船舶发电机常见故障及对策 摘要：结合实际，对船舶发电机常见的故障进行研究，同时根据故障现状给出 了针对性的控制措施，希望可以给相关工作人员提供参考。 关键词：船舶；发电机；常见故障；对策 引言 对于船舶动力系统而言，发电机是非常重要的，发电机能否正常运转直接关 系到船舶能否正常工作，更关系到船舶的安全。近年来，伴随着我国经济和科技 的快速发展，在船舶发电机的维修和制造领域，多种技术的出现促使故障得到了 有效的排除，大大提升了船舶的安全性，促使其工作效率提升的同时也促使其寿 命得到了提升。但是，船舶发电机还是存在一定的常见的故障，而对于常见故障 能否短时间内被排查出具体问题的成因是非常关键的。 1.故障诊断 船舶发电机是船舶运行过程中重要的结构，因此其一旦出现故障，竟会引起 重要的安全问题，对于船舶发电机的故障诊断就非常重要。在船舶整体结构中， 零件和组成设备是非常多的，而发电机作为动力源泉也是最为关键的。对于发电 机的诊断应到注意按照具体的方案执行。某其中工程用船舶，其主发动机是功率 为1000kW的S6U-PTK型号，其转速达到了750rmp，在船舶进行作业的过程中，如果船舶发生了突然性的发动机跳闸。 首先要进行排查，在排查过程中，发电机的机盘车是处于正常状态的，但是 却存在着烧焦的气味，此时就要对其主要的零部件进行测量，查看温度是否正常，但是，如果轴下方出现了少量的粉末状物体或者碎片碎屑等，则可以初步判断这 次事故的是轴承磨损造成的。在经过大致分析相关故障以后，相关的技术人员需 要对发电机的关键部位进行再次复查，而后对根本原因进行分析：首先要拆除发 电机，在产出以后就会发现轴承内的滚珠出现了问题，可能发生了碎裂和破坏， 并产生了位移，这就会在一定程度上导致发电机转子下沉，而转子的下沉必然就 会促使转子和定子之间的距离被缩短，这样就会促使摩擦不断加重，长此以往， 就会发生发电机短路的情况， 此外，值得注意的是，这样的故障时不容易被发现的，而且发生故障是瞬时 间的问题，因此只能通过烧焦的味道发现具体的故障，但此时，点击系统如果已 经启动了自我保护装置，那么就会发生跳闸现象。故障被检测后发现问题发生于 发电机的轴承结构有关，因此需要对轴承系统进行全面升级，从根本上解决这一 问题。值得注意的是，发电机因为重要性，在日常的韵味和保养过程中要特别注 意遵循一系列的原则，首先是要做到定期的维护和检测，记录轴承的温度，其次 是要做到对于轴承的运行声音进行观察，一旦声音异常也是可能发生问题的。 第三，在保养时要特别注意对于机油更换的频次，要勤同时还要注意，机油 都是有使用期限的，因此要注意不能超过使用期限，否则会引发轴承的老化，很 大程度上降低轴承的可靠性和稳定性，促使安全性无法受到保障。最后，还要对 点击的转子以及定子进行清洁和养护，还要注意做到定期进行绝缘值的检测。以 上几项内容是发电机出现跳闸故障诊断出的几个影响因素，在众多的故障中，更 具有代表性。船舶发电机的故障的诊断和预防工作要提前不能滞后，只有这样才 能确保安全性。 2.发电机常用故障以及解决策略 2.1无法正常启动
船舶发电机并车失败的原因及并车时应注意的问题 并车时，只要按操作要求及步骤进行，一般都能顺利并上车。但有时也会发生并车失败，甚至引起电网跳闸，其原因可能有下列几方面； 1．电网参数波动太大：并车时，若负载剧烈变动(例如多台起货机正在工作)，引起电网功率(电流)，频率、电压大幅度波动，就难以使待并发电机电压、频率、相位与电网的电压、频率、相位一致。因此，当并车合闸时，会产生巨大的冲击电流而使主开关跳闸。EV R>R 有时由于负载变化太大，各台发电机无法及时合理分配负载，而使逆功率继也器动作，造成并车失败。因此，应当避免在负载剧烈波动时并车，或者并车时断开剧烈波动的负载，待并车完毕后再接通负载。 2．操作不当，未满足并联运行条件：在粗同步并车中，常误以为采用并车电抗器就可以随意并车。实际上当相位差大于90度合闸时，此时虽有并车电抗器限制电流，但冲击电流仍可使发电机主开关跳闸。因此，采用粗同步法并车时，应将待并发电机与电网的频差限制在0．5Hz之内、相位差在90度以内。实际操作时，最好使待
并发电机的频率稍高于电网频率，其电压相位超前电网电压相30度之内合闸。 3．空载并车：电网上原有发电机处于空载状态时，若再并上一台发电机，它们难以稳定工作，电网稍有波动，就会形成逆功率运行，引起跳闸。另外，从经济的观点来看，也应避免两台发电机空载并联运行。一般来说，电网上运行的发电机应带50％以上额定负载方可并联另一台发电机。 4．并车装置或均压线不正常：有时可能由于并车装置有故障或均压线接错而使并车失败。对于新建造或经过大修的发电机，要重新检查相序及均压线的极性是否正确，所有接线端钮是否固紧；对于已经工作一段时期的电站，则应检查并车装置，如电抗器、电抗器接触器、均压线接触器、主开关的主副触头的接触是杏良好。经过检查，确认完全正常后再并车。4z^VwKH\j 5．未能及时转移负载；对于无自动调频调载装置的船舶电站，发电机并入电网之后，应及时转移负载，否则会因电网波动出现逆功率而跳闸。
浅谈船舶发电机自动电压调节系统 摘要：本文简要叙述了船舶发电机励磁自动电压调节系统的功能与原理，以及调整方法，并结合35000t船舶调试发电机过程中出现的一些问题，谈谈一些常见故障的处理。 关键词：船舶发电机自动电压调节器（AVR）原理调整调试 1. 前言 目前船舶电站已广泛采用无刷同步交流发电机，我公司建造的35000t船舶三台发电机也是属于无刷同步交流发电机，该系列发电机励磁自动电压调节系统都采用西门子专利产品。船舶发电机是船舶航行最主要的设备之一，直接关系到船舶航行的安全性能，为了提高船舶电站供电的可靠性和连续性，规范对发电机励磁电压自动调节系统规定的技术要求。 2 . 励磁电压自动调节系统结构原理以及要求 2. 1系统的结构原理 （1）系统的构成（见后面附图1） 系统主要由二大部分组成，即励磁装置和自动电压调节器（AVR），励磁装置主要由T1-3：单相电流互感器，Ｔ4：下垂补偿电流互感器．Ｔ５：降压变压器．Ｔ６：整流变压器,Ｌ：电抗器，Ｃ1-3：谐振电容器，ＶDＣ２：旋转整流器等器件组成，构成相复励磁系统；自动电压调节器（AVR）主要由一块面积约200平方厘米的印刷线路板组成，它可使发电机在任何负载下保持电压恒定，大大提高了输出电能的品质，AVR板上设有四个可调的电位器，主要用来整定电压，调节下垂补偿及调整发电机运行的稳定性。 （2）工作原理 1）励磁装置（见方框图1）
方框图1 方框图2 原理描述：空载励磁电流分量由L ．C １－３谐振在某一频率使剩磁电压在该频率 点上在W 1处电压降最大，并经感应在W 2处得最高电压经V 1-6整流提供给励磁机定子 绕组（即付励电流），然后由励磁机转子旋转产生三相交流电（放大），经V DC2整流供主机转子绕组以励磁电流，在主机定子上产生电压，该电压进一步增加，正反馈产生出更高的电压，这样很快建立起空载电压，加负载后，随负载电流的增加，一个三相整流变压器将被三个单相整流变压器所替代，同样在W 2上感应出随负载电 流增加的负载励磁电流分量，并在W 2处同空载励磁电流进行矢量迭加，供励磁机定 子付励电流。 2）自动电压调节器AVR 即AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR ，其工作原理是通 过控制硅的导通角来改变分流电阻R 101的分流电流，从而达到控制励磁电流的目的。 （见方框图2） ※1原理描述：（见后面附图1）AVR 的输入信号由电压回路T 5和电流回路T 4 转子定子励磁装置
第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?
船舶轴带发电机 一、主要类型 ●频率变动型 ●频率稳定型 ●复合型 l:轴带发电机；2 :晶闸管整流器；3 :电抗器；4 :晶闸管道变器；5 :短路电抗器；6 :同步调相机；7 :励磁变换器；8 :控制装置；9 :励磁变压器；10 :负载 ●关键问题：根据主机的运行条件，对主机转速的变化进行补偿，以获得恒频、恒压的电力 转速补偿方式： 无频率补偿型：发电机的频率随主机转速而变化 频率补偿型：采用机械或电气的控制手段保持船舶电网的频率 变距桨和轴带发电机
工作原理:发电机与主机转轴靠机械传动装置（减速齿轮箱）联在一起 缺点：①输出电源频率受主机负荷变化的影响；②可以和其他发电机并联运行，但时间不宜过长；③输出功率的大小受主机允许输出功率的限制； 三、定距浆船舶的轴带发电机 船舶电气安全管理 一、船舶照明系统的维护保养 1. 照明系统的维护周期和要求★ 测量线路的绝缘电阻 检查灯头接线是否老化和开断 检查室外灯具水密性能与锈蚀 开航前，应检查航行灯、信号灯的供电电源、灯具及故障报警装置 探照灯、运河灯在使用前应检查其电源、开关、连接电缆和灯具的水密性能及绝缘电阻情况 2. 照明系统维护保养注意事项★ 尽量避免带电更换灯泡，更换的灯泡应与电源电压一致，功率不能超过灯具允许的容量。 在检修某些特殊部位，例如辅锅炉内部、柴油机曲轴箱、压载舱、储水柜等地方需用临时照明时，必须使用带有安全网罩的36 V以下的低压灯。 装卸易燃危险货物时，不可使用携带式货舱灯。 应急照明灯具应涂以红漆标记，以示区别。经常检查灯泡是否良好，损坏的应及时更换.。 甲板、船桥等露天投光灯具，开灯前应先脱去帆布，用完要及时将帆布罩妥。 室外水密插座，通电前先检查插头螺母是否旋紧，取出插头前检查电源是否切断，用毕后应旋紧防水盖。 需要张挂彩灯时，要考虑到供电线路和开关的载流量、各相电流分配是否平衡，并要配备好保护装置。油船严禁张挂彩灯 二、船舶电气火灾的预防★ 1.电气设备起火原因 电气设备的绝缘下降或损坏，电气线路发生短路、接地等 故障引起的火花； 电气设备长期过载、超负荷工作，温升超过允许值，甚至燃烧； 继电器、接触器通断‘情况不良，灭弧不好； 直流电机换向不好，换向火花过大； 导体或电缆连接点松动，接触不好，引起局部发热甚至燃烧。 2.电气设备的防火要求 经常检查电气线路及设备的绝缘电阻，发现接地、短路等故障时要及时排除； 电气线路和设备的载流量必须控制在额定范围内； 严格按施工要求，保证电气设备的安装质量；
船舶发电机并车的条件、手动并车的程序、并车操作注意事项 一．待并发电机的电压U2与运行发电机（或电网）的电压U1之间需满足以下条件： △U=|U1－U2|≤10%U △f=|f1-f2|≤±0.5Hz或△T=1/△f≥2s δ=|δ1－δ2|≤±15° 即电压的有效值偏差在±10%以内；频率偏差在±1%以内（或频差周期大于2秒）；相位差在±15°电角度以内。 二．手动并车程序： 1．启动待并发电机组 先检查启动条件：冷却水、滑油、燃油、启动气源或电源，然后启动待并机的原动机，使其加速到接近额定转速。 ２.启动后检查发电机的三相电压 用电压表测待并发电机和电网的电压，观察待并机的电压，看是否建立起额定电压（一般可不必进行调整，因有自动调压器的作用），是否缺相。 ３.进行频率预调、精调 接通同步表，检测电网和待并发电机的差频大小和方向，通过调速开关调整待并机组转速，使待并机与电网的频率接近。再将同步表选择开关转向待并机，先调整频差，精确调节待并机的原动机转速，使待并发电机的频率比电网频率稍高（约0.3Hz），此时可看到同步表的指针沿顺时针“快”方向缓慢转 根据同步表检测相位差，在将要达到“相位一致”时将主开关合闸，合闸指令应有提前量，提前时间为主开关的固有动作时间。当同步表指针转到上方11点位置时，立即按下待并机的合闸按钮，此时自动空气断路动，约３ｓ转动一圈。 ４.捕捉同相点、进行合闸操作器立即自动合闸，待并发电机投入电网就运行。 ５.转移负责 此时待并机虽已并入电网，但从主配电板上的功率表可以看出，它尚未带负载，为此，还要同时向相反方向调整两机组的调速开关，使刚并入的发电机加速，原运行的发电机减速，在保持电网频率为额定值的条件下，使两台机组均衡负荷。 ６.切除同步表 最后断开同步表，并车完毕。 三．并车操作注意事项 １.频差不能偏大也不可太小 频差偏大，比如调节频差周期为2s，虽然是允许频差，但是由于整步表指针旋转比较快，不易捕捉“同相点”，易造成较大冲击而使并车失败。如果频差太小，指针转一周时间较长（列如10s），则会拖延并车时间。所以频差周期调节到３～５s为宜，既迅速又成功。还要注意：１.当接通整步表时可能会出现表针只在某一位置震动而不旋转的情形，这表明频率差太大，应试调节待并机频率（加速或减速），以使频差减小、指针能够转移；２.如果指针呆滞、缓慢迂回、没有确定的转向，这说明两频率接近相等，频差几乎为零，此时很难捕捉同相点。为缩短并车时间，应调节待并机使之加速３～５ｓ转一圈。 ２.尽量避免逆功率 虽然不论整步表指针是向“慢”（f2＜f1）或向“快”（f2＞f1）的方向转，只要达到允许频差都可以合闸。但“慢”的方向易造成逆功率跳闸，所以最好是调节到向“快”（f2＞f1）的方向。这样，合闸后待并机就能立即分担一点负荷。
三相同步发电机结构及工作原理1 LEROYSOMER 电球侧视图 LEROYSOMER 电球分解图 1.定子 2.转子100.励磁电枢90.励磁定子34 3.旋转二极管桥架347.浪涌抑制器198.AVR70.轴承 meccaltespa 电球分解图 10．励磁定子143.励磁线柱19.轴承11.旋转二极管架13.励磁电枢14.转子40.固定环 绕组和AVR Kirloskar 电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子10.AVR11.轴承22.旋转整流集成 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。 发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。 切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 励磁机 整流器 转子 定子 AVR(自动电压调节器) 风扇 飞轮连接 盘 出线端子
船舶学习报告 （第一期） 主机与发电机 7500项目组 沈徐润
目录 船用主机和发电机 (3) 船用主机 (3) 简介 (3) 柴油机 (3) 运用 (3) 船级分类 (4) 柴油机构造 (5) 船用柴油机分类 (5) 柴油机术语 (6) 船用柴油机的工作原理 (7) 二冲程柴油机的工作原理 (8) 四冲程柴油机的工作原理 (8) 第一冲程——吸气 (8) 第二冲程——压缩 (8) 第三冲程——做功 (9) 第四冲程——排气 (9) 中国船用柴油机行业发行业发展现状 (9) 行业发展面临的问题 (10) 行业技术发展趋势 (11) 船用发电机组（辅机） (13) 简介 (13) 柴油发电机组的选型原则 (13) 柴油发电机的技术指标 (15) (1)技术指标 (15) (2)经济性指标 (15) (3)性能指标性能指标 (15) 发电机并车 (16) 船用发电机组的行业现状 (18) 船用发电机的发展趋势 (19) （1）电控技术——电子调速 (19) （2）电控技术——电子喷射 (20) （3）电子喷射控制（电喷）柴油发电机组 (20)
船用主机和发电机 船用主机 简介 船舶动力产品包括：船用推进发动机、船用发电机组、船用辅助发动机及监控系统，应用范围从游艇到商业运输和远洋船舶。基于柴油机热效率高 、功率范围大 、机动性好 、尺寸和质量小以及可直接反转等优点 ,目前大部分船舶都用其作为推进主机和发电机组的原动机 。 柴油机 船用主机，即船用柴油机。柴油机的热效率高、经济性好、起动容易、对各类船舶有很大适应性，问世以后很快就被用作船舶推进动力。至20世纪50年代，在新建造的船舶中，柴油机几乎完全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力（见船舶动力装置）。船用柴油机按其在船舶中的作用可分为主机和辅机。主机用作船舶的推进动力，辅机用来带动发电机、空气压缩机或水泵等。 运用 船用主机大部分时间是在满负荷情 况下工作，有时在变负荷情况下运转。船 舶经常在颠簸中航行，所以船用柴油机应 能在纵倾15°～25°和横倾15°～35°的条件下可靠工作。大多数船舶采用增压柴油机（见内燃机增压），小功
同步发电机的基本结构和工作原理 一、同步发电机的类型 同步发电机按其原动机的不同，可分为汽轮发电机和水轮发电机两种。在火电厂中，用汽轮机作为发电机的原动机，转速高（常为1500~3000r/min）；在水力发电站中，用水轮机作为发电机的原动机，转速低（通常在1000r/min以下）。按发电机转子结构的不同，同步发电机可分为隐极式和凸极式两种，如图1-1所示。隐极式转子呈圆形，转速高，转子直径小，但长度长，汽轮发电机通常为隐极式。凸极式转子具有突出的磁极，发电机的励磁绕组绕在磁极上，转速低，常用于水轮发电机。按发电机与原动机的连接方式不同，同步发电机又有立式和卧式之分，汽轮发电机均为卧式的，水轮发电机两种型式都有；按冷却介质及冷却方式可分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却和混合冷却方式等；按照发电机励磁方式来分，同步发电机可分为他励方式和自励方式；按发电机旋转部分划分，有旋转磁场式和旋转电枢式，以旋转磁场式发电机居多，其电枢绕组是定子的一部分，又叫定子绕组。 图1-1 （a）隐极式；（b）凸极式 二、同步发电机的基本结构 同步发电机由定子(固定部分)和转子(转动部分)两部分组成。 1.定子 定子是同步发电机的电枢部分,用以产生三相交流电能。定子由定子铁芯、定子绕组、机座等组成。定子铁芯由内圆冲有嵌线槽的硅钢片叠装而成,定子绕组用绝缘扁铜线或漆包线绕制而成,并三相对称地嵌放在定子铁芯槽内,如图1-1、图1-2所示。定子三相绕组通常接成星形,机座是用来固定铁芯和承受荷重的 2.转子 由上述,同步发电机的转子有两种结构型式,即凸极式和隐极式。 水轮发电机的转子是凸极式,凸极式转子由磁极铁芯、磁轭、励磁绕组、转子支架、转轴等主要部分组成。磁极是用1~1.5mm厚的钢板冲成磁极冲片后铆装成一个整体。在磁极铁芯上套有励磁绕组。励磁绕组是由扁铜线绕成,匝间垫有绝缘,励磁绕组与磁极本身之间隔有绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。磁轭通常由整块钢板或用铸钢做成,它用来固定磁极,是磁路的一部分。
船舶电气并车程序 并车程序 ○1起动待并机组。先检查起动条件：冷却水、滑油、燃油、起动气源或电源，然后起动。 ○2起动后检查发电机的三相电压。是否建立起额定电压，是否缺相。 ○3进行频率预调。通过调速开关调整待并机组转速，使待并机与电网的频率接近。 ○4进行整步、合闸操作。将同步表选择开关转向待并机，先调整频差，使同步表指针3S~5S转一圈；待指针转到接近红色“同相点”时按下合闸按钮。 ○5转移负载。即同时向相反方向调整两机组的调速开关，使新投入机“加速”、原运行机“减速”，直到两机功率表读数相等（同容量）。 ○6最后断开同步表，并车完毕。 （4）并车整步时频差、相位差的检测方法 由于发电机都有自动恒压装置，只须初始检查电压是否正常而不需要手动调节。一般情况下相序接线也是正确的。所以整步操作实际就是调整频差和相位差两个条件。 检测方法：有整步表法和整步灯法，整步灯法又分灯光明暗法（简称暗灯法）和灯光旋转法（简称亮灯法），所以实际是有三种方法。多数船是同时采用整步表法与明暗法 ○1整步表法：如图7-5-3所示，整步表指针相对于红色“同相点”的旋转反映的是待并机电压旋转相对于静止的电网电压相量的旋转，因此指针旋转一圈的时间就是频差周期T；指针向“快”的方向旋转即为正频差，f2>f1，向“慢”的方向转即为负频差，f2 船舶发电机AVR 的作用 [复制链接] 捷发机电 1141 主题 1177 帖子 1451 积分 管理员 积分 1451 发消息 电梯直达 楼主 发表于 2015-6-15 13:11:51 | 只看该作者 |只看大图 船舶发电机AVR 有以下几方面的作用： （1）在船舶电力系统的正常工况下，维持发电机的端电压不变。 （2）为了保持发电机组并联运行的稳定，合理分配各并联发电机间的无功功率。 （3）在船舶电力系统发生短路故障时，为了提高发电机组并联运行的稳定性以及其它继电保护动统强行励磁。 浅谈船舶发电机自动调压系统 樊夏军 摘要：从当前的发展的形势看，调压系统已经成为交流同步发电机中最重要，最核心的组成部分的性能有着至关重要的作用。本文主要论述同步发电机系统调压系统作用和工作原理及采用相复励变置的励磁调压系统。同时分析了几个典型调压系统。 关键词：调差 电压整定 AVR 相复励装置 带AVR 的相复励装置 0 引言： 船舶电网是一个有限量电网，一般只有一个或者两个电站组成，故电站的容量就是电网的容量。3～4台发电机组成，所以每台发电机就是能量的源泉。当船舶电力系统负荷发生变化而引起电网电压发电机励磁以维持电压在一定的精度内。完成这一步骤的就是发电机的自动调压系统。当然，发电机迅速达到额定电压。因此，调压系统对于船舶电网有着重大作用及意义。 1 交流发电机需要电压调节器必要性 交流发电机为什么需要电压调节器呢？ ①从外部原因来说：交流发电机需要自动电压调节器的理由有两点。 首先，当大容量的电动机启动时，会产生强大的启动电流，由于船舶电网是一个有限量电网，从并且电动机的启动电流基本上都是无功电流，当这个无功电流流过发电机时，加强了发电机交轴去磁幅度的下降。其次，当外部电路发生短路时，为了使得短路点迅速脱离电网，保护系统需立即动作，速工作，发电机必须进行强励磁以维持一定幅值的端电压使保护系统投入工作。显而易见靠手动调节因此必须要有自动电压调节器进行电压控制。 ②从发电机内部而言：当发电机在原动机的驱动下运转后，转子绕组流过电流，产生气隙磁场，上，见图1-1。而当负载接通以后，就有电流流过定子电枢绕组，该电流产生电枢磁场。此时主磁场子产生的电枢磁场的合成。而电枢磁场对主磁场必定产生影响，这种影响即电枢反应。同时电枢反应同而不同。 当电枢电流与电压同相（COS Φ=1）即纯电阻负载，此时电枢磁场的磁极方向在交轴上，即交轴电使得主磁场一侧被增加，另外一侧被削弱。如果磁路饱和的话，会减少主磁场，使得电压有所下降， 当电枢电流滞后电压90°（COS Φ=0）纯电感负载，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方向和电枢反应。其结果使得主磁场大大削弱，导致电压下降，见图1-3。 当电枢电流超前电压90°时（COS Φ=0）即纯电容负载，此时电枢磁场的磁极方向在直轴上，方助磁电枢反应。其结果使得主磁场大大增加，导致电压上升，见图1-4。 船舶的负载是电阻性和电感性的综合，功率因数永远小于1，因此当发电机负载以后，总是使得保证不管在什么性质的负载下船舶电网电压的恒定，必须需要自动电压调节器来调节发电机的励磁电范围内。 同步发电机的基本原 理 同步发电机的基本原理 同步发电机是利用电磁感应原理将机械能转换成电能的旋转机械。 同步发电机的构造：是由定子和转子两个基本部分构成。定子部分也常称为电枢，它由机座﹑定子铁芯和三相绕组等组成，是电机中产生感应电动势的部分。同步发电机转子是磁极，其铁芯上绕有励磁绕组，用直流电励磁。因为转子在空间旋转，所以励磁绕组的两端分别接到固定在旋转轴上的两个滑环上，环与环﹑环与转轴都是相互绝缘的，在环上，用弹簧压着两个固定的电刷，直流励磁电流从此通入励磁绕组。 当直流电经电刷﹑滑环通入转子绕组时，在磁极间就产生了磁力线，磁力线从转子N极经过定子﹑转子之间的空气隙和定子铁芯后，回到转子的S极。此时，若发电机的转子由原动机（即汽轮机）带动旋转，则转子磁场的磁力线就会感应出电动势。 当转子旋转时，定子绕组内磁通的大小和方向便不断的变化，转子每旋转一周，定子绕组中感应电动势的方向交变一次。 当定子绕组与外部负载接通后，则在定子绕组和负载中就会有电流通过，如果三相负载是对称的，则三相电流也是对称的。对称的三相电流流过三相定子绕组时，也会产生一个磁场，该磁场是在空间旋转的，其旋转速度等于发电机转子的转速，即与转子同步旋转，这样，发电机内部的旋转磁就有两部分组成，一部分是转子绕组的直流电产生的磁场，称为直流激励的旋转磁场，或机械旋转磁场；另一部分是定子绕组中的三相电流产生的，称为交流激励的磁场，或电气旋转磁场，两个磁场在发电机内部相互作用，产生电磁转矩，这个转矩与转子旋转方向相反，趋于阻止转子旋转，为了维持转子在同步速度旋转，原动机一定要增加一个机械力矩，以抵消上述电磁力矩的作用，也就是说，原动机的机械能通过发电机中的电磁相互作用而转变为定子绕组中的电能。 船舶发电机的操作流程 一．启动前的检查 1.检查柴油机各个部件的完好如喷油泵、海水泵等，看是否有生锈和其它不正常的情况。 2.操纵调速手柄，由低到高速的位置，来回多次，观察运动情况，应无卡滞或不灵活的现象。 3.检查淡水液面（观察法）；燃油（用测油尺测量）；滑油必要时应加注。 4.检查燃油管路开启日用柜上的速闭阀并打开燃油阀。 5.排尽燃油管路中的空气（用手按喷油泵上的手动泵） 6.脱开柴油机与负载的联动装置，将换向操作手柄置于“停”的位置，在将转速开关调到低速位置。 7.检查蓄电池的电压（规定24V）和电路是否连接正确和牢靠和整机是否接地。 二．启动及暖机 1.柴油机放在怠速位置。 2.按下启动按钮起动柴油机（为了防止起动电动机的损坏启动电动机的接通时间不得超过30s每次起动时间间隔为2min）。柴油机起动后，应立即放开启动按钮，使启动电动机的齿轮从飞轮上的齿圈的啮合脱开。 3.柴油机在怠速运行3~5min，检查柴油机的运行情况和油、水、气等 有无泄漏，各个连接处是否牢固。 4.柴油机应在中低速下进行暖机，水温到达60℃以上，油温达到50℃以上方可正常运行（控制箱上有对应的显示仪表可自行观看）。三．运行 1.柴油机运行时应注意观察各仪表的指示如油温、转速、缸套水温，各仪表的指示应在规定的范围内。如有异常应减速或停机进行检查处理。 2.柴油机运行时应仔细观察和聆听柴油机各处的变化，如柴油机的震动、声音、排烟颜色、柴油的消耗情况、功率不稳、转速不稳等。和有无油、水、气、电的泄漏。如果又不正常或报警应减速或停机进行检修。 四．停机 1.停机前先卸掉负荷，船用柴油机的调速箱换向手柄置于空档。 2.柴油机怠速运行3~5min，待水温降到60℃一下后可停机。 3停机后应将电源开关置于断开位置，关闭海水阀。 4寒冷季节时，在停机后应将柴油机内的海水，淡水放掉。 轴带稳频发电机简介 1.主机轴带稳频发电机的应用 船舶在选用主柴油机时，要考虑海况，船况，柴油机安全等功率储备。该储备须达到额定功率的10%～15%。如果船舶航行于平静的海面，并且船舶出厂不久或坞修之后，这时海况及船况良好，主柴油机就有较大的功率储备没有得到充分利用，另外，主柴油机大都在部分负荷下运行，而在低于75%～85%额定功率的低负荷下运行时，其经济性将下降，如果利用轴带发电机，可以使主机长时间在较高负荷下运行，从而具有良好的经济性。对于货船，一般来说其电站功率为主机额定功率的5%左右。轴带发电机完全能满足船舶正常航行的电力需要。主机轴带发电机因其良好的经济性而得到广泛应用。 2.采用主机轴带稳频发电机的优越性 降低主机燃油消耗，提高综合经济性 主机配备轴带发电机后，可以长期在较高负荷下运行，油耗率的依降低。另外，主机效率一般比辅助柴油机要高，而且主柴油机一般燃用劣质燃油，从而进一步降低了燃料费用，提高了综合经济性。 利于能量综合利用 主机配备轴带发电机，船舶正常航行时由轴带发电机供电，不必使用辅助柴油机，因此可以省去副机动力系统的功耗，而主机辅助系统功耗基本不变，目前，船舶副机的排烟余热一般没有得 到利用，而四冲程的辅助柴油机较二冲程的主柴油机排烟温度高，因此浪费了大量排气余热。 如果设置主机轴带发电机，辅助柴油机因运行时间少，其排气余热浪费减少，而主机的排气余热可以得到更为有效的利用。 减少润滑油消耗及副机维修保养费用 船舶正常航行时，由主机轴带发电机供电，于是辅助柴油机运行时间大大缩短，其滑油耗量减少，磨损减少，运行维护费用因此降低。 改善工作条件 机舱噪声可以减轻，从而改善工作条件。 3.轴带稳频发电机特点 WP-H系列船用稳频轴带发电机是本厂自主研发的新一代节能新产品，具有核心知识产权，国家专利。是利用船舶航行主机动力附轴带动的轴带发电机，具有输出频率及电压稳定可靠的特点，其节能效果特别显著。在船舶主机不稳定转速（从怠速至高速）的动力输入到稳频发电机上，给船舶提供各项性能可靠的优质电源。 WP-H系列船用稳频发电机主要适用于运输船舶、工程船舶、渔业船舶等，当主动力转速通过增速离合器输入转速在900-2300r/min范围内变化时，发电机的输出频率始终稳定值为50±1HZ,输出电压始终稳定为400V±1%，目前生产的功率范围为：15KW-120KW. WP-H系列船用稳频发电机具有结构设计先进、性能优良、质量可靠、运行稳定等特点，产品符合GB12975-91《船用同步发电机通用 实验三船舶电站模拟器发电机并车及调整 一、实验目的 熟悉发电机组单机手动起动运行以及主开关合闸供电操作 熟悉发电机组手动并车与解列操作 熟悉发电机组自动起动运行、主开关合闸供电操作和自动卸载、分闸和停机操作。二、实验仪器 山东交通学院船舶电站模拟器系统 三、实验原理 同步发电机理想并车条件应为同步发电机与待并电网 （1）相序应一致 （2）频率应与电网相同 （3）发电机的激磁电动势 E 应与电网电压U 大小相等，相位相同 在此情况下，待并机组与电网间不会产生冲击电流，这是准整步的理想情况 在实际并车条件下，由于理想并车条件不能完全满足，因此应根据手动准同步并车的步骤，根据同步表的显示及发电机调速按钮，控制同步发电机的并车。 四、实验步骤 起停机实验 1．1#机组先运行，合闸并加上80%负载，并保持COSφ为0.8；检查汇流排的电压、频率是否为额定值（440V、60H Z）以及作出相应调节； 2．在2号发电机组的控制屏上起动发电机组。 3．将2号发电机组电压频率调整至440V、60H Z左右。 4．把并车屏上并车选择开关扳至待并发电机上，同时观察同步表指示器S的转向； 5．调节待并发电机的频率，使同步表按顺时针转且以3～5秒转一圈时，当转到11点钟时按下待并机合闸按钮，机组合闸并列运行。 6．并车成功后，把并车屏上并车选择开关扳至OFF位置； 7．调节2号发电机组（待并机组）调速开关使其往增速方向转动，同时1号发电机组调速开关往减速方向转动，这样将1号发电机组一部分功率转移到2号发电机组（这种调节方法只转移功率而频率能保持不变），最后使两机组功率按额定容量比例分配（各机组所分配的功率比例=该机组额定功率/并联机组额定功率总和）。 8．如果要解列1号发电机组，则将1号发电机组调速开关使其往减速方向转动，同时将2号发电机组调速开关使其往增速方向转动，这样将1号发电机组大部分功率转移到2号发电机组，当1号发电机组功率减小到10%的额定功率时，就可以将1号发电机组分闸。分闸后，调节1号发电机组调速开关，分段减小频率并空转一段时间，最后将其停机。 手动并车实验 1．1#机组先运行，合闸并加上80%负载，并保持COSφ为0.8；检查汇流排的电压、频率是否为额定值（440V、60H Z）以及作出相应调节； 2．在2号发电机组的控制屏上起动发电机组。 3．将2号发电机组电压频率调整至440V、60H Z左右。 船用发电机组和发电机并网 简介 船用发电机组用于各种船舶的主电源和应急电源的电力供应，也可应用于电力推进系统的电力供应。 与主机相同，一般为柴油发电机组。船用柴油发电机组主要采用瑞典VOLVO、康明斯、斯太尔、潍柴和135各系列国内外著名品牌的柴油机和西门子、马拉松、斯坦福发电机作配套。 柴油发电机组的选型原则 为使船舶在各种不同工况(航行、作业、停泊、应急等)下,都能连续、可靠经济、合理地进行供电,船舶上常配置多种电站,如主电站:正常情况下向全船供电的电站;停泊电站:在停泊状态又无岸电供应时,向停泊船舶的用电负载供电的电站; 应急电站:在紧急情况下,向保证船舶安全所必需的负载供电的电站。动力装置是船舶的“心脏”,是船舶活动力的来源。如果它的机电设备发生故障,船舶将会失去活动能力和作业能力,严重影响船员(旅客)的工作、生活以及船舶的安全,并将造成严重的经济损失,所以动力装置安全可靠是极为重要的。而柴油发电机组是船舶的重要电源装置,故要求其可靠性高、易于维护管理;再加上船内单机最大负载容量接近于船内电源容量,则要求负载起动和停止时发电机瞬时电压波动应尽可能的小。因此船舶对柴油发电机组提出了以下要求： (1)机组在不超过额定值而在额定值附近运行时效率最高。在通常运行状态下,应以航行工况所必需的功率为基准,对于负载的变动及增加,也不得使机组过载,而且机组的额定容量要有适当的储备量。 (2)机组的容量和台数,应能在任一机组停止工作时,仍然能继续对正常推进运行、船舶安全以及具有冷藏级船舶的冷藏货物所必须的设备供电。 (3)机组应能在任一发电机或其原动机不工作时,其余机组仍能供应从瘫船状态起动主推进装置所必需的电力。 (4)当1台机组停止工作时,其余的机组应有足够的储备容量,以保证当最大电动机起动时所产生的瞬态电压降不会使任何电动机失速或其它电气设备失效。 (5)在连续运行条件下,希望柴油机额定输出功率有10%左右的余量;但不应使柴油机明显地运行在低负载状态。 (6)主机组至少应为2台,从便于维护和管理出发,最好选用同类型发电机组。 (7)机组在选型时应尽量优先使用国产设备,其优点有:在质量和主要经济技术指标上,国产设备与引进设备相差不是很大,而总投入比引进设备少很多;另外,交货期有保证,售后服务条件较好,现场验收和零部件供应方便等。 柴油发电机的技术指标 同步电机和异步电机的区别及工作原理 同步电机和异步电机的主要区别是：同步电机能与其定子磁场旋转达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。 电机大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。 下面的内容是一个过渡，只作为对电机（同步机、异步机）原理性的知识进行形象的讲解（懂电机的可跳过）。 同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）。所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场。 有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就 被带动起来了么，就是电动机了，反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了（首先转子带动那个虚拟磁铁，转子肯定受个阻力矩吧，虚拟磁铁受个动力矩吧，注意！力是能量转换的中介（或者说是标志），虚拟磁铁毕竟是虚拟的，定子又不动，那么定子肯定地获得电动势喽。如定子带负载的话，就会有电流，还是三相的，有电流就会有磁场，干扰转子产生的磁场，这个叫做电枢反应。于是带上负载后定子处获得的电动势与空载时的不一样）。 在上面的原理指引下，把转子做成个电磁铁，外部单独用个电源给它电，那么这个电机就叫做同步机，之所以叫同步机是转子的磁性是独立产生的，于是转子能达到那个虚拟磁铁的转速。转子磁性独立产生是个大好事，使得同步机调整很容易，比如说调无功功率。 后来人们发现转子不用电磁铁也行，把转子做成个装松鼠的笼子，由于虚拟磁铁的磁力线会切割鼠笼的笼棍，于是由伟大的右手定则，就会产生电流，仔细研究一下你会发现这个电流也是个三相的，于是与定子的产生磁场的原理类似，转子也产生个围绕他旋转的虚拟磁铁，再研究一下你会发现，定转子的虚拟磁铁在空间上转速一样。于是鼠笼子起到了与电磁铁类似的效果，不过鼠笼的电流是由于其与定子虚拟磁 船舶主发电机典型故障的分析与排除 摘要:主发电机作为船舶主要的设备之一,管理系统高度自动化,但由于设备本身的故障或因误操作等原因,故障率比较高,如何及时准确的排除故障,确保船舶的安全运行,已成为广泛关注的焦点之一。文章针对L23/30H型主发电机的典型故障的排除进行了分析。 船舶主发电机是船舶电力系统的心脏,在船舶航行和靠岸时主发电机的正常工作对船舶的安全至关重要。所以对主发电机出现的各种故障做出及时、准确地检测和诊断是船舶安全营运的关键。文章对L23/30H型主发电机中出现频率最高的几个重要故障的诊断和处理方案进行了分析介绍。 1主发电机无法启动 现场检查结果:船舶进行大功率负载启动试验时,第一备用2号主发电机无法启动(集控室报警监测系统显示2号主发电机启动失败),第二备用1号主发电机启动运行。此时集控室船舶电站管理系统处于自动管理状态, 3号主发电机处于运行状态,负荷为645 kW, 1号及2号主发电机备车指示灯亮, 2号主发电机处于第一备用状态, 1号主发电机处于第二备用状态。主发电机现场控制箱显示2号主发电机处于遥控状态,燃油压力为0. 8MPa,燃油进机温度105℃,低温水系统压力为0. 12MPa,高温水系统压力为0. 12MPa,滑油预润泵运行,滑油预润压力为0. 06MPa,滑油进主轴承的压力为0. 025MPa,辅机空气瓶压力为2. 8MPa,主发电机启动空气减压阀后的压力是0. 8MPa。打开所有示功阀用盘车杆对主发电机进行盘车检查,确认主发电机没有其它问题后,在机旁操作启动,发现主发电机的启动阻力很大,启动马达带不动,后改用应急启动方式启动2号主发电机, 2号主发电机可以启动,同时主发电机运行后一切工作正常。 故障分析:根据现场情况分析,主发电机启动的各项条件都具备,而从机旁操作启动的情况可以初步判断是启动马达的风叶磨损或叶片断裂。因为主发电机启动是通过启动空气进入启动马达后,启动马达的叶轮在启动空气的作用下,使启动马达的传动齿轮与发电机的飞轮啮合从而带动发电机启动。若叶轮的叶片磨损或叶片断裂,启动马达的叶轮所产生的力就不足以带动发电机启动。所以进一步分析确认是启动马达叶轮的叶片磨损或叶片断裂。 故障排除方案:拆下启动马达解体检查。故障排除结果:拆下启动马达解体检查后发现启动马达的所有叶轮片都从根部断裂,并且粉末状的颗粒比较多。分析认为主要是启动马达的叶轮在高速旋转的情况下被管路中的异物击到,致使其中的一片叶轮断裂,断裂下来的叶轮片再进一步引起其它叶轮的损坏。更换一台新的启动马达后, 2号主发电机启动工作正常。运行工作正常,故障排除。 预防措施:船舶主发电机在启动前应加强管路清洁度的控制,在主发电机第一次启动前应进行启动空气管路的吹除工作,同时在管路的吹除工作中应用橡皮锤敲击管路,以保证附着在管路内的杂质去除。同时注意机舱的通风,减少空气中的粉尘,降低粉尘通过空压机进入启动马达从而引发启动马达故障的可能性。 2主发电机运行时烟囱排气管冒黑烟 现场检查结果:主发电机运行,负荷为545kW,调整器油量开关至最大油量,各缸排温都在300~310℃左右,排气总管温度为300℃,经空气冷却器冷却后的空气温度为45℃,各缸冷却水出口温度都在73~76℃左右,低温水系统压力0. 12MPa,高温水系统压力0. 3MPa,滑油进滤器前压力为0. 4MPa,滑油过滤后压力为0. 34MPa,烟囱排气管冒黑烟。 故障分析:导致排气管冒黑烟的因素有很多种,而对各项参数均正常的主发电机排气管冒黑烟,可以初步判断为:①增压器的滤网太脏,使流阻增大,增压能力降低,引起燃烧室内的空气不足船舶发电机AVR的作用
同步发电机的基本原理复习课程
船舶发电机的操作流程
轴带稳频发电机简介
实验三 船舶电站模拟器发电机并车及调整
船用发电机组和发电机并网
同步电机和异步电机的区别及工作原理
船舶主发电机典型故障的分析与排除
相关主题
文本预览