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　　汽油发电机是一种用途非常广泛、地位十分重要的发电设备,它在国民经济各部门中得到了普遍应用。如大部分舰船电站、移动电站及各种应急电站都是由汽油发电机组成。汽油发电机是一种技术密集型的产品,涉及到内燃机、电机、自动控制等专业的技术。随着国民经济的发展,在汽油发电机需要量逐年增长的同时,对汽油发电机的功能、技术性能的要求也越来越高。
 

　　汽油发电机应用得如此广泛,是因为它具备了其它机组所不具备的突出优点:对匹配高增压、中速汽油机的发电机组而言,其结构紧凑性好;经济性好;维护操作简单、保养方便,所需操作人员少,在备用期间的保养量小;启动迅速,并能很快达到全功率,汽油机的启动时间一般只需几s,在应急状态下可在1min内带全负荷,在正常状态下15~30min内达到全负荷;易于实现自动化;振动、噪声等能得到有效控制;可靠性较高等等。因此,配装汽油发电机的移动电站会越来越受到重视,特别是现代战争也离不开电源, 野营照明、指挥、控制、通讯、火炮系统、 系统、 机场、基地等也都需要电源,所以汽油发电机的前景十分美好。
 

　　由于国产机组在机械性能、电气性能、操作性能、可靠性、日常维护和使用寿命上与*机组差距明显,所以自20世纪80年代起我国先后引进国外多种型号的船用汽油机(如康明斯、MWM等)、发电机(如斯坦福、西门子等)、空气断路器及电表等生产技术,以满足国内船舶工业的需要。
 

　　目前,我国船用汽油发电机主要存在的问题:
 

　　(1)汽油发电机设备的科研、设计、试制、生产水平滞后,各科研和生产单位之间缺乏统一的领导和 第26卷第4期2004年8月舰 船 科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.26,No.4Aug.,2004协调,技术 严重;甚至有些单位为了眼前利益,重复引进成套汽油发电机设备,导致重复投资,造成国家资产流失和不必要的经济损失。
 

　　(2)汽油发电机型号多而杂,标准化、系列化程度低,不同产品之间的通用性差,基础件、零配件质量差,集成性差,安装和维修难度大。与*机组相比, 汽油机的经济性、动力性、结构紧凑性、可靠性、耐久性、振动噪声等指标差距较大;而发电机的结构紧凑性、零部件的通用性、动态和稳态调压性能、可靠性使用寿命和电磁兼容能力等方面差距也很明显。
 

　　(3)新技术、新工艺应用缓慢。新技术和新工艺zui能提高汽油机的动力性、经济性,降低振动噪声和废气的含量,提高产品的质量和寿命,如多气门进气系统、稀薄燃烧、电控喷射、增压中冷技术等,不但可提高压缩比、提高进气质量、减小进气阻力,使燃烧更充分,提高汽油机的输出功率,降低燃油消耗率,而且可以改善排放,降低尾气中的烟度等。
 

　　(4)20世纪80年代引进的船用发电机配套用的汽油机和发电机,虽经企业消化和吸收,并提高了国产化程度、增加了自制件的比例,但忽视了在消化吸收的基础上进行改进和创新,所以产品性能和质量多年均保持在原有水平上,但随着国外新产品和新机型的不断发展,原有的引进产品已失去了市场竞争力。
 

　　(5)在船用汽油发电机的电气设备中,电子与电器元件是zui薄弱环节之一,以至于影响了发电、配电和控制装置的性能和可靠性,这是我国目前应重点解决的问题。由于汽油机是由汽油机、发电机和自动控制装置等三部分组成的,而其中任何一部分技术水平的发展和提高,都能推动其它方面的发展,从而提高汽油发电机的整体性能,因此这三部分之间的技术水平是相互促进、相互提高的。
 

　　(1)汽油发电机技术
 

　　当前,上电站用汽油发电机产品可靠性在不断提高,并向着大修期前*方向发展;其次是提高经济性和动力性,要求机组的燃油消耗率达到 210g/(kW#h)以下,机组作功能力强,热效率高,性价比高,维护保养费用低;结构紧凑性好,单位功率重量小而单位体积功率大;此外对环境指标不断提出高要求,如汽油机整机噪声声压级要达到96dB(A),排放指标已普遍达到/欧Ò0限值标准;适用性好,能在恶劣的环境下正常工作;启动性好,能在低温和特殊场合下快速启动。显然,目前国内汽油机与上述主要性能指标存在很大差距。
 

　　电站机组用调速器的调速特性直接影响到供电品质,从而波及被控制设备的性能,还会影响到电站机组运行的可靠性,故机组对调速特性有特殊的要求。随着对电站频率变化率要求的标准越来越高,国外的调速器已从常用的机械离心飞锤式调速器、普通的液压调速器、双脉冲液压调速器、电液调速器发展到全电子调速器,其优点是调节精度高,调节速度快,并且全电子调速器安装使用十分方便,性能更为*,是今后发展的方向和重点。
 

　　(2)发电机技术
 

　　国内生产的发电机,如T2H、TFHX-等系列,绝大多数是相复励系统,其稳态、动态电压调整特性较差。为了提高这种性能,国内外都在发展无刷励磁系统。开发出50Hz、60Hz通用F级绝缘、体积小、重量轻、效率高的无刷励磁发电机,如西门子公司的1FC5系列发电机2、4极发电机经功率加权后的平均效率达到93%以上。为提高励磁系统的可靠性,其转子采用整体凸极结构以及导热性、热固性好的绝缘胶,整体性好,绕组端部短,超速性能可进一步提高;发电机应采用断路保护,一般具有短路、过载、欠压等保护功能,随着保护特性要求的提高,目前向静止型脱扣器发展,国内引进的H系列、AH系列断路器具有电子脱扣器,实践证明有较高的保护特性和精度以及较高的可靠性。
 

　　(3)自动控制技术
 

　　为了使汽油发电机各个部件处于*工作状态,且进一步完善应急功能和保护功能,应大力发展汽油发电机的自动控制技术。原来汽油发电机的基本机电参数,如润滑油压力、冷却水温、转速、功率等指标远不能反映其工作的*状态,也不适应自动电站、自动启动、自动并车、自动监控、自动解列的要求,必须有更多的参数,如启动设备的监控量、冷却水压力、排气温度、汽油发电机3次启动失败,主开关3次重合闸失败,控制空气低压,发电机绕组温度检测,并车时的监控,自动频率调节器和电压调节器的监控等。随着计算机技术的发展,给汽油发电机自动控制技术的发展提供了新的思路和手段,它极大地提高了汽油发电机自动化运行的*性、保护功能的完善性和应急功能的快速性,也可在组成汽油发电机电站的并联化和模块化时更简便、可靠。
 

　　计算机控制的汽油发电机结构框图如图1所示。从图中可见,原来由继电器或数字电路完成的逻辑控制信号,以及原来由各个独立的调节器信号,全部通过A/D转换模块输入到控制计算机,由计算机集中处理、控制,根据需要输入的指令,输出适当信号,由D/A转换给汽油机和发电机执行机构,使机组达到理想的运行状态。在全自动工作方式下,微机控制的汽油发电机可完成:(a)汽油发电机的自动启动;(b)运行过程中自动整定和调整运行参数,使机组运行在理想的工作状态;(c)故障的自动诊断和自动处理;(d)实现电站的自动并车、自动负载分配,自动解列。计算机控制汽油发电机的实现对提高电站的自动化、电站的可靠性和电站运行的经济性起着至关重要的作用,其应用前景更为广阔。