發(fā)電機管理中的3個有用細節(jié)
 故障背景：2017年5月20日該輪靠泊印度洋留尼旺島，鍋爐發(fā)生點火故障，于是發(fā)電機換用輕柴油。換油后不久，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機上的燃油管有滴漏，當時忙于處理鍋爐問題，為減少柴油損失，當即關(guān)閉了停車狀態(tài)的一號和三號發(fā)電機燃油進出管路的相關(guān)閥門。

  故障現(xiàn)象：第二天船舶離港時，當班輪機員凌晨4點打給我，說一號發(fā)電機不能并車，三號發(fā)電機能并車但只能承擔150 KW，再加負荷就加不上去。我立即下機艙，檢查發(fā)電機相關(guān)情況，滑油、冷卻水各項參數(shù)未見明顯異常。我嘗試向三號發(fā)電機手動轉(zhuǎn)移負載，多次手動調(diào)節(jié)調(diào)速器以增加燃油供油量，但負荷沒有變化。嘗試一號發(fā)電機并車，自動與手動并車都未成功，一號發(fā)電機顯示頻率過高。

  打開三號發(fā)電機保護蓋檢查高壓油泵，油泵齒條拉桿均能自由活動，油尺刻度指示在較大值，排除了油泵的問題，再檢查相關(guān)管路，發(fā)現(xiàn)有個進油閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當即慢慢全開燃油閥，三號發(fā)電機立即加載到500KW，負荷轉(zhuǎn)移正常。

  注意力再轉(zhuǎn)向一號發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機類似的進油閥也未打開，當即打開進油閥，并再次嘗試并車，但還是并車失敗。到港時一號發(fā)電機是正常使用的，頻率、轉(zhuǎn)速，負荷的轉(zhuǎn)移各項指標都正常，怎么突然就轉(zhuǎn)速過高了呢?

  故障措施：三號發(fā)電機正常之后，我全部精力集中在一號發(fā)電機不能并車的問題上，之前發(fā)電機轉(zhuǎn)速感應(yīng)器出現(xiàn)過速度顯示的問題，所以首先還是考慮轉(zhuǎn)速感應(yīng)器故障，懷疑有可能是感應(yīng)器臟了或者跟飛輪的間隙超標。該發(fā)電機有兩個pick-up(轉(zhuǎn)速感應(yīng)器)，一個用于機旁控制屏顯示，一個用于發(fā)電機控制系統(tǒng)。當即取出兩個感應(yīng)器，其中一個確實臟了，擦拭干凈后，檢查了速度感應(yīng)器的阻值，確認正常，重新裝回，調(diào)整好間隙，重新啟動發(fā)電機，轉(zhuǎn)速還是過高--950RPM。

  排除了轉(zhuǎn)速感應(yīng)器的問題，那么故障就應(yīng)該在機械部分。檢查高壓油泵，調(diào)節(jié)拉桿活動正常;檢查調(diào)速器，該調(diào)速器品牌是Regulateurs Europa，型號1102V-4G-25R。發(fā)現(xiàn)調(diào)速器上的手動速度調(diào)節(jié)旋鈕卡住了，很難轉(zhuǎn)動，聯(lián)想到二管輪的交接班記錄，提示該調(diào)速器的同步馬達(下圖中的021)不是原裝備件，當時由于缺少原裝備件，用的是上個管理公司遺留下來的其他制造商備件。拆下同步馬達，與近期在新加坡剛接收到的原裝備件對比，發(fā)現(xiàn)兩個同步馬達參數(shù)不一致：非原裝備件，制造商Woodward，電壓24V，轉(zhuǎn)速2000 RPM，功率5瓦;原裝備件，制造商Groschopp，電壓24V ,轉(zhuǎn)速2700RPM，功率2瓦,電流0.25A。進一步拆開非原裝同步馬達，發(fā)現(xiàn)馬達的塑料齒輪磨損，不能轉(zhuǎn)動。

  換上新的同步馬達，啟動發(fā)電機，調(diào)節(jié)手動轉(zhuǎn)速旋鈕，使轉(zhuǎn)速達到916RPM, 待發(fā)電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后嘗試并車，發(fā)電機可以成功并車。但是又出現(xiàn)個新問題，并車后一號發(fā)電機功率并未提高，相反地，出現(xiàn)逆功率跳閘的現(xiàn)象，幾次嘗試都是如此。我決定讓三管輪在并車屏上嘗試并車，我與電機員在發(fā)電機旁觀察，雙方用對講機聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)當發(fā)電機并車成功后，調(diào)速器速度控制旋鈕被同步馬達向逆時針方向旋轉(zhuǎn)導致柴油機減速，這與并車后調(diào)速器的正確動作恰恰相反，正常情況下，調(diào)速器速度控制旋鈕應(yīng)該順時針方向旋轉(zhuǎn)使柴油機加速從而增加本機承載負荷能力，維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。查找到問題癥結(jié)后，我們再對比同步發(fā)電機馬達的電壓與電流情況、查找相關(guān)發(fā)電機電線接線圖紙，發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機相關(guān)接線控制板亦與原廠圖紙一致，這說明接線未曾改動過。于是我們改變同步馬達背后的接線，將其對調(diào)，再次啟動發(fā)電機，并車成功，負荷轉(zhuǎn)移順暢，問題解決。

  經(jīng)過該事件，發(fā)現(xiàn)以下幾點在未來的輪機管理工作中值得引起注意：

  啟動發(fā)電機之前，一定要檢查相關(guān)管路系統(tǒng)，之前做出過狀態(tài)改變的相關(guān)閥門，一定要及時設(shè)置好。交接班工作一定要交接清楚，不能有遺漏;

  該事件的起因在于啟動發(fā)電機之前沒有將關(guān)閉的燃油閥打開，該輪經(jīng)過幾任管理公司管理，燃油管路的閥門老化，在全關(guān)時仍然存在些許燃油泄漏，造成一號發(fā)電機啟動時，能正常啟動，調(diào)速器在燃油量不足的情況下加大油門以保持額定轉(zhuǎn)速，但同步馬達因為調(diào)速器不正常動作導致里面的齒輪損壞，造成了同步馬達卡死，以至于發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到950RPM 后不能減速。這一點在發(fā)電機的管理工作中一定要考慮到;

  不同管理公司的備件采購途徑不一樣，存在大量第三方生產(chǎn)的備件，與原廠備件相比，有些參數(shù)都不一致，有些即使銘牌上參數(shù)一致，但物理尺寸卻不一致。這給輪機員維護保養(yǎng)時帶來了諸多不便。主管輪機員在接受備件時一定要仔細核對，避免到使用時陷入被動;即使是原裝件，電器要考慮正負極性，機械要考慮左旋右旋。

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柴油發(fā)電機結(jié)構(gòu)：講的太清楚了
這里介紹柴油發(fā)電機的構(gòu)造，由于發(fā)電機大小不同，結(jié)構(gòu)也不相同，但主要部分的結(jié)構(gòu)與功能相同，本課件就柴油發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)與組成進行介紹，為顯示清楚，定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù)都較少，定子線圈外形按導線繞制的線圈繪制(不是用銅條或銅管連接成的線圈)。發(fā)電機主要部件結(jié)構(gòu)則參考大中型柴油發(fā)電機繪制。

  發(fā)電機主要由轉(zhuǎn)子與定子組成。柴油發(fā)電機是同步發(fā)電機，由于柴油機的轉(zhuǎn)速很高，故柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)子只有一對磁極，在額定轉(zhuǎn)速每分鐘3000轉(zhuǎn)時輸出50赫茲的三相交流電。下面通過一個柴油發(fā)電機模型來介紹柴油發(fā)電機的基本構(gòu)造與組成。

  由于大型柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子磁極表面線速度達150m/s以上，離心力很大，故轉(zhuǎn)子直徑不能過大，大型發(fā)電機轉(zhuǎn)子都為細長型。轉(zhuǎn)子圓周上沒有凸出的磁極，轉(zhuǎn)子鐵芯是一個在圓周上開有一些槽的圓柱，在圓周兩側(cè)各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極(圖1所示)，稱之為隱極式轉(zhuǎn)子。在槽中嵌有勵磁繞組，隱極式轉(zhuǎn)子將勵磁繞組分成多個線圈，便于安裝與加固。

  勵磁繞組兩端通過集電環(huán)(滑環(huán))接到勵磁電源，在轉(zhuǎn)子圓周兩側(cè)就形成北極與南極，旋轉(zhuǎn)時就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

  放大的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯截面圖，兩鐵芯間有氣隙。定子鐵芯的內(nèi)圓周有嵌放定子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有固定槽楔的小槽，槽楔用途是壓住定子線圈。轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周有嵌放轉(zhuǎn)子線圈的槽，在槽口兩側(cè)有小槽，用來固定槽楔，在槽底有用于通風的槽。

  轉(zhuǎn)子鐵芯與軸用高強度高磁導率的合金鋼材整體制作，在轉(zhuǎn)子鐵芯部分有一些軸向與徑向的孔隙，用來通風冷卻。由于各種電機冷卻方式不同，孔隙布置走向也不同，這里就不作介紹了，見圖4。

  柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)子

  轉(zhuǎn)子勵磁繞組由多個線圈組成，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中，多個線圈串聯(lián)起來組成轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子軸的勵磁端(簡稱勵端)安裝集電環(huán)，轉(zhuǎn)子繞組的兩個線端分別連接到兩個集電環(huán)。見圖5。

  嵌裝好繞組的柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)子

  嵌放好線圈后在槽口塞入槽楔，壓住槽內(nèi)線圈，線圈在槽外的端部用護環(huán)壓住，防止線圈被離心力甩出，見圖6。

  為減小負序磁場的影響，在轉(zhuǎn)子表面還裝有阻尼裝置，這里就不介紹了。

  轉(zhuǎn)子線圈與護環(huán)

  為降低發(fā)電機的溫度，在轉(zhuǎn)子兩端還裝有軸流風扇對機內(nèi)氣體進行強制循環(huán)。見圖7，這是整個轉(zhuǎn)子，是發(fā)電機中的旋轉(zhuǎn)部件。

  安裝好集電環(huán)與風扇的柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)子

  定子

  因為定子鐵芯內(nèi)的磁通是在不停的變化，為防止渦流損耗，定子鐵芯采用多層硅鋼片疊成，硅鋼片涂絕緣漆相互絕緣。硅鋼片導磁良好。為通風冷卻定子鐵芯分成多段，段間有縫隙實現(xiàn)徑向通風。在定子鐵芯的兩端用壓圈與穿心螺桿壓緊定子鐵芯，見圖8。

  柴油發(fā)電機定子鐵芯

  在定子鐵芯槽內(nèi)嵌放定子的三相繞組，繞組形式一般為雙層疊繞。每相繞組由多個線圈組成，按一定規(guī)律對稱排列，大型發(fā)電機的線圈只有幾匝，是用一根根銅條或銅管彎成，在端部進行連接形成線圈。本模型簡化處理，線圈是由表皮絕緣的導線繞成多匝的線圈。

  在24槽電機模型有24個線圈，分為3組，組成三相繞組，6個引出線中3個是A、B、C相輸出端，3個為中性線端，一同連接到到電機下方的出線盒的瓷套管端子。

  嵌裝好線圈還要在槽口插入槽楔，把線圈壓緊固定。圖11是嵌裝好線圈的定子鐵芯剖視圖。

  發(fā)電機的實際組裝過程是定子鐵芯先安裝進機座，然后才進行線圈的嵌裝工作。

  定子與轉(zhuǎn)子裝入機座

  機座(機殼)由鋼板卷制焊接而成，為確保剛度在殼內(nèi)壁焊有多圈圓環(huán)筋與多條軸向筋。本模型圓環(huán)筋較寬，為便于冷卻氣體流動，開有多個通氣孔。在機座下方有發(fā)電機出線盒，發(fā)出的三相交流電從這里引出，見圖12。安裝好的機殼加端蓋應(yīng)有很好的氣密性，以防止冷卻介質(zhì)泄露。

  發(fā)電機機殼

  把定子鐵芯安裝在發(fā)電機機座內(nèi)，再進行定子線圈嵌裝，把各相線圈連接起來組成三相繞組。在定子鐵芯的槽口插入定子槽楔，壓緊槽內(nèi)線圈，見圖13。三相繞組的6個線端連接到出線盒的六個瓷套管端子，在出線盒外接成 Y 形連接，按三相四線輸出。

  裝入機座的發(fā)電機定子鐵芯與繞組

  把轉(zhuǎn)子插入定子鐵芯內(nèi)是發(fā)電機安裝的重要工序，要保證不損傷定子與轉(zhuǎn)子的任何部分。圖14是插入轉(zhuǎn)子后的狀態(tài)。

  發(fā)電機安裝轉(zhuǎn)子

  本模型的兩個轉(zhuǎn)子軸承安裝在機殼兩側(cè)的端蓋上，稱為端蓋式軸承。每塊端蓋由上下兩塊組成，在端蓋上安裝軸承部件，軸承部件由軸瓦與軸承油密封等組成，循環(huán)的密封油可以潤滑軸瓦、防止氫氣泄露、降低軸瓦溫度。

  安裝好機殼兩側(cè)的下端蓋，在端蓋上安裝軸承部件，軸承把轉(zhuǎn)子支撐起來，轉(zhuǎn)子磁極與定子鐵芯間留有氣隙，轉(zhuǎn)子可自由旋轉(zhuǎn)，見圖15。

  發(fā)電機安裝軸承

  安裝電刷裝置

  轉(zhuǎn)子的勵磁電源連接到電刷，電刷與集電環(huán)緊密接觸，勵磁電流先通過電刷，再通過集電環(huán)到轉(zhuǎn)子勵磁繞組。電刷由天然石墨制成，有很好的自潤滑特性，導電良好，電刷通過刷辮接到勵磁端子。電刷裝在刷盒內(nèi)，可自由上下移動，壓簧把電刷壓向集電環(huán)。壓簧采用恒壓彈簧，在電刷整個行程中壓力基本不變，恒壓彈簧固定在彈簧夾上，彈簧夾上有楔形卡子，彈簧夾插在刷盒內(nèi)，卡子進入卡孔就卡住了。圖16左圖是壓簧，右圖是較新的電刷在刷盒的狀態(tài)，中圖是磨損較多的電刷(待換電刷)在刷盒的狀態(tài)。

  電刷盒結(jié)構(gòu)

  刷盒固定在刷握上，刷握固定在刷握架上，刷辮連接到勵磁電源接線端子上，見圖17左圖，在圖17右圖中顯示了電刷與集電環(huán)的相對位置(圖中隱去了轉(zhuǎn)子軸)。

  電刷裝置與集電環(huán)

  僅為發(fā)電機電刷示意圖，實際大型發(fā)電機的勵磁電流很大，每個集電環(huán)由幾段組成，電刷組相應(yīng)增多，電刷數(shù)量達數(shù)十個。集電環(huán)采用耐磨的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，為降低集電環(huán)溫度，集電環(huán)有通風孔，在兩集電環(huán)之間還裝有離心風扇。

  電刷裝置安裝在發(fā)電機的勵端集電環(huán)的兩側(cè)。在轉(zhuǎn)子兩端還要安裝轉(zhuǎn)子上的風扇，為了使風扇的氣流按照指定路徑流動，必須安裝上導風罩，見圖18。

  發(fā)電機安裝電刷與風扇

  發(fā)電機整機

  把機座兩端的上半端蓋安裝好，發(fā)電機就組裝好了，圖19是柴油發(fā)電機的剖視圖。

  冷卻系統(tǒng)

  大型發(fā)電機產(chǎn)生的熱量很大，必須有強有力的冷卻措施，不同型號發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子、機座等主要結(jié)構(gòu)基本一樣，但冷卻系統(tǒng)五花八門，也較復雜。

  主要的冷卻介質(zhì)是氫氣與水，也有用空氣。氫氣比空氣的密度小很多、導熱系數(shù)大很多;水與很大的比熱容、導熱系數(shù)大、價格低廉。冷卻方式主要有：

  全氫冷發(fā)電機，電機定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯均用氫氣冷卻。

  水氫冷發(fā)電機，電機定子繞組采用水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組與定子鐵芯用氫氣冷卻。

  水水空發(fā)電機，電機定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯用空氣冷卻。

  水水氫發(fā)電機，電機定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯用氫氣冷卻。

  全水冷發(fā)電機，電機定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組采用水內(nèi)冷、定子鐵芯也用水冷卻。

  空冷發(fā)電機，電機定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯均用空氣冷卻，僅用于中小型發(fā)電機。

  氫氣或水如何在電機內(nèi)循環(huán)則有多種途徑，根據(jù)循環(huán)路線在定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯上制作冷卻介質(zhì)的通道，繞組水冷采用空心銅管作導線，在管內(nèi)通水冷卻。

  ，機座完全密封，在機殼靠兩端設(shè)有氫氣冷卻器，氫氣冷卻器就是排管式熱交換器，管內(nèi)是流動的水，水通過電機外設(shè)備冷卻。在機殼內(nèi)部充滿氫氣，風扇向兩端抽出熱氫氣，熱氫氣經(jīng)過氫氣冷卻器降溫，再次進入定子與轉(zhuǎn)子帶走熱量。圖中淺藍色箭頭線示意氫氣的流動路徑。

  除了上述的基本部件外，在定子、轉(zhuǎn)子、繞組、軸承等部位分布著許多溫度傳感器;在一些部位還有壓力傳感器、振動傳感器、位移傳感器等，監(jiān)視發(fā)電機的工作狀態(tài)。

  在機外還配有發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)、冷卻水的凈化裝置與循環(huán)裝置、氫氣的儲存與控制裝置、密封油的循環(huán)系統(tǒng)等。

   的技術(shù)工人就是電工，這句話沒毛病吧?

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