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柴油机工作原理是什么

  柴油机工作原理

单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞销、连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气，在气缸盖上下设有进气门和排气门。

(1)基本名闻术语

①上止点：活塞离曲轴中心 距离的位置。

②下止点：活塞离曲轴中心小距离的位置。

③活塞行程(冲程)：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。

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。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。

⑤气缸工作容积在：一个气缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示，単位为L。

⑥柴油机排量：柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量，用VH表示。

柴油机排量表示柴油机的做功能力，在其他参数相同的前提下，柴油机排量越大，则其所发出的功率就越大。

⑦燃烧室容积当活塞在上止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。

气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Va与气缸工作容积Vh之和。

⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。

压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比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，柴油机的效率也越高。

⑩工作循环：柴油机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环，称改机为二冲程柴油机。

(2)四冲程柴油机工作原理

①进气过程   活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力，使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压缩过程   活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷人气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。

③做功过程   所示]在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6～9MPa， 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，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，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。做功行程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。

④排气过程   做功过程结末后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲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。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。

活塞经过上述四个连续过程后，便完成了一个工作循环。当排气过程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。

(3)二冲程柴油机工作原理

二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔，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。空气由扫气泵提高压力以后，经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。

① 行程   行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开，新鲜空气山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气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩，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，被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，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，做功后的废气由排气门排出。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气缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作行程。

(4)二冲程与四冲程柴油机的比较

与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机

①曲轴毎转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时，在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程柴油机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5～1.7倍。

②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳。

③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程柴油机结构简单，重量轻·使用维修方便。

④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。

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《风能发电系统 第5部分：风力发电机组风轮叶片》国际标准发布

 第三届综合能源服务产业创新发展大会 4月8日 上海

 《2020年风电行业深度报告》电子版 

近日， 市场监督管理总局标准创新管理司公示了“2020年我国牵头制修订并发布的IEC和ISO/IEC JTC1国际标准”，其中IEC 61400-5《风能发电系统第5部分：风力发电机组风轮叶片》国际标准正式发布。

该国际标准由全国风力发电标准化技术委员会牵头制定，是我国风电行业 项自主制定并发布的国际标准，鉴衡认证中心是该标准的参编单位之一。此项国际标准的发布实现了中国主导制定风电国际标准零的突破，标志着我国风电标准走向国际。

全国风力发电标准化技术委员会作为国际电工委员会风能发电系统技术委员会（IEC/TC 88）的国内技术对口单位，《风能发电系统第5部分：风力发电机组风轮叶片》国际标准是标委会参与IEC/TC 88工作以来首次由中国发起并作为国际标准项目召集人制定的国际标准。

该国际标准也是中国自主创新成果终上升为国际标准的成功探索，为我国风电行业参与国际竞争起到了积极的促进作用，同时我国在风电领域国际标准化进程中也迈出了重要的一步，有力了我国在风电国际标准领域的话语权和影响力，为今后进一步参与国际标准的制定奠定了基础。

发电机管理中的3个有用细节
 故障背景：2017年5月20日该轮靠泊印度洋留尼旺岛，锅炉发生点火故障，于是发电机换用轻柴油。换油后不久，发现发电机上的燃油管有滴漏，当时忙于处理锅炉问题，为减少柴油损失，当即关闭了停车状态的一号和三号发电机燃油进出管路的相关阀门。

  故障现象：第二天船舶离港时，当班轮机员凌晨4点打电话给我，说一号发电机不能并车，三号发电机能并车但只能承担150 KW，再加负荷就加不上去。我立即下机舱，检查发电机相关情况，滑油、冷却水各项参数未见明显异常。我尝试向三号发电机手动转移负载，多次手动调节调速器以增加燃油供油量，但负荷没有变化。尝试一号发电机并车，自动与手动并车都未成功，一号发电机显示频率过高。

  打开三号发电机保护盖检查高压油泵，油泵齿条拉杆均能自由活动，油尺刻度指示在较大值，排除了油泵的问题，再检查相关管路，发现有个进油阀处于关闭状态，当即慢慢全开燃油阀，三号发电机立即加载到500KW，负荷转移正常。

  注意力再转向一号发电机，发现一号发电机类似的进油阀也未打开，当即打开进油阀，并再次尝试并车，但还是并车失败。到港时一号发电机是正常使用的，频率、转速，负荷的转移各项指标都正常，怎么突然就转速过高了呢?

  故障措施：三号发电机正常之后，我全部精力集中在一号发电机不能并车的问题上，之前发电机转速感应器出现过速度显示的问题，所以首先还是考虑转速感应器故障，怀疑有可能是感应器脏了或者跟飞轮的间隙超标。该发电机有两个pick-up(转速感应器)，一个用于机旁控制屏显示，一个用于发电机控制系统。当即取出两个感应器，其中一个确实脏了，擦拭干净后，检查了速度感应器的阻值，确认正常，重新装回，调整好间隙，重新启动发电机，转速还是过高--950RPM。

  排除了转速感应器的问题，那么故障就应该在机械部分。检查高压油泵，调节拉杆活动正常;检查调速器，该调速器品牌是Regulateurs Europa，型号1102V-4G-25R。发现调速器上的手动速度调节旋钮卡住了，很难转动，联想到二管轮的交接班记录，提示该调速器的同步马达(下图中的021)不是原装备件，当时由于缺少原装备件，用的是上个管理公司遗留下来的其他制造商备件。拆下同步马达，与近期在新加坡刚接收到的原装备件对比，发现两个同步马达参数不一致：非原装备件，制造商Woodward，电压24V，转速2000 RPM，功率5瓦;原装备件，制造商Groschopp，电压24V ,转速2700RPM，功率2瓦,电流0.25A。进一步拆开非原装同步马达，发现马达的塑料齿轮磨损，不能转动。

  换上新的同步马达，启动发电机，调节手动转速旋钮，使转速达到916RPM, 待发电机转速稳定后尝试并车，发电机可以成功并车。但是又出现个新问题，并车后一号发电机功率并未提高，相反地，出现逆功率跳闸的现象，几次尝试都是如此。我决定让三管轮在并车屏上尝试并车，我与电机员在发电机旁观察，双方用对讲机联系，发现当发电机并车成功后，调速器速度控制旋钮被同步马达向逆时针方向旋转导致柴油机减速，这与并车后调速器的正确动作恰恰相反，正常情况下，调速器速度控制旋钮应该顺时针方向旋转使柴油机加速从而增加本机承载负荷能力，维持转速稳定。查找到问题症结后，我们再对比同步发电机马达的电压与电流情况、查找相关发电机电线接线图纸，发现一号发电机相关接线控制板亦与原厂图纸一致，这说明接线未曾改动过。于是我们改变同步马达背后的接线，将其对调，再次启动发电机，并车成功，负荷转移顺畅，问题解决。

  经过该事件，发现以下几点在未来的轮机管理工作中值得引起注意：

  启动发电机之前，一定要检查相关管路系统，之前做出过状态改变的相关阀门，一定要及时设置好。交接班工作一定要交接清楚，不能有遗漏;

  该事件的起因在于启动发电机之前没有将关闭的燃油阀打开，该轮经过几任管理公司管理，燃油管路的阀门老化，在全关时仍然存在些许燃油泄漏，造成一号发电机启动时，能正常启动，调速器在燃油量不足的情况下加大油门以保持额定转速，但同步马达因为调速器不正常动作导致里面的齿轮损坏，造成了同步马达卡死，以至于发电机转速达到950RPM 后不能减速。这一点在发电机的管理工作中一定要考虑到;

  不同管理公司的备件采购途径不一样，存在大量第三方生产的备件，与原厂备件相比，有些参数都不一致，有些即使铭牌上参数一致，但物理尺寸却不一致。这给轮机员维护保养时带来了诸多不便。主管轮机员在接受备件时一定要仔细核对，避免到使用时陷入被动;即使是原装件，电器要考虑正负极性，机械要考虑左旋右旋。

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