卡特匹勒发电机组技术交流
卡特彼勒发电机培训讲解
CATERPILLAR 柴油发电机组培训1 内燃机的工作原理1.1 基本概念上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置；下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置；活塞行程：指活塞从上止点运行到下止点间的直线距离，简称行程；气缸直径：气缸的内径，简称缸径；压缩容积：活塞在气缸内位于上止点时，在活塞顶上方的全部空间容积；气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点运行到下止点时所扫过的容积；气缸总容积：活塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的缺陷缸全部容积；压缩比：气缸总容积/压缩容积；1.2 基本工作原理柴油机的基本工作原理是采用压缩发火方式使燃料在气缸内部燃烧，以高温、高压的燃气工质在气中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞—连杆曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动。
根据柴油机的工作特点，燃油在柴油机气缸中燃烧做功必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程。
包括上述五个过程的全部热力循环过程称为柴油机工作过程，包括上述五个过程的周而复始的循环叫工作循环。
在柴油机中可用活塞的两个行程或四个行程来完成柴油机的一个工作循环，并对外做功一次相应称为二冲程机或四冲程机。
CATERPILLAR3512发动机为四冲程机，以下将重点介绍四冲程机的工作原理。
➢进气活塞从上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力不断下降，依靠缸内与外界的压力差，新鲜空气经进气阀被吸入气缸。
进气阀一般均在活塞到达上止点前即提前打开（曲柄位于点1），活塞到下止点后延迟关闭（曲柄位于点2）。
曲轴转角1-2（阴影部分）为进气过程，约为220度~250度。
此过程为柴油机的进气过程的一般原理，为柴油机的燃烧做准备工作。
CATERPILLAR 3512 发动机的进气系统增加有涡轮增压气以及中冷器，其最终目的是提高进气量，以提高燃烧效率。
具体结构将在后面讲到；➢压缩活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭（曲柄到达点2）开始压缩，一直到活塞到达上止点（曲柄到达点3）为止。
卡特彼勒推出满足TierⅡ的C175-16发电机
同瓦锡兰合资公司—— 中船 集团瓦锡兰 发动机 （ 上海 ）有
限公司签订的 。
Ｗａ ｒ ｔ ｓ ｉ ｌ ａ ３ ２ 发电机组是 瓦锡兰Ａ ｕ ｘ ｐ ａ ｃ 系 列中功率最 大的 ，主要面 向高端商船市场 ，特别是那些需要每 个发电
于今年进行 ，２ ０ １ ７ 年４ 月完成原型外壳 ，２ ０ １ ８ 年中期完成 全部 的火灾 、冲击 、噪声和振动试验 ，新的部件外壳将 于
该套 系统将于 今年 年底 前交付 ，并首次安装在港 口拖 轮上 。该 柴电混合动力系统 还可 广泛应用于科考船 、公务
船 、 客 滚船 、工程 船 等 工况 复杂 多变 的高 端 船 舶 。
卡特彼勒推 出满足 Ｔｉ ｅ ｒ １ １ １ ； １ ９ Ｃ１ ７ ５ － １ ６ 发电机
卡特 彼勒石 油天 然气 公司 已经推 出了一款 最新满 足
米稿信箱 ：ｃ ｂ ｗ ｚ ｓ ｃ ＠ ｓ ｉ ｎ ａ Ｃ Ｏ Ｆ ｎ ６ ３
在 满 足排 放 标 准 要 求 的 同时 ，新 款 Ｃ１ ７ ５ ． １ ６ 发 电 机 组 配 备 了 能 够 使 燃 料 效 益 达 到 最 大 化 的高 压 电子 注 射 装 置 。
内 ，分别与大船 重工 、北船 重工、招 商重工 、扬子江船业
等４ 家 国 内 顶 级 造 船 企 业 签 订 了２ ０ 台７ Ｇ８ Ｏ ＭＥ Ｃ主 机 供 货 合 同 。这 些 主 机 将 为 ６ 艘Ｖ Ｌ ＣＣ和 １ ４ 艘 ＶＬ ＯＣ提 供 主 动 力
电动机供 电 ，并驱动螺旋桨 ，使船舶 获得８ ． １ ０ 节的航速 。 在各种负荷工况状态下 ，该套系统各项指标均优于常规机 械 推进 系统 。港作 拖轮安 装该 系统后 ，每 年将节 约燃 油
发电机组技术交流(全面)
1.00 m
水箱有效面积
排风口或进风口
1.25 m 1.25 m 1.25 m
1.25 m2 / 0.80 = 1.56 m2
1.56 m2
排风口或进风口.
排 风 口 或 进 风 口 开 口
1.25 m
Effective height
3. 排气系统
绝热包扎
消音器
排烟管吊码
弹性吊码 密封夹板
消音器及排烟管将发动 机废气排出户外，并降 低噪音；排气系统及所 有附件的安装会影响发 电机组的电力输出、使 用寿命及周围环境。
按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油， 在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入汽缸，与 压缩空气形成均匀的可燃混合气而燃烧。
组成 油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器
8.1、燃油系统
喷油器 滤清器 油 箱
高压油泵 手油泵
油水分离器
8.1、燃油系统
带油水分离器的 燃油滤清器
油箱高度. 油箱底面最低不能低于高压油泵 油箱底面最高不能高于高压油泵 阀门 在油箱和发动机之间 的全长上用双燃油管.
SPEED GAIN
MADE FOR VOLVO BY GOVERNORS AMERICA CORP.
STABILITY STARTING FUEL SPEED RAMPING DROOP
CAUTION
ENGINE SPEED CONTROL COMPONENT WHEN INSTALLING OR SERVICI NG, REFER TO PRODUC T PUBLICA TION
发电机组冷却系统的功用，是吸收汽缸内燃烧和运 动极件间的摩擦时产生的热量，使发电机组保持再 适当的温度范围内工作时，以充分发挥发动机的动 力性和经济型。分为闭式冷却和开式冷却。 标准闭式冷却系统包括散热水箱、进出水管、 恒 温调节器、风扇等； 特殊安装冷却系统采用冷却水塔、热交换器、远程 散热器等组成。
卡特柴油发动机整机专业知识讲解
卡特柴油发动机整机专业知识讲解卡特柴油发动机（Caterpillar Diesel Engine）是世界著名的柴油发动机品牌，广泛应用于汽车、船舶、工程机械、发电设备等领域，具有高效、可靠、耐用等特点。
本文将从发动机的结构、工作原理、技术特点等方面为大家介绍卡特柴油发动机的专业知识。
一、结构卡特柴油发动机的结构主要包括缸体、活塞组件、气缸盖、连杆、曲轴、进气系统、排气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统等。
其中，缸体和气缸盖是发动机的基本支撑结构，负责安装其他发动机零部件。
活塞组件通过连杆与曲轴连接，完成气缸内的往复运动。
进气系统负责将空气引入气缸，排气系统则将燃烧后的废气排出。
燃油系统负责燃油的供给和喷射，润滑系统为发动机提供润滑油，冷却系统则对发动机进行散热。
二、工作原理卡特柴油发动机采用压燃式燃烧方式，工作原理可以概括为四个步骤：吸气、压缩、燃烧和排气。
1.吸气：活塞向下运动时，气缸内形成负压，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸，充满气缸。
2.压缩：活塞向上运动时，压缩气缸内的空气，使其压力和温度升高，形成高压、高温的压缩空气。
3.燃烧：燃油喷射系统将燃油喷入气缸，与压缩空气混合后，由于高温和高压的作用，燃油迅速燃烧，释放出热能。
4.排气：活塞再次向下运动，废气通过排气门排出气缸，完成一个工作循环。
三、技术特点1.高效能：卡特柴油发动机采用先进的燃烧室设计和注射喷油技术，使燃油充分燃烧，热能利用率高，功率输出大。
2.可靠性：发动机采用高强度、耐磨损材料制造，具有良好的物理和化学性能，保证了发动机的可靠性和耐用性。
3.维修简便：发动机的零部件采用模块化设计，拆装方便快捷，便于检修和更换零部件。
4.环保节能：卡特柴油发动机采用先进的排气净化技术和燃油经济性技术，能够有效降低废气排放和燃油消耗，符合环保和节能要求。
5.适应性广泛：卡特柴油发动机系列多样，功率范围广，适用于不同的工农业领域和应用场景。
卡特彼勒发电机组设计应用指南
参考资料为卡特彼勒如下安装应用手册： Cooling Systems........................................................................LEBW4978 Diesel Engine Control Systems................................................LEBW4981 Diesel Fuels & Diesel Fuel Systems.........................................LEBW4976 EMCP 3.1, 3.2, 3.3 Generator Set Control..................................LEBE5255 EP Applications, Engine & Generator Sizing............................LEBE5294 Engine Room Ventilation...........................................................LEBW4971 Exhaust Systems.......................................................................LEBW4970 Factory Testing..........................................................................LEBW4989 Generator Systems....................................................................LEBW4993 Lubrication Systems..................................................................LEBW4957 Mounting.....................................................................................LEBW4974 Noise...........................................................................................LEBW4973 Starting Systems........................................................................LEBW4980 Vibration......................................................................................LEBW4972
2024年cat发动机培训教程
CAT发动机培训教程引言CAT发动机是全球知名的重型机械设备制造商卡特彼勒公司生产的高质量、高性能的发动机。
CAT发动机以其卓越的性能、可靠性和耐用性而闻名于世，广泛应用于各种重型机械设备、船舶、发电设备等领域。
为了更好地满足用户的需求，本教程旨在为CAT发动机用户提供全面、系统的培训，帮助用户更好地了解、使用和维护CAT发动机。
第一章：CAT发动机概述1.1CAT发动机的发展历程CAT发动机自诞生以来，历经数十年的发展，不断进行技术革新和产品升级。
从最早的四冲程柴油机，到现代的电子控制燃油喷射系统，CAT发动机始终保持着行业领先地位。
1.2CAT发动机的系列产品CAT发动机拥有丰富的产品线，包括小型、中型和大型柴油机，功率范围广泛，可满足不同用户的需求。
主要产品系列有：（1）C系列：C4.4、C7.1、C13、C15等，适用于小型和中型机械设备。
（2）ACERT系列：ACERT技术是CAT发动机的核心技术之一，通过先进的燃烧优化和排放控制技术，实现高效、环保的动力输出。
（3）3400系列：3406E、3412E等，适用于大型机械设备、船舶和发电设备。
第二章：CAT发动机的工作原理与构造2.1工作原理CAT发动机是一种四冲程柴油机，其工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
通过这四个过程的循环往复，实现发动机的动力输出。
2.2发动机构造（1）气缸体：是发动机的主体部分，承担着承受高温、高压气体压力的重要任务。
（2）曲轴连杆机构：将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，实现动力输出。
（3）燃油系统：负责将燃油喷入气缸内，与空气混合后进行燃烧。
（4）冷却系统：通过循环水冷却发动机，保持发动机工作温度稳定。
（5）润滑系统：为发动机各运动部件提供润滑，降低磨损。
（6）电子控制系统：通过电子控制单元（ECU）对发动机各系统进行精确控制，实现高效、环保的动力输出。
第三章：CAT发动机的使用与维护3.1使用注意事项（1）确保发动机的运行环境符合要求，避免在高温、高湿、高海拔等恶劣环境下长时间运行。
CAT卡特彼勒柴油机培训
未燃烧时燃烧室内压力约为3.5~5Mpa 四冲程柴油机中三个冲程均不做功却耗功，仅一
个冲程做功，这就需要一定的惯性，因此使用飞
轮增加惯性，并且涡轮增压使带有一定压力的空 气压进燃烧室，间接的推动了曲轴运动。
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CAT机七大系统（动力传递系1）
1、动力传递系
柴油机进排气门主要依靠凸轮轴的运动而工 作，凸轮轴如果磨损，则不可修复。不易察觉的
中不断被氧化变质，生成酸性氧化物质和沥清等。氧化变质的机油色泽暗黑、发稠、酸
性大，并在油中析出沉淀。它会引起滤清器的堵塞、活塞环的粘结以及环与活塞的过热。 因此，要求机油有一定的抗氧化性。热氧化安定性好的机油，使用期限长、损耗小。
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CAT机七大系统（润滑系统2）
燃油泵注射轨道 摇臂轴供油
润滑系统作用： １、润滑（建立油膜） ２、冷却３、清洁 ４、保护 给活塞等提供冷却 给喷油泵提供冷却和液 压动力 给打气泵冷却 给齿轮室冷却润滑
活塞冷却喷嘴每分钟喷出大量机油对活塞 进行冷却，尤其是第一道活塞环，活塞冷 却喷嘴将机油喷入冷却槽内非常精确的将 第一道活塞环冷却至２４０度左右，因此 冷却喷嘴不可轻易动。
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CAT机七大系统（润滑系统2）
流入高水温 保护阀 机油进入 高水温保护阀动作 后，产生的压力油
形成通路
远控正常停车， 三通内动作此管 与2#管通路机油 保护阀动作，停 车
进入机油保护阀将阀机油进入形成通路保护阀高水温保护阀动作后产生的压力油远控正常停车三通内动作此管与2管通路机油保护阀动作停车车1818顶开2压力油流入机油保护阀断机油停车当机油压力建立后此管产生压力顶住发动机起动阀cat机七大系统润滑系统21919水箱进水口895cat机七大系统冷却系统3水箱压力为1
卡特彼勒发动机操作与保养培训
冷却系统的保养要点
• 每天检查冷却液位，需要时加冷却液 • 每250小时检查冷却液中的防锈剂浓
度，需要时补充防锈剂 • 每3000小时清洗整个冷却系统，并更
换新的冷却液
典型的卡特彼勒润滑系统
润滑系统的作用
冷却液温度
电子调速器
去泵喷嘴 的信号
燃油 喷射 控制
转速/正时信 号注释器
第一缸上止点
转速/正时齿轮
停车
电子 调速器
要求 转速
扭矩 控制
涡轮增压器出口 涡轮增压器进口 大气压力传感器
转速控制回路
发动机 控制逻辑
发动机转速
油门
转速/正时传感器
降功率
3408/3412 散热器式冷却系统
1. 涡轮增压器 2. 后冷器 3. 节温器 4. 发动机冷却液出口 5. 散热器 6. 油冷器水出口 7. 机油冷却器 8. 到后冷器的水管 9. 油冷器水进口 10. 水泵 11. 水泵进水口 12. 散热器旁通管路
飞轮
喷油嘴
预燃式喷油嘴
直喷式喷油嘴
泵喷嘴
燃油系统保养要点
• 每周放出油水分离器中的水，给 燃油箱加满燃油；起动发动机后 检查燃油压力是否正常。
• 每年从燃油箱中放出水和沉淀物， 更换燃油滤清器；起动发动机后 检查燃油压力是否正常；发动机 停止运行后给燃油箱加满燃油。
燃油系统的保养要点
• 每250小时从燃油箱中放出水和沉淀物 • 每250小时清洗柴油粗滤清器 • 每250小时更换柴油细滤清器
3%~6%
防冻剂的作用
• 提高冷却液沸点 • 降低冷却液冰点（防冻作用） • 抑制气泡产生
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数据中心对发电机组要求
数据中心对发电机组要求
数据中心等级
发电机运行时间
功率考虑
推荐的方式
一级数据中心
二级数据中心
每年有限的连续 运行时间
每年有限的连续 运行时间
备用功率
备用功率
备用
备用
三级数据中心
四级数据中心
按连续运行考虑
按连续运行考虑
持续功率或主用 功率X70%
持续功率或主用 功率X70%
持续
= 755 ekW
数据中心对发电机组要求
数据中心行业等级的标准是由Uptime Institute（正常运行时间协会）定义的， 该体系划分为一级、二级、三级、四级，等级越高对应的可靠性越高。等级越高 对应的可靠性越高。高等级数据中心对可靠性的要求兼容了所有比它低的等级的 可靠性要求。 一级数据中心：基本型，它采用单一的路径，没有冗余的部件。 二级数据中心：冗余组件型，具有冗余组件，但采用单一路径。 三级数据中心：并发可维护型，具有多条路径，但只有一条在用路径。 四级数据中心：容错型，具有多条在用路径，提供最强的容错能力。
(95%效率)
发动机 ENGINE 发电机 855 ekw 远置水箱 100 ekW
1000KW发动机工作在900KW。
配电
1000 BkW
1000 BkW*
净输出功率 755 ekW*
(Operating at 900 BkW)
铭牌功率
–
(电风扇功率)
=
净输出功率
(855 ekw)
–
(100 ekW)
议题
2、卡特彼勒的技术优势
不同品牌发动机参数比较
各品牌持续功率对比 品牌 发电机组型号 DFLC DFLE DQKB 康明斯 DQKC DQKD DQKH 发动机型号 KTA50 Series KTA50 Series QSK60 Series QSK60 Series QSK60 Series QSK60 Series 发动机排 量 50 60 60 60 60 60
柴油发电机组数据中心应用
1
议题
1、柴油发电机组功率标定
发电机组的功率标定
发动机功率标定依据是机械强度、热负荷强度、疲劳寿命 同一台发电机组按照负荷率和使用时间的长短可以标 定成不同的功率。 GB2820-2009等同于国际标准ISO8528，根据使用要 求分为四种功率
1、ESP 紧急备用功率 2、LTP 限时运行功率 3、PRP基本功率 4、COP持续功率
78
37 49 49 65 65 65
2660
840 1200 1280 1600 1760 1800
3325
1050 1500 1600 1104 1440 1520 1600
3000
1000 1362 .5 1380 1800 1900 2000
发电机组的功率标定
发电机组的功率标定
发电机组的功率标定
发电机组的功率标定
各种标定功率汇总
功率种类 ESP紧急备用功率 LTP限时运行功率 PRP基本功率
负载种类 变动负载 恒定负载 变动负载 100%
负载率 70%@24小时 70%@24小时
年使用时间 200小时 500小时 不限
COP持续功率
风扇功率 100 BkW (95%效率)
发动机
1000 BkW
发电机 855 ekW
净输出功率 855 ekW*
[(发动机功率) – (机械风扇功率)] * 发电机效率 = 机组铭牌功率=净输出功率 [(1000 BkW) – (100 BkW)] * 95% = “855 ekW”
分体电驱动水箱 机组铭牌功率855 ekW
1000 1100 1350 1500 1600 NA
DQLB
MGS1000HV MGS1200HV 三菱高 压 MGS1400HV MGS1500HV MGS2000HV MGS2500HV
QSK78 Series
S12H-PTA-S S12R-PTA-S S12R-PTA2-S S16R-PTA-S S16R-PTA2-S S16R-PTAA2
2000
748 904 NA 1232 NA NA
2500
935 1130 NA 1540 NA NA
不同品牌发动机参数比较
50Hz
各品牌持续功率对比 Standby 品牌 发电机组型号 3512-1250F 3512-1400F 3512B-1500F 3512B-1600F 3512B-1750F 卡特彼勒 3512B-1875F 3516-2000F 3516B-2250F 3516B-2500F C175-3000F C175-3100F 发动机型号 3512 3512 3512B 3512B 3512B 3512B 3516 3516B 3516B C175-16 C175-16 发动机排 量 51 51 51 51 58 58 69 69 78 84 84 kW 1000 1120 1200 1280 1400 1500 1600 1800 2000 2400 2480 KVA 1250 1400 1500 1600 1750 1875 2000 2250 2500 3000 3100 kW 920 1020 1088 1200 1280 1360 1460 1600 1820 2180 2260 Prime KVA 1150 1275 1360 1500 1600 1700 1825 2000 2275 2725 2825 Continuous kW 800 964.8 NA 1056 NA 1200 1280 1400 1600 2000 2080 KVA 1000 1206 NA 1320 NA 1500 1600 1750 2000 2500 2600
50Hz
Standby kW 1120 1290 1500 1650 1800 2000 KVA 1400 1613 1875 2063 2250 2500 kW
50Hz
Prime KVA 1250 1375 1688 1875 2000 NA
50Hz
Continuous kW NA NA 1200 1200 1320 NA KVA NA NA 1500 1500 1650 NA
恒定负载
100%
不限
持续功率COP是机组最基本的能力，其他功率是在此基础上的强化功率，通过限制 使用时间，和平均负载，降低寿命和可靠性来提高最大的功率。 运动员：靠药物作用（激素）可以取得更好的成绩，但不是真实的水平。 发动机：进一步强化可以短时间发出更大的功率，但长时间运行的功率不变。
发动机直接驱动水箱 机组铭牌功率 855 ekW
持续
推荐的功率选择的最低标准
原因：机组功率从紧急备用-限时功率-基本功率-持续功率，可靠性增加。 但是经济性降低，如果平衡可靠和经济性？？？？ 发电机组可靠的运行需满足以下条件： 发电机的备用功率≥负载总功率。 发电机组可连续运行的功率≥平均负载率。 发电机允许的年运行时间≥负载使用时间。
其中发电机组连续运行的功率选择方式，满足COP和PRP计算值的其一即可。 计算值： 以COP方式，铭牌的COP(持续功率)≥平均负载率。 以PRP方式，铭牌的PRP（基本功率）X70% ≥平均负载率。 两种方式只需满足一种即可，可选最经济的。