发电机组。

（4）柴油发电机组的控制屏　柴油发电机组的控制屏分为普通机组控制屏和自动化机组控制屏。普通机组控制屏适用于普通的柴油发电机组的控制，机组的启停、供/断电、状态调整等均由手动操作；自动化机组控制屏适用于自动化柴油发电机组的控制，机组的启停、供/断电、状态调整等均可由搬运操作或自动操作两种方式来完成。

①普通机组控制屏。普通机组控制屏由断路器、电流表、电压表、频率表、水温表、油压表、油温表、转速表、计时器和电流互感器等组成，可以完成对机组启停、供/断电控制功能，并对机组的运行状态进行测量、显示和超限报警与保护。

②自动化机组控制屏。自动化机组控制屏由自动控制器、自动加热器、自动充电器、自动切换装置、断路器、电流表、电压表、充电电流表、直流电压表、电压频率表、水温表、油压表、油温表、转速表、计时器、报警蜂鸣器、控制继电器、保护开关和电流互感器等组成。自动化机组控制屏可以自动完成对机组启停、供/断电控制功能，并对机组的运行状态进行测量、显示和超限报警与保护。

按照安装方式，柴油发电机组的控制屏可以分为一体式和分体式。分体式控制屏指机组与控制屏分开旋转，控制系统及主开关均安装于控制屏内。一体式控制屏由自控屏和开关屏两部分组成，自控屏（安装控制系统）通过减振垫固定于发电机的上方，开关屏（安装主开关）安装于发电机的侧面。

2.4.2　柴油发电机的启动、运行和停车

各建筑的柴油发电机组应都配备有设备说明书和操作说明，操作人员应按照本机组的设备说明书进行操作。下面按照常见的建筑供电备用柴油发电机的启动、运行和停车的操作方法及有关原理进行介绍。

（1）柴油发电机的启动　柴油发电机由静止状态转入工作状态的全过程称为启动，完成启动过程所需要的一系列装置称为启动系统。它的作用是提供启动能量，驱使曲轴旋转，可靠地实现柴油机启动。

①启动方法。启动方法有如下几种：

a.人力启动。人力启动一般用于15kW以下的小型柴油发电机。常用的人力启动方法有手摇、拉绳等。

b.电动机启动。现代大、中、小型高速柴油发电机上广泛采用由蓄电池供电的串励低压直流电动机作为启动机。启动电动机的功率为0.6～10kW，电压一般为12V或24V，电流一般为200A以上，每次连续工作时间不得超过15s，只能在适当的时候让其工作。

此外，还有用小汽油机启动和压缩空气启动等。现在作为建筑备用电源的柴油发电机组大都采用电动机启动。

发动机启动后要在低速下运转3～5min进行暖机，冬季时时间要更长一些。当没有异常声响，发动机油温和水温上升后，方可增加转速至额定值，并空载运行几分钟。当机组各项指标达到预定值，并确定各部分工作均正常后，方可接通负载。负载应逐路逐渐增加，以保证机组工作的平稳。

②启动原理。柴油机电启动系统主要由蓄电池、发电机及调节器、启动电动机、预热器、照明设备、各种仪表和信号装置等组成。下面以常用的电动机启动方式为例，说明柴油发电机组的启动原理。

12V135G型柴油发电机的电启动系统线路组件和电气原理如图2-37所示。

当电路钥匙JK拨向“左”位（1、2接通）并按下启动按钮KC时，启动电动机的电磁铁线圈接通，电磁开关吸合，蓄电池B1正极通过启动电动机的定子和转子绕组，与蓄电池B2负极构成回路。在电磁开关吸合时，启动电动机的齿轮即被推出与柴油发电机启动齿圈啮合，带动曲轴旋转而使柴油发电机启动。

柴油发电机启动后，应立即将电路钥匙拨向“右”位（1、3接通），切断启动控制回路的电源。此时，硅整流充电发电机正极通过电流表A后，一路通过JK和发电机调节器P，经发电机的磁场回到发电机的负极；另一路经蓄电池B1正极、再通过蓄电池B2和启动电机负极，回到硅整流充电发电机负极，构成充电回路。当柴油发电机达到1000r/min以上时，硅整流充电发电机与发电机调节器配合工作向蓄电池充电，并由电流表显示出充电电流的大小。

柴油发电机停车后，由于发电机调节器内无整流装置，应将电路钥匙拨到中间位置，这样能切断蓄电池与充电发电机励磁绕组的回路，防止蓄电池的电流倒流到充电发电机的励磁绕组。

按下启动按钮，启动电动机转动的时间一般不得超过10～15s。如启动未成功，至少要等40～45s后才能进行第二次启动，不能接连多次启动，以防蓄电池和启动电动机损坏。

（2）柴油发电机的正常运行　柴油发电机运行时应注意以下事项：

①经常观察电气仪表（如电流表、电压表、频率表、功率表等）和发动机仪表（如机油压力表、机油温度表、冷却水温度表、转速表等）的指示值，其值应在规定的范围内（各种发电机组不完全一样），一般为：机油压力为0.25～0.4MPa，机油温度为75～90℃，出水温度为75～90℃。

②观察发电机及励磁装置、电气线路接头等处的工作情况。

③注意燃油、机油、冷却水的消耗情况，不足时应及时按规定的牌号添加。

④随时监听运转声音是否正常，观察发动机排烟情况是否良好。

⑤注意轴承、管路等处有无渗漏现象。

⑥查看发电机组各种保护和监控装置是否正常。

总之，运行使用中应严格按照使用说明书的要求操作和带负载运行。避免慢车重负载和超速运行及在低速下长时间运行，不放长期超载运行或三相负载严重不对称运行，避免突然增加负载和突然减少负载。

2.4.3　柴油发电机的停机

（1）正常停机　发电机组停机前，应当作一次全面检查，以便了解有无不正常现象或故障，待停机后修理。停机前首先必须逐渐减去负载，而后转动调压手柄，使电压调到最低值，然后降低转速，空转3～5min，将柴油发电机组的调速手柄推到怠速位置，拉住停机手柄，使柴油发电机停止运转，断开蓄电池开关。

（2）紧急停机　遇到以下特殊情况，应采取紧急停机：

①机油压力突然下降到极低值或无压力。

②活塞部分运动机件被卡死，或者某机件突然损坏、失灵。

③发电机内部突然冒烟严重，有很浓的焦煳臭味。

④严重超速（飞车）。

⑤水冷式柴油发电机散热水箱内严重缺水。

出现①、②、③情况，可按正常停机，但应缩短空转时间，让发动机迅速停机。出现④情况按“飞车”故障处理。出现⑤情况时，应在去负载后逐渐降低转速，待机体温度有所降低后才熄火停机。停机后不可添加冷却水，应待机体温度降低至接近环境温度时方可添加。

所谓飞车是指柴油发电机转速失去控制，大大超过规定的最高转速。判断飞车的主要依据是柴油发电机工作时响声的变化；随着转速升高，柴油发电机发出的声音（特别是排气声音）越来越密，甚至变成啸叫。飞车现象都是突然发生的，在极短时间内便会造成严重的危害。

产生飞车现象的原因主要在燃油供给系统方面，供油过多、调速器高速限位螺钉变动等都会造成转速急剧升高。

发生飞车应采取紧急措施，设法使柴油发电机迅速停车。紧急停车方法有：一是切断油路，即将油门拉到停车位置，关掉油路开关。但由于产生飞车的多数原因是油门失去对油泵柱塞控制，并且在低压油路中尚有存油，这种措施往往不能很快使柴油发电机停车。如果拧开高压油管连接螺母，使柴油发电机立即“断油”，大多数情况可以迅速停车。二是切断气路，对小型柴油发电机来说，进气管较小，可直接用棉衣等物包住空气滤清器，或将空气滤清器迅速拆下，直接堵住进气口。在任何情况下，只要确实堵住进气通路，都可迅速停车。总之，可根据各种机型的不同结构采取一切措施，迅速将油路、气路切断，就可以避免因飞车产生更大事故。

应当特别指出，飞车事故出现后，绝对禁止减少或去掉负荷，这样会造成柴油发电机转速急剧升高，危害更大。停车后应分析飞车产生原因，及时进行排除，避免飞车现象再次发生。

2.4.4　机组的维护

（1）建立维护保养工作制度　根据用户使用过程中发生的故障事件统计资料可知，很多问题是由于机组管理、使用和维护工作不到位所造成的。因此，建立必要的管理、使用和维护工作制度是必不可少的。机组的管理人员和操作人员必须遵守下列规定：

①严格遵守机组的使用规定、操作规程和维护制度，禁止违规操作。

②机房内应设有防火设备，储存的油料必须离机房10m以外，并有防护措施。

③机房内保持整齐、清洁，机组的备用设备等应妥善存放，与机组无关的物品不得堆放在机房内。

④禁止超负载运行，禁止违章操作，严禁乱拆，任意调整。

⑤保管好随机工具、备件及附件以及随机技术文件，作好机组维护保养工作记录并在交接班工作时仔细检查。

（2）定期维护与保养　发电机组连续工作或长期停放，应定期进行维护保养。维护保养工作以发动机和控制箱（屏）为主要内容。总体上，要注意清洁、防潮、防振、通风，并经常检查各电气与机械连接的正确性、可靠性。可参考以下计划进行。

①月维护。每月一次，或者在机组运行累计200～250h后进行。月维护的主要内容有：

a.对于长期停放的机组，每月应进行一次启动保养，以使各部件保持灵活性，并验证机组的正常。

b.对机组总体进行一次彻底的清洁工作，做到无油垢、尘埃、杂物，对备附件和工具进行擦拭与加油保管。

c.对机组总体进行一次全面的检查工作。各电气连接应正确、可靠（紧固且接触良好），而且布线整齐。各机械连接应正确、牢靠，尤其要注意转动机件的固定情况和地脚螺栓。机组底盘应平稳、可靠。各种保护装置应完好、可靠。消除所发现的故障和不正常现象，预防接触不良、短路或断路等各种事故发生。

d.根据机组使用的要求和气候等自然环境条件的变化，适时地做好防护措施。

②年维护。每年一次，对机组的各部分进行全面的清洗、检验、调整、修理或更换不合要求的零部件。

年维护工作中有些工作，（如喷油泵的检验和调整、电机绕组的修理等），可能在现场进行有困难，需要请有关修理厂协作进行。

（3）针对自然条件变化进行的维护保养　自然条件的变化会给发电机组的使用和维护带来不同的要求，因此必须根据工作环境对发电机组进行维护与保养。

①在冬季（低温）的维护。

a.冬季用的发动机燃油应特别注意清洁，并防止水分混入，以免结冰或沉淀物堵塞管道造成事故。

b.发动机冷却系统在冬季应使用防冻液，如仍使用水，在发动机停止工作时必须将水放尽。放水时必须待冷却水温度降至50～60℃时放出，并转动发动机曲轴，排尽水泵内的存水，同时将所有放水阀门处于开放位置。

c.发电机组的低温启动装置在进入冬季前，应彻底检查、维修好，保证正常使用。

②在炎热条件下的维护。

a.经常保持发电机组运转时良好的通风散热条件。

b.严格控制发电机组在过载情况下的运转，及时检查润滑油、冷却水的温度，并注意润滑情况及管路有无渗漏现象，适当增加各轴承润滑油的加注次数。

c.高温下蓄电池电解液膨胀易于向外冒泡，应注意电解液液面不要过高。必要时可打开加注电解液的孔盖，工作完后及时盖好，并及时冲洗蓄电池外壳。

③在潮湿环境中的维护。

a.应经常检查发电机与线路的绝缘性能，如因受潮发电机绝缘电阻明显下降时，必须进行干燥处理。

b.在潮湿环境中，发电机组的金属部件及紧固件易腐蚀生锈，因此必须注意很好地保护油漆与镀层，如有脱落、起层等现象，应及时补漆和涂油脂保护。柴油机各运动部位的接触面应经常保持润滑油层，如长期停用，则每10～30天用手摇转一次曲轴，使汽缸内各运动件表面布满润滑油，起防腐作用。

④风沙条件下的维护。

a.在风沙较大的环境中，发电机组应置于避风的凹地或简易的防风沙设备内，并经常擦洗空气滤清器、散热器，勤更换滤网、滤芯及润滑油。

b.对电气元件的接触点、电压调节器上的接触点等，要用干燥空气吹拂，并用酒精擦净。

⑤在高海拔地区的维护。

a.由于高海拔地区空气稀薄，进气量减少，发电机组应降低功率使用。

b.加强冷却系统的密封性。冷却水箱若采用复式散热器盖，应适当增加出气阀弹簧的压力，以提高冷却液的沸点。