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关于柴油发电机组节能与环保总述

标准GB/T2820.1一1997《往复式内燃机驱动的交流发电机组》第1部分标准9排放中规定：“当发电机组运行时，会产生包括噪声、振动、热辐射、废气和电磁干扰等排放物。任何有关保护环境和人员健康与安全的适用法规由制造厂和用户商定产品性能要求时考虑。”环保机组定义：将同时考虑到噪声、振动、热辐射，废气和电磁干扰等排放物对环境因素有影响的机组称为环保机组。

国标对环保机组要求：振动小、噪声低、电磁辐射低、热辐射小、排放污染轻。

另外 标准GB/2819一1995《移动电站通用技术条件》（Mobileelectricpowerplant,Specificationfor）对环境污染做了一定的限定。其中第4.9条污染环境的限值中有相应的规定。

1）振动

电站应根据需要设置减震装置；电站运行时振动的单振幅应不大于0.3mm或0.5mm；使用增压柴油机、单缸和两缸柴油机、单缸汽油机的电站，其振幅值应符合产品技术条件的规定。

2）噪声

电站的噪声允许值应符合噪声允许值中的规定，增压柴油机组电站和低噪声电站的允许值按产品技术条件的规定执行。

3）无线电干扰

对有抑制无线电干扰要求的电站，应有抑制无线电干扰的措施，其干扰值不大于有关标准中的规定值。频率为0.15～3000MHz;端子干扰电压为3000μv～400μv;干扰场强为100～50μV/m。

4）有害物质浓度

有相应要求时，电站排出的有害物质允许浓度按产品技术条件的规定。

5）烟度

有相应要求时，电站的排气烟度按产品技术条件的规定。

烟度要求：因柴油发电机排气量较汽油机排气量要大，而且排烟问题较严重。下面针对机组原动机为柴油发电机的电源车辆来讨论。排烟是由于不完全燃烧所得到的悬浮在柴油发电机排气中可见的白色、蓝色、黑色颗粒物。白色通常由水蒸气或液体燃料蒸汽凝聚而成：蓝色通常是因燃料或机油不完全燃烧所得到的粒：黑色主要由炭粒组成，其颗粒尺寸常小于1μm。这些排出的颗粒物能够吸收、反射和折射光线。

烟度是表征柴油发电机排气中颗粒物浓度的参量。烟度是指容量排气所透过的滤纸的染黑度。

我国对不同排气量的柴油发电机排气烟度允许值为4.5～4.0波许单位。通常规定白色滤纸的吸光率为0波许单位，全黑滤纸的吸光率为10波许单位，0～10均匀分度。

机组运转时，振动、噪声、排放和辐射等是相互关联的。发电机组是一个大型供电系统，它由若干分系统组成，各系统之间是相互关联的。在分析与研究环保问题时，同时应与机组发动机燃料、燃烧、配气、机械运转等环节相联系。另外，这些对环境有影响的因素又是互相联系的。机组运转就必然的有振动，振动自然就会产生噪声；燃料燃烧必然产生热量、废气和燃烧噪声；热量的产生必然有热辐射；由于燃料的燃烧不完全和杂质等，就必然产生空气污染问题，即使是完全燃烧生成大量的C02，对环境也有较大影响。由于发电机组中发电机是电磁机械，因而就必然有电磁辐射，形成对其他电子设备的电磁干扰。因而，解决柴油发电机组环保问题时，应该用互相联系的观点来研究机组环保问题。例如：在机组设计隔声罩时同时考虑电磁屏蔽。如用带夹层的双层或多层金属外壳制造声罩，中间有水或其他介质冷却，既可以隔声，也可以进行电磁屏蔽，还可以有效降低热辐射。同时增强了机组在风沙、大雨、高温、严寒等恶劣环境下的供电能力。对于柴油发电机组来讲最突出的环保问题是振动、噪声和废气。

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柴油发电机排放污染物的控制有哪些措施

柴油发电机的CO和HC排放量相对汽油机来说要少得多，但NOx与汽油机在同一数量级，而粒和碳烟的排放要比汽油机大几十倍甚至更多。因此，柴油发电机的排放控制，重点是NOx与粒，其次是HCO降低粒和碳烟排放与改善柴油发电机燃烧过程是完全一致的，不过NOX排放往往与之矛盾，这就为柴油发电机的排放控制造成特殊的困难。由于汽油机排放的NOx可以通过三效催化剂或稀燃来解决，而柴油发电机排气中富氧条件下的NOx催化剂尚在研究开发中，目前尚无成功的催化剂可用，如何在保持柴油发电机良好性能的同时减少NOx的生成，是目前面临的重大技术挑战。

柴油发电机造成污染物排放的根本原因在于燃油与空气混合不好。柴油发电机运转时，平均过量空气系数一般都在1.3以下，如果达到理想的混合，碳烟是不可能生成的，NOx的生成也不会很多。但混合不好导致局部缺氧，使碳烟大量生成。所以，柴油发电机的排放控制要围绕改善油气混合这一中心任务，防止局部在超过0.9（这有利于NOx生成）和低于0.6（这有利于碳烟生成），做到油、气、室（燃烧室）三者的 匹配，这是降低柴油发电机排放最为常见和治本的措施。

发电机无触点点火系统之所以应用较广是因为这个原因
        无触点磁电机点火系统

无触点磁电机点火系统是通过触发线圈（传感器）获取触发电流的，通过控制晶体管或晶闸管来控制点火线圈初级电流的通断，使次级线圈产生高电压。无触点磁电机点火系统又称为磁电机半导体点火系统，简称PEI。无触点点火系统无需保养，成本不高，技术上也不复杂，所以应用较广。现在的小型柴油机几乎全部都使用这种无触点磁电机点火系统。

无触点磁电机点火系统按照点火能量储存方式的不同，可分为电感式和电容式两种。目前，在小型柴油机（摩托车和柴油发电机组）上广泛使用的是电容式。电容式点火系统是以磁电机为电源，将点火能量储存在电容器中的点火系统，简称CDT点火系统。根据触发线圈结构形式的不同，CDT点火系统又分为带触发线圈的CDI点火系统和不带触发线圈的CDI点火系统。下面以带触发线圈的CDT点火系统为例讲解无触点磁电机点火系统的工作原理。

电容放电无触点磁电机点火系统主要由磁电机、电子点火器、点火线圈和火花塞等组成。

（1）电机

磁电机是永磁交流发电机的简称，它是点火系统和其他用电设备的电源。磁电机是借 磁铁转子绕定子旋转时，使固定在定子上的线圈切割磁力线而发电。根据转子和定子的相互位置，磁电机可分为如下两种类型：内转子式磁电机和外转子电机。

摩托车和机组等用的磁电机转子常与飞轮做成一体。常用的四极外转子装在飞轮内，在飞轮上固定四块尺寸、形状相同，用铁氧体材料制成的磁铁，并沿径向充磁，相邻磁铁的极性相反。飞轮体为导磁良好的低碳钢，是磁路的组成部分。

在作为定子的底板上固定着充电线圈、触发线圈和信号、照明线圈等。充电线圈向点火系统电子点火器中储能电容器充电。触发线圈输出触发脉冲送出点火信号。信号、照明线圈分别向摩托车信号系统和照明系统供电。

四极外转子磁电机，转子旋转180°，穿过定子线圈铁芯的磁通和产生的感应电动势变化一个周期。也就是说，转子每转一周，线圈上的磁通和感应电动势变化两个周期。

（2）电子点火器

电子点火器的全部电子元件通常都封装在一起。其工作过程可分三个阶段：充电、触发和放电。

①充电 充电线圈的感应电动势是正、负交变的。当其电动势在图示的上端为正时，经二极管向储能电容器充电到所需的点火电能。在充电回路中，点火线圈的匝数少，电感不大，它对电容器充电没有明显的影响。

磁电机在低速段，随着转速的升高，充电线圈的电动势增大，电容器上的端电压迅速上升。在高速段，虽充电线圈电动势继续增大，但由于充电时间缩短和充电线圈中的自感电动势增加，电容器上的端电压反而下降，这对点火系统的高速性能不利。

采用小容量的电容器可提高点火系统的高速性能。因为电容器的充电时间常数与电容器的容量成正比。减小电容量，可以减小充电时间常数，加快电容器的充电，电容器端电压得以提升。当点火开关闭合时，则充电线圈搭铁，电容器不能充电，点火系统停止工作。

②触发 来自触发线圈上的电子点火器的触发信号通过由触发线圈电动势的正端一二极管VD2一限流电阻R1—R2、C2组成的高通滤波器（使触发电流更陡一些）一曰日日闸管SCR控制极（和R3）一触发线圈电动势的负端的触发电流，使晶闸管SCR导通。限流电阻R1的作用是限制触发电流，使其不超过晶闸管的允许值。分流电阻R3用以调整并稳定触发电流。二极管VD2阻止触发线圈L4的负脉冲加于晶闸管SCR控制极上。为满足柴油机在启动等低速时的点火要求，触发线圈L4的匝数较多。

③放电 晶闸管SCR触发导通时，电容器上的电能经晶闸管SCR阳极、阴极向点火线圈初级绕组Ll迅速放电，点火线圈铁芯磁通迅速变化，在次级绕组上感应出使火花塞产生电火花的高压。

点火提前角由飞轮、曲轴及充电线圈、触发线圈的相互安装位置决定。对四极外转子式磁电机而言，飞轮旋转一周，充电线圈、触发线圈产生两次正脉冲，电容完成充、放电两个循环，晶闸管导通两次，火花塞跳火两次。对于二冲程柴油机来说，有一次是多余的，但没有坏处，因为它是发生在排气冲程。但对四冲程柴油机来说，则产生4次点火，有3次是多余的，这些多余的跳火会影响柴油机的正常工作。为此，常在飞轮外边缘安装单独的触发线圈的磁铁，使触发线圈在飞轮旋转一圈中产生一个脉冲，火花塞只跳火一次。

电容放电式点火系统能产生快速上升的高电压；能有效地抑制高压点火电路中诸如火花塞积炭污染出现的电气故障；在高转速，触发脉冲电压升高，晶闸管控制极触发电压提前到达，晶闸管提前导通，点火可自动提前，这使电容放电式点火系统在高速范围能产生一个稳储能量，增大点火电压和点火能量。其主要缺点是电压上升快产生过大的无线电干扰；放电时间短，火花持续仅0.1~0.3ms，不能保证混合气特别是稀混合气的完全燃烧，不但增加了有害气体的排放量，而且恶化了燃油经济性，所以其使用范围受到较大限制。维曼发电机租赁