為了解決電網(wǎng)電力供應(yīng)的不足，保證在電網(wǎng)高峰負(fù)荷或大電網(wǎng)出現(xiàn)機(jī)組故障的情況下，迅速填補(bǔ)電網(wǎng)電力的短缺，緩解電網(wǎng)的壓力，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)運(yùn)而生。柴油發(fā)電機(jī)組具有綜合可靠性高、調(diào)峰性能好、機(jī)動(dòng)性優(yōu)良的突出優(yōu)點(diǎn)。但是柴油發(fā)電廠存在投資成本相對(duì)過(guò)高、備件價(jià)格昂貴(大都依賴國(guó)外進(jìn)口)、機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷相當(dāng)高、運(yùn)動(dòng)件特別多、突發(fā)性事故多等問(wèn)題。目前大功率中速柴油機(jī)大都配備了相當(dāng)先進(jìn)的安全自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，以便在不利于設(shè)備安全運(yùn)行的情況出現(xiàn)時(shí)，及時(shí)、有效、安全地停止設(shè)備的運(yùn)行。廈門電廠柴油機(jī)的安全自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)大致可歸為3類，即油霧保護(hù)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)系統(tǒng)、溫度及壓力監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)。

1 油霧保護(hù)系統(tǒng)

1.1 工作原理

油霧保護(hù)系統(tǒng)的主要保護(hù)元件是油霧探測(cè)器，它能及時(shí)檢測(cè)出有否因軸承過(guò)熱或活塞環(huán)損傷造成過(guò)量漏氣等故障而導(dǎo)致在曲軸箱內(nèi)形成油霧，從而監(jiān)視柴油機(jī)的主要運(yùn)行部件——曲軸和氣缸的工作狀況是否正常。在柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中它通過(guò)采樣管系不停地抽出曲軸箱內(nèi)的油氣，并送至一個(gè)靈敏且準(zhǔn)確的濃度測(cè)量裝置。該濃度測(cè)量裝置包括一個(gè)紅外線發(fā)射二極管和對(duì)側(cè)一個(gè)光電接收二級(jí)管。光電二級(jí)管感受紅外線產(chǎn)生的光強(qiáng)度，并將光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送至電子鑒定裝置。如果曲軸箱氣體含有油霧(使得濃度測(cè)量裝置測(cè)量通道的不透明度增加)，部分紅外線會(huì)在測(cè)量管內(nèi)被吸收，光強(qiáng)度會(huì)減弱，因而電信號(hào)減弱。濃度越高電信號(hào)減弱越多，當(dāng)電信號(hào)降低到一個(gè)最低限值時(shí)(即油霧濃度超過(guò)最大限值時(shí))，電子鑒定裝置將發(fā)出“油霧探測(cè)器高油霧”警報(bào)并停機(jī)，同時(shí)閥箱指示出是哪一部分故障引起的高油霧，以供檢修人員檢查。

1.2 優(yōu)缺點(diǎn)

該保護(hù)裝置的快速性、靈敏性無(wú)可厚非，但經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行檢修發(fā)現(xiàn)，由于外界或裝置自身的原因，使得其選擇性和可靠性大大降低。比如由于潤(rùn)滑油冷卻器的泄漏(水進(jìn)入并污染了潤(rùn)滑油)，油霧探測(cè)器將會(huì)感受到由于水份的增加而引起的不透明度的增加，繼而發(fā)生跳機(jī)。油霧探測(cè)器的電子元件屬于高精度元件，但因其安裝在柴油機(jī)本體上，溫度高、振動(dòng)大，工作環(huán)境極為惡劣，由此使得電子元件的老化加劇，產(chǎn)生溫度漂移，跳機(jī)的靈敏度增加，誤動(dòng)率也增加。而且該保護(hù)有時(shí)出現(xiàn)指示燈全無(wú)指示，使得保護(hù)經(jīng)常處于脫離狀態(tài)等。頻繁的保護(hù)誤動(dòng)及保護(hù)的無(wú)法就緒，不僅會(huì)造成因甩負(fù)荷而引起的材質(zhì)疲勞，壽命縮短，而且會(huì)使生產(chǎn)人員產(chǎn)生麻痹心理，認(rèn)為該裝置不可靠，是誤動(dòng)，這樣大大限制并誤導(dǎo)了生產(chǎn)人員的思維，而在真正出現(xiàn)“高油霧”時(shí)就會(huì)發(fā)生事故。

1.3 常見故障及防范改進(jìn)對(duì)策

1.3.1 元件老化，溫度漂移等引起靈敏度改變

結(jié)合電廠的實(shí)際并經(jīng)有關(guān)專家同意，將報(bào)警閥值S開關(guān)調(diào)至第4級(jí)(原4臺(tái)機(jī)組均在第3級(jí))，運(yùn)行至今未發(fā)生跳機(jī)現(xiàn)象。

1.3.2 電子板故障

當(dāng)油霧探測(cè)器出現(xiàn)紅、綠指示燈全部熄滅的現(xiàn)象，且檢查24VDC電源正常、插頭無(wú)松動(dòng)時(shí)，基本上就可判斷為電子板故障，也可以采用對(duì)換其它機(jī)組的電子板來(lái)進(jìn)行判斷。如確屬電子板故障，就應(yīng)該及時(shí)檢修或更換。

1.3.3 曲軸箱油氣中含有大量的水分

由于水分的存在，使得測(cè)量通道內(nèi)的不透明度大大增加，致使電子裝置發(fā)生誤報(bào)。這就需要檢查潤(rùn)滑油中是否含有水分、潤(rùn)滑油冷卻器是否泄漏、空氣系統(tǒng)是否過(guò)度潮濕及油霧探測(cè)器底板內(nèi)的加熱器是否工作正常等。近幾年來(lái)，通過(guò)對(duì)高油霧跳機(jī)事件的分析發(fā)現(xiàn)，真正高油霧跳機(jī)為0%，高水份跳機(jī)為98%(而且最后檢查，95%都是因潤(rùn)滑油冷卻器的泄漏引起的)，其余故障為2%(如電子板故障、繼電器誤動(dòng)等)。所以如果在潤(rùn)滑油進(jìn)機(jī)管道上加裝一套高靈敏度的水份檢測(cè)裝置用于報(bào)警，就可以在水份過(guò)高時(shí)及時(shí)提醒運(yùn)行人員，降低具有破壞性的跳機(jī)次數(shù)，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

1.3.4 裝設(shè)油霧探測(cè)器裝置的根本目的是監(jiān)測(cè)柴油機(jī)本身曲軸箱內(nèi)部的工作狀況是否發(fā)生變化。比如活塞環(huán)失效(包括剝落、異常磨耗、折斷)造成缸套漏氣到曲軸箱，形成高油霧。這時(shí)要檢查缸套及活塞環(huán)，損壞的要更換。又如主軸瓦或連桿軸瓦高溫?zé)咴斐删植扛邷兀斐捎挽F濃度增大而停機(jī)時(shí)，要打開防爆人孔門，仔細(xì)檢查連桿大端軸承及軸是否有燒傷，必要時(shí)更換。

1.3.5 　油霧探測(cè)器本身的故障類型比較多，這些故障雖不會(huì)引起跳機(jī)，卻會(huì)使柴油機(jī)失去重要的保護(hù)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，只要做到以下幾點(diǎn)，就可將故障率降低到最低，也可使誤跳率大大降低，并為跳機(jī)后的檢查提供第一手資料。

(1) 維護(hù)人員應(yīng)做好定期維護(hù)。定期更換空氣濾片、減壓空氣濾片，排出冷凝管的水分，清洗閥箱的油污，用酒精清洗紅外探頭，用壓縮空氣吹掃采樣管、油路、氣路，并做必要的報(bào)警試驗(yàn)及高油霧保護(hù)動(dòng)作(最簡(jiǎn)單的方法是從采樣管入口處吹一口香煙的煙霧進(jìn)去)試驗(yàn)。

(2) 機(jī)組運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)認(rèn)真監(jiān)測(cè)軸承溫度、潤(rùn)滑油溫度等有關(guān)參數(shù)，并定時(shí)觀察油霧探測(cè)器工作狀況、油霧濃度的指示情況、曲軸箱U形差壓計(jì)的差值、曲軸箱透氣裝置有無(wú)冒煙、曲軸箱防爆門是否燙手、曲軸箱高壓差有無(wú)報(bào)警等。如發(fā)生高油霧跳機(jī)應(yīng)盡快記錄濃度值、閥箱翻牌情況、曲軸箱差壓計(jì)的差值、軸承溫度有無(wú)異常及油霧探測(cè)器各指示燈的指示情況等。

2 轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成及工作原理

轉(zhuǎn)速是柴油發(fā)電機(jī)設(shè)備中最基本、最重要的參數(shù)之一，起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火轉(zhuǎn)速、運(yùn)行中的轉(zhuǎn)速調(diào)整、超速時(shí)的停車保護(hù)、甚至負(fù)荷的大小也能從轉(zhuǎn)速的大小上得到體現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)速測(cè)定是柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)控保護(hù)的基礎(chǔ)。

一般柴油機(jī)中轉(zhuǎn)速的測(cè)量有二處，一是主機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，二是渦輪增壓器轉(zhuǎn)速的測(cè)量。

(1) 傳感器。傳感器是一個(gè)近程感應(yīng)開關(guān)，不通過(guò)接觸就可以工作。它由振蕩器、觸發(fā)器及放大器組成，通過(guò)振蕩器電路線圈產(chǎn)生一交變電磁場(chǎng)。在金屬導(dǎo)體接近傳感器時(shí)交變磁場(chǎng)就會(huì)發(fā)生變化，振蕩器的輸出電壓隨之發(fā)生變化，頻率也發(fā)生變化。主機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的傳感器共有4個(gè)。2個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)速并經(jīng)速度變送器在CMR盤或OCW盤顯示轉(zhuǎn)速，另外2個(gè)供調(diào)速器使用。

(2) 速度變送器。將傳感器傳輸來(lái)的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20 mA的電流信號(hào)，傳送給轉(zhuǎn)速表。

(3) 轉(zhuǎn)速表。顯示轉(zhuǎn)速。

2.2 優(yōu)缺點(diǎn)

這套系統(tǒng)具有很大的優(yōu)點(diǎn)，尤其是超速系統(tǒng)具有多重保護(hù)功能。它的傳感器(測(cè)速探頭)和被測(cè)量的旋轉(zhuǎn)物體沒有直接接觸，所以沒有磨損，拆裝維修方便，機(jī)組運(yùn)行時(shí)也可以維修更換探頭，接線也方便。其中主機(jī)的速度變送器還具有11P1(發(fā)電機(jī)軸承預(yù)潤(rùn)滑泵)操控、勵(lì)磁投入、同期閉鎖、電氣超速跳機(jī)(>565 r/min)、調(diào)速器超速跳機(jī)(>575 r/min)等功能。同時(shí)在柴油機(jī)本體上還設(shè)置了機(jī)械超速保護(hù)(>595 r/min)系統(tǒng)，在很大程度上保證了柴油機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行(額定轉(zhuǎn)速500 r/min)，不會(huì)出現(xiàn)飛車事故。但同時(shí)也存在一些問(wèn)題：飛輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的竄動(dòng)會(huì)造成探頭損傷，轉(zhuǎn)速表經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)甚至無(wú)轉(zhuǎn)速，電氣超速保護(hù)誤動(dòng)等，還出現(xiàn)了由于轉(zhuǎn)速指示波動(dòng)使發(fā)電機(jī)預(yù)潤(rùn)滑泵頻繁啟停(>100 r/min時(shí)停，<100 r/min時(shí)開)，導(dǎo)致燒毀發(fā)電機(jī)軸承預(yù)潤(rùn)滑泵電機(jī)或其接觸器線圈的情況。

2.3 常見故障及防范改進(jìn)對(duì)策

2.3.1 傳感器與飛輪之間的距離太遠(yuǎn)或太近一般此距離約為2.5+0.3 mm。距離太遠(yuǎn)將有可能感應(yīng)不到信號(hào)，太近有可能磨壞傳感器的工作面。由于飛輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，會(huì)發(fā)生徑向(或軸向)竄動(dòng)，距離太近對(duì)傳感器的安全構(gòu)成極大威脅，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)探頭的工作面已被刮破。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該距離一般在2 mm左右較為適宜，可用塞尺測(cè)量。

2.3.2 由于傳感器安裝固定架振動(dòng)，使得測(cè)量信號(hào)不準(zhǔn)確，交變磁場(chǎng)產(chǎn)生不規(guī)則變化，引起轉(zhuǎn)速指示波動(dòng)。處理方法：加固該支架，可以將其與柴油機(jī)本體焊接。

2.3.3 由于飛輪甩出來(lái)的油粘在傳感器工作面上，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。若在飛輪上加裝防油罩，可起到良好效果。

2.3.4 速度變送器故障，使輸出信號(hào)不穩(wěn)定，造成轉(zhuǎn)速指示波動(dòng)甚至無(wú)轉(zhuǎn)速指示，而且由于其工作不穩(wěn)定和接線頭的接觸不良會(huì)觸發(fā)電氣超速保護(hù)誤動(dòng)作。對(duì)此可用頻率發(fā)生器輸入頻率信號(hào)對(duì)速度變送器進(jìn)行校驗(yàn)，端子進(jìn)行緊固。由于該速度變送器為PLC微電腦控制，必要時(shí)可重新調(diào)整或更換。

2.3.5 傳感器故障?！≡跍y(cè)量好間距之后，開盤車機(jī)觀察傳感器上的紅色發(fā)光二極管，當(dāng)飛輪齒通過(guò)時(shí)，其發(fā)光亮度會(huì)明顯增強(qiáng)，或不開盤車機(jī)用金屬物靠近或遠(yuǎn)離傳感器，觀察紅色發(fā)光二極管亮度有無(wú)變化，如果亮度沒有變化或者根本沒有發(fā)光，則可能是傳感器損壞，需要更換。CMR524系統(tǒng)在起動(dòng)時(shí)報(bào)“調(diào)速器故障”，大都是傳感器故障。

3 溫度及壓力保護(hù)系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

溫度及壓力的控制在柴油機(jī)運(yùn)行中非常關(guān)鍵。

潤(rùn)滑油壓力、燃油壓力不足，柴油機(jī)將無(wú)法運(yùn)行。目前的大功率中速柴油機(jī)大都有一套比較完整的監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)柴油機(jī)的一些重要參數(shù)(如溫度、壓力等)進(jìn)行監(jiān)控，一旦這些參數(shù)超出設(shè)定范圍就聲光報(bào)警或自動(dòng)停機(jī)。

廈門電廠柴油機(jī)組設(shè)有氣缸排氣、透平排氣、主軸承、發(fā)電機(jī)定子、缸套水、潤(rùn)滑油等溫度監(jiān)測(cè)及燃油、起動(dòng)空氣、潤(rùn)滑油、生水、缸套水、油嘴水、進(jìn)氣等壓力監(jiān)測(cè)。這些溫度及壓力監(jiān)測(cè)、報(bào)警及安全停機(jī)系統(tǒng)主要由裝在控制屏上的CMR424、CMR524單元組成。

柴油機(jī)在運(yùn)行中溫度傳感元件眾多，但大致可分為熱電阻(PT100)和熱電偶(Ni-Cr/Ni-Al)2種類型。通過(guò)熱電阻傳感器在溫度變化時(shí)阻值的變化和熱電偶傳感器在溫度變化時(shí)熱電勢(shì)的變化，將信號(hào)傳送到CMR424系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化、比較、打印、顯示并作用于報(bào)警或跳機(jī)。壓力的變送主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的壓力變送器將信號(hào)傳送到CMR424系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化、比較、打印、顯示并作用于報(bào)警或跳機(jī)。

3.2 優(yōu)缺點(diǎn)

這套系統(tǒng)體積小、元件少(每一種信號(hào)由一個(gè)獨(dú)立的電路板轉(zhuǎn)化)、布局集中、便于監(jiān)視，而且有一部分溫度(如缸套水溫度、潤(rùn)滑油溫度等)的控制采用PLC微電腦控制，自動(dòng)化程度比較高。潤(rùn)滑油壓力和缸套水壓力的控制就地直接采用壓力開關(guān)作用于跳機(jī)。盡管如此，該系統(tǒng)仍有一定的局限性。對(duì)于排氣溫度而言，只有單缸和平均溫度的差值報(bào)警，沒有單缸溫度超過(guò)設(shè)定值的報(bào)警，溫度無(wú)法實(shí)時(shí)顯示。傳統(tǒng)的自動(dòng)記錄儀需要大量的打印紙，打印間隔太長(zhǎng)，多種曲線擠在一起不易辯別，且無(wú)法數(shù)字化等。幾次渦輪增壓器損壞就是因?yàn)闆]有及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度上升趨勢(shì)致使氣閥損壞而打壞渦輪增壓器的。

3.3 常見故障及防范改進(jìn)對(duì)策

3.3.1 溫度　顯示波動(dòng)且幅度大，有時(shí)顯示-1或1該故障原因有：第一，連接插頭接觸不良，可以擰緊，當(dāng)插頭松脫時(shí)CMR424顯示-1；第二，探頭特性變壞，可以更換探頭，特別當(dāng)熱電阻探頭短路時(shí)CMR424顯示1；第三，電子板需要重新調(diào)整。

3.3.2 溫度顯示電子板故障或設(shè)定好的溫度發(fā)生變化可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱或毫伏發(fā)生器輸入一組標(biāo)準(zhǔn)溫度信號(hào)進(jìn)行檢驗(yàn)，也可以用恒溫箱輸入一組實(shí)際溫度進(jìn)行校驗(yàn)。確屬電子板故障的應(yīng)該更換。設(shè)定好的溫度發(fā)生微小變化(2%以內(nèi))屬于正常情況，是溫度漂移的結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)