摘要：启动马达是柴油机启动系统内较为核心的组成部分之一，也是柴油发电机组*的一种系统， 其工作原理是基于电机理论和磁力学等领域相关原理，主要作用是能够帮助发动机具备有效的启动工作。康明斯公司在本文中从起动柴油机的原理、条件、过程，以及启动马达的作用和结构几个方面进行详细阐述，通过本文对起动机的结构、机制和操作原理的正确理解，对于启动马达的正常性能和长期使用具有重要意义。此外，对于启动马达本身的保养和升级，康明斯公司提醒应交给具备专业的技术知识和持有专用维修工具的售后工程师来服务。 一、启动系统的作用、条件及原理 1、启动系统的作用      要使柴油机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动柴油机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混和气燃烧膨胀做功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，柴油机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到柴油机开始自动地怠速运转的全过程，称为柴油机的启动。完成启动过程所需的装置，称为柴油机的启动系统。2、启动条件① 启动转矩：能够使曲转旋转的较低转矩称为启动转矩，启动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。启动阻力矩与柴油机压缩比、温度、机油粘度等有关。② 启动转速：能使柴油机启动的曲轴较低转速称为启动转速。在0～20℃时，柴油机的启动转速为150～300r/min。3、启动方式① 人力启动：      启动较为简单，只须将启动手摇柄端头的横销嵌入柴油机曲轴前端的启动爪内，以人力转动曲轴。② 电动机启动：      电动机启动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与柴油机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。目前绝大多数柴油发电机都采用电启动方式。4、启动原理      基本的工作原理是当柴油机需要启动时，接通启动开关，启动机电路通电，继电器的吸引线圈和保持线圈通电，产生很强的磁力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆绕其销轴转动，使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时，由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组，电枢开始转动，齿轮在旋转中移出，减小冲击。      当铁芯移动到使短路开关闭合的位置时，短路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于开关吸合的位置。      当按下控制器启动键后，电动机产生转矩开始转动，同时电磁开关把传动机构中的小齿轮推出，使其与柴油发电机的飞轮齿圈啮合，这样就把电动机的转矩通过传动机构传递给飞轮，使柴油发电机起动。  二、启动马达结构和工作过程 1、结构组成      启动马达一般由直流串励式电动机、传动机构和控制装置（也称电磁开关）三部分组成，如图1所示。（1）直流电动机      启动马达其实就是相当于一个直流电动机，内部结构包括磁场线圈和电枢线圈，而且它们之间是串联的。当启动马达开始转动时，它产生较大力矩。① 电枢：电枢在磁力作用下旋转，带动起动小齿轮旋转。② 磁极：磁极由铁心和激磁绕组构成，其作用是在电动机中产生磁场，。磁极一般是4个，由4个激磁绕组形成两对磁极，并两两相对，常见的激磁绕组一般与电枢绕组串联在电路中，故被称为串激式直流电动机。③ 电刷和电刷架：电刷与电刷架的作用是将电流引入电枢，使电枢产生连续转动。康明斯柴油发电机组自90年代就使用的无刷电动机，因此，现代柴油机几乎不再使用有刷装置。④ 外壳：外壳由低碳钢卷制而成，或由铸铁铸造而成。（2）传动机构：      在启动时保证启动马达的动力能通过飞轮传递给曲轴；启动完毕，柴油发电机开始工作时，立即切断动力传递路线，使柴油发电机不可能反过来通过飞轮驱动启动马达高速旋转。（3）控制机构：      控制机构是启动马达的电磁开关，控制电路的通、断和驱动齿轮的移出及退回。2、启动马达工作过程      柴油机起动马达电磁控制电路如图2所示。（1）吸拉过程      当起动开关旋到START（启动）位置时，蓄电池电流流到吸拉线圈和保持线圈。然后电流从吸拉线圈经磁场线圈到电枢线圈，以低速旋转线圈。在保持线圈和吸拉线圈内的磁动势使磁铁芯磁化，这样，磁性开关的动铁芯被吸入极芯。通过这种吸入操作，小齿轮被推出，并与齿圈啮合，接触板将主接触点开到ON。      为了保持操作电磁开关的电压，康明斯柴油发电机组在起动开关与电磁开关之间通常会有一个启动马达继电器。 （2）保持过程      当主接触点开到ON时，无电流流经吸拉线圈，磁场线圈和电枢线圈直接从蓄电池得到电流。电枢线圈随后便开始高速旋转，柴油发电机进行启动。此时动铁芯只是由保持线圈所施加的磁力固定到位，因为无电流流过吸拉线圈。 （3）复位过程      当起动开关从START开到ON时，电流从主接触侧经吸拉线圈流到保持线圈。此时，由于吸拉线圈与保持线圈形成的磁力相互抵消，它们失去了保持住动铁芯的力。因此，动铁芯由复位弹簧的力拉回，并且接触点关到OFF，停止启动马达的旋转。  图1  柴油机起动马达结构图图2  柴油机起动马达电磁控制电路图三、启动马达的使用注意事项       启动马达的主要作用是在柴油机启动时，为柴油机提供足够的扭矩，使柴油机能够顺利启动。然而，启动马达在使用过程中，如果操作不当，可能会导致其损坏，甚至影响柴油机的正常工作。因此，使用启动马达时，必须注意以下几点：1、检查电源      在使用启动马达之前，首先要检查电源是否正常。如果电源电压过低或过高，都可能导致启动马达无法正常工作，甚至损坏。2、避免长时间使用      启动马达在工作时，会产生大量的热量。如果长时间使用，可能会导致启动马达过热，影响其性能和寿命。3、避免频繁启动      频繁启动柴油机会大大增加启动马达的工作负荷，导致其过早损坏。因此，除非必要，否则应尽量避免频繁启动柴油机。启动马达每次启动不得超过10秒，若在10秒内柴油发电机未能启动，应暂停间隔2分钟后再启动，不得长时间或连续多次使用启动马达。4、定期维护      为了确保启动马达的正常工作，应定期对其进行维护。包括清洁、润滑、调整等。5、安全要求      启动马达必须与控制器配合使用，启动马达与控制器之间必须采用矿用电缆正确可靠连接，正负极两端不得反接、短路和接地。此外，在使用启动马达时，应注意安全。首先，要避免在启动马达工作时接触其电刷，以防触电。其次，要避免在启动马达工作时接触其旋转部件，以防被夹伤。较后，要避免在启动马达工作时将其浸入水中，以防短路。6、避免在恶劣环境下使用      启动马达在高温、湿度大、灰尘多等恶劣环境下使用时，可能会影响其性能和寿命。因此，应尽量避免在这些环境下使用启动马达。7、避免使用损坏的启动马达      如果启动马达出现损坏，如电刷磨损、线圈短路等，应及时更换新的启动马达，以免影响柴油机的正常工作。8、 避免匹配质量差的蓄电池      如果使用的蓄电池电压过低或过高，可能会导致启动马达无法正常工作。因此，应按照柴油发电机制造商的建议，使用知名品牌或合适的蓄电池。      总的来说，使用启动马达时，应注意以上几点，以确保其正常工作，延长其使用寿命，保证柴油发电机组的正常运行。 总结：      综上所述，因为柴油发电机自己不能启动，需要有外部动力使之产生第一次燃烧进行启动。要启动柴油发电机，启动马达需通过环形齿轮旋转曲轴。启动马达要用来自蓄电池的有限动力产生极大的力矩，它应该十分紧凑而且很轻。由于这个原因，一种直流串励电动机用作启动马达。总之，启动马达作为现代柴油机的重要部件之一，其在柴油发电机组启动和运行的过程中扮演着至关重要的角色。只有理解启动马达原理和构成，及时检查和维修启动马达，才能保证柴油发电机组的正常启动和运行，从而**工厂企业的用电安全和稳定性。

摘要：对发电机房的设计来说，柴油发电机组的冷却和通风非常重要。只有保证机房内足够的空气流量，及时带走发动机辐射的热量，才能满足柴油发电机组正常的工况。若无良好的冷却和通风，会使柴油发电机组发电机组功率折损，并使机器出现高水温现象报警停机，从而影响柴油发电机组的使用。因此，设计安装发电机组时，工程师应考虑满足发电机组在柴油燃烧时消耗的空气量和冷却所需的空气量。 一、冷却方式       柴油发电机组冷却方式有多种多样，常见的有以下几种：1、 连机式散热器      连机式散热器亦称风冷闭式循环水冷却机组，外形如图1所示。 联机式散热器机组是较常用的柴油发电机组，通过随机安装的散热器及风扇来冷却机组；空气从发电机端流经发动机，再通过散热器，散热器护栅上设有排风导管配接凸缘。大部分机组使用联机式水箱散热冷却，此冷却方法运行可靠且成本较低。2、远置散热器      远置散热器式亦称远置水箱型发电机组。当进、排风口面积无法满足柴油发电机需要风量要求或者由于空间、噪音等限制时，可选用远置式水箱冷却系统，此机组将柴油发动机上皮带驱动的风扇及冷却水箱取消，由远置水箱替代，在使用时可将远置水箱放置于建筑物顶层、空旷地带或具有良好通风散热条件的地方。3、热交换器      热交换器式亦称水冷式发电机组。其工作原理是柴油机工作时所产生的热水经柴油发电机水管达到热交换器，被冷却水塔或冷水池过来的冷水进行冷却。柴油发电机的循环热水水温下降后留回柴油机散热器。经散热器再次冷却后流回柴油发电机，对发动机进行冷却。  图1  柴油发电机组模型简化图二、通风系统设计 1、连机式散热器（1）自然进风       发电机组自带风扇吸入冷空气并经发电机底部流过散热器，再经散热器相连的导风管排到户外。注意事项如下：① 须计算冷却所需的风量；② 考虑必要的进排风口面积；※ 当机房位于负一层时，进风口应处于通风畅通的空间，且可以保证足够的风量，排风应将其引至室外，并避免与进风发生短路；当机房位于首层时，除了保证足够的进排风口面积，还应尽量避免进排风口位于同一立面，排风口尽量避开人行通道。（2）强制进风      通过低噪声轴流风扇强制抽入新鲜空气并经发电机底部流过散热器，再经散热器相连的导风管排到户外。注意事项如下：① 所选用风机需与冷却所需风量匹配；② 考虑进排风系统的背压；③ 必要的进排风口的面积。2、远置散热器      远置散热器发电机组（俗称远置水箱型），是将散热器（水箱）与发电机组分离，散热器风扇由单独的电动机带动，散热器可以在室外 安装。当散热器高于发电机组3米或管道阻力超过3米水压时，须安 装一个隔离水箱及驱动水泵，以保持冷却系统之间的良好循环。      安装远置散热器发电机组时应注意散热风扇的噪声处理措施。      远置散热器的冷却系统应注意下列事宜：（1）隔离水箱应有足够的容量来容纳整个系统的冷却水；（2）防止冷却水被外来物质污染；（3）防止冷却水通过中间水箱时被氧化；（4）防止系统中空气滞留；（5）应对冷却液进行防锈防腐处理。 3、热交换器      热交换器）应安装在机房内邻近发电机组的位置，在热交换器的上 部应配有膨胀水箱。在整个冷却系统中，应加装循环水泵和冷却塔，注意事项如下：（1）所有与发电机组连接之处都应采用软性连接（即橡胶膨胀节），避免振动沿管道传播。（2）对于与热交换器配套的冷却水塔的选型，首先必须考虑其热 交换器总量，然后按照发电机组的进出口水温要求、热交换器的水量来选择相应的冷却水塔。（3）水泵应能克服热交换器、冷却塔及管路的阻力，能提供所需 的水流速。在确定冷却塔的位置时，须考虑整条水管路对机组形成的水压，其所形成的压力不能大于发电机组水系统管路所能承受的压力。（4）发电机组的冷却系统易遭受锈蚀和氧化，为减轻侵蚀的程度，应在冷却水中添加防锈剂。 三、通风量的计算       针对三类冷却方式，分别计算机房内通风量。1、连机式散热器通风量      即风冷式闭式循环水冷却，机房内通风量计算可按以下理论公式计算：V=H /（D×Cp×∆T）+燃烧空气量其中： V——通风量 m³/minH——热幅射 KWD——空气密度（在38℃时， D 为1.099kg/m³)Cp——空气比热0.017KW ·min/kg · ℃      通常，对此类发电机组，发电机组的通风量可以粗略计算，即等于发电机组冷却系统风扇气流流量+燃烧所需空气量：例如：备用柴油发电机组额定功率520KW，  查发电机组技术参数：风扇气流流量= 935 m³/min；燃烧空气量= 40 m²/min；则机房通风量为935+ 40 = 975 m/min。      一般地，机房内较好保持5%左右的负压风量。      根据康明斯发电机组参数，冷却系统的气流阻力为120Pa， 当风道阻力与消声器阻力大于系统背压时，必须考虑增加加压风机。2、远置散热器或热交换器通风量（1）当机房通风条件难以满足连机式散热器发电机组要求时，可选用远置式散热器或热交换器式发电机组。同样，远置散热器发电机组机房仍需进行通风，交换机体辐射的热量。为了简化计算，这两种冷却方式的通风量可按≥25 m³/kw.h计算。（2）平时机房维护时通风，通风量按每小时换气3～5次计算。 总结：      康明斯发电机厂家特别提示用户，由于良好的通风需要足够的空气流入和流出，并需要保持在机房内自由循环。因此，柴油发电机房必须足够大以便让空气自由循环，这样柴油发电机房内的空气气温就可以保持均衡并且没有滞留气体。只有确实解决了柴发机房通风问题，才能确保设备正常运行，以求柴油发电机组功率的较大化输出。

摘要：随着中国经济的不断发展，各高层建筑蓬勃建设，柴油发电机组为各高层建筑的供电系统提供应急备用电源，其中发电机房也是保证供配电系统可靠和安全运行的环境基础。康明斯柴油发电机公司根据国家和地方相关规范的要求，通过某住宅小区的柴油发电机组的设计实例分析柴油发电机房设计要点与布置要点，希望能为广大客户提供参考。 一、机房与设备总体布置 《建筑设计防火规范》50016－2021，经住房和城乡建设部2021年8月27日以第517号公告批准发布。此前，我国建筑防火设计主要执行《建筑设计防火规范》GB 50016-2021和《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95（2021年版）。随着我国经济建设快速发展以及近年来我国重特大火灾暴露出的突出问题，这两项规范中的部分内容已不适应发展需要，且《高层民用建筑设计防火规范》中与《建筑设计防火规范》规定相同或相近的条文，约占总条文的80%，还有些规定相互不够协调，急需修订完善。为深刻吸取近年来我国重特大火灾教训，适应工程建设发展需要，便于管理和使用，根据住房和城乡建设部《关于印发的通知》（建标[2021]125号）要求以及住房和城乡建设部标准定额司 《关于同意调整、修订计划的函》（建标标函[2021]94号）的要求，此次修订将这两项规范合并，并定名为《建筑设计防火规范》。1、柴油发电机房的选址（1）柴油发电机房的位置应设在负荷中心附近，一般靠近外电源的变配电室，缩短供电距离，方便管理。（2）柴油发电机组运行时会产生较大的噪声和振动，因此柴油发电机房应远离要求安静的工作区和生活区。（3）柴油发电机组设备比较重、体积比较大，要考虑设备的安装检修的运输。（4）柴油发电机房不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。（5）柴油发电机房应采取排烟、消声、减振和隔声等综合治理措施，并满足环保要求。（6）柴油发电机基础宜采取防油浸的设施，可设置排油污沟槽，机房内管沟和电缆沟内应有0.3％的坡度和排水、排油措施等。（7）当柴油发电机房设置在地下室时应考虑：① 至少有一侧考外墙，保证热风和排烟管道能伸出室外，机房内应有足够的新风进口，气流分布合理；② 应考虑设备吊装、搬运和检修等条件，预留好吊装孔；应便于设备运输、吊装和检修。③ 必须做好柴油发电机房防潮和冷却通风措施。2、柴发机房内部布置      新建的柴油发电机房大部分设置在地下一层，按水专业要求设置了自动喷水灭火系统，且容量大于500kW宜设置控制室，故本次设计时考虑在柴油发电机房设置了一个控制室，即保证火灾时自动喷水对柴油发电机配电屏影响较小，又方便观察、操作和调度。在机房布置时应注意：（1）进、排风管道和排烟管道架空敷设在机组两侧靠墙2.2m以上的空间内，排烟管道一般不止在机组背面；（2）机房的高度应满足机组安装或检修时，利用预留吊钩用手动葫芦起吊活塞、连杆、曲轴所需高度；（3）发电机至配电屏的引出线，采用铜芯电缆或封闭母线，当设电缆沟是，沟内应有排水和排油措施；（4）控制室布置应便于观察、操作和调度，进出线方便；（5）盘前、盘后应有足够的安全操作和检修距离，单列布置的配电盘，盘前通道应不小于1.5m，双列布置时盘前的通道不应小于2m，离墙安装的盘后宽度不小于1m，配电盘顶部的高度距房顶不小于0.5m；（6）控制室内不应有油、水等管道通过及安装与本装置无关的设备；当控制室的长度在7m及以上时，应有两个出口，出口在机房两端，门应向外开。 3、储油间的设置      按《建筑设计防火规范》GB50016-2014要求，储油间属于丙类火灾危险场所，不属于易燃易爆场所，可不按照爆炸性环境进行电气设计。储油间建造设计如图3所示。（1）机房内设置储油间时，其总储油量不应大于1m3，储油间应采用耐火极限不低于3小时的防火隔墙和发电机间分隔，在防火隔墙上开门，应设置甲级防火门。      举例：按火灾时间3h考虑，550kw的柴油发电机组的燃油消耗为150L/h，3小时需要柴油的容量为450L，在储油间内设置一个1m3的储油罐满足火灾时发电机组的耗油量，也满足规范要求不大于1m3的要求。（2）储油间和室外储油罐的进出油路管道，在进入建筑物前和设备间内的管道上均应设置自动和手动切断阀。（3）储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀，油箱的下部应设置防止油品流散的设施，此条为强制性条文。（4）由于部分柴油的闪点可能低于60℃，因此设置在建筑内的柴油设备或柴油储罐，柴油的闪点不应低于60℃。（5）储油量的估算① 柴油发电机耗油量的估算：负荷率50%时，耗油量为0.15l/h·kW；负荷率75%时，耗油量为0.2l/h·kW；负荷率100%时，耗油量为0.3l/h·kW。② 油箱体积估算可按照：油箱体积=机组功率x每kW每小时油量x供给时间/充满系数(一般取0.8)。 二、储油间相关规范的说明 1、储油间相关规范      汇总并总结下各规范对柴发机房是否设置储油间的要求。（1）《建筑设计防火规范（2018年版）》GB50016-2014 “可”（替换标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006） “应”（2）《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019 “宜”（替换标准《民用建筑设计通则》GB 50352-2005） “应”（3）《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019 ”应“（替换标准《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008） “应”2、 解释三本规范的旧版本均为“应”，可能编制组后来充分考虑柴发机组的实际情况，前两本规范均删除了“应”。但仅《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019依然采用 “应”，笔者感觉不妥。其条文中明确提到“当机组设置在大型民用建筑室内时”，感觉其本意是想表达大型民用建筑内的柴发机房“应”设置储油间，但其正文却要求所有的民用建筑内柴发机房均设置，前后有点不对应。 三、储油间相关规范的规定 1、《建筑设计防火规范（2018年版）》GB50016-20145.4.13 布置在民用建筑内的柴油发电机房应符合下列规定：4 机房内设置储油间时，其总储存量不应大于1m³，储油间应采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与发电机间分隔；确需在防火隔墙上开门时，应设置甲级防火门。2、《建筑设计防火规范》GB 50016-20065.4.3 柴油发电机房布置在民用建筑内时应符合下列规定：3 机房内应设置储油间，其总储存量不应大于8.0h的需要量，且储油间应采用防火墙与发电机间隔开；当必须在防火墙上开门时，应设置甲级防火门；3、《民用建筑设计统一标准》GB50352-20198.3.3 柴油发电机房应符合下列规定：2 柴油发电机房宜设有发电机间、控制及配电室、储油间、备件贮藏间等，设计时可根据具体情况对上述房间进行合并或增减。4、《民用建筑设计通则》GB 50352-20058.3.3 柴油发电机房应符合下列要求：6 柴油发电机房可布置在高层建筑裙房的首层或地下一层，并应符合下列要求：2）柴油发电机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8h的需要量，储油间应采用防火墙与发电机间隔开；当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门；5、《民用建筑电气设计标准》GB51348-20196.1.10 储油设施的设置应符合下列规定：2 机房内应设置储油间，其总储存量不应超过1m³，并应采取相应的防火措施；6、《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-20086.1.11 储油设施的设置应符合下列规定：（1）当燃油来源及运输不便时，宜在建筑物主体外设置40～64h耗油量的储油设施；（2）机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8.0h的燃油量，并应采取相应的防火措施；（3）日用燃油箱宜高位布置，出油口宜高于柴油机的高压射油泵； 总结：      三本规范均指的是设置在民用建筑内的柴发机房，对设置储油间的要求。理论上对非民用建筑内的柴发机房对此仅参考执行，但因没有条款对非民用建筑内柴发的设置有具体要求，故图审经常会要求非民用建筑内的柴发机房也按此执行。对于大中型柴发机组，一般会设计或考虑设置储油间。但仍有不少很小容量的柴发机组，自带油箱且量也很少，考虑到柴发机房的布置已充分考虑到防火要求，再把“设储油间”定性为“应”有点过于一刀切。个人感觉还是“宜设置储油间”比较合适。