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柴油发电机起动系统的型号含义和通用技术条件 |
摘要：柴油发电机起动机的核心知识可以从型号含义、工作原理和启动通用条件三个维度来系统掌握，其意义远不止于“会换个零件”，它直接关系到设备的可靠性、维修的经济性以及操作的安全性。掌握这些起动机常识，能让维修和操作人员实现“听声音知故障、看型号知能力、按规程保寿命”，从依赖经验的被动维修，转向基于原理的主动预防。
一、起动机的型号含义
起动机通常安装在柴油机飞轮壳的侧面或前端面。外观是一个金属外壳的圆柱体，长度约15-30厘米。常见的柴油机起动机涂有黑色或深绿色漆，如图1、图2所示。其型号通常遵循QC/T 73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法》标准，一般由5个部分组成。各部分的含义和解读方法如下：
1、产品代号
由两个或三个字母组成，代表起动机的类型：
（1）代号QD：普通起动机，最常见的类型，如QD142表示一款12V的普通起动机。
（2）代号QDJ：减速起动机，内部带有减速齿轮，体积小、扭矩大，效率更高。
（3）代号QDY：永磁起动机，使用永磁体作为磁场，结构更简单、轻便。
2、电压等级代号
用一位数字表示起动机的额定工作电压，绝大多数柴油发电机，尤其是中大功率发电机组，使用的是24V电压系统。
（1）代号“1”：起动机电压为12V。
（2）代号“2”：起动机电压为24V。
3、功率等级代号
用一位数字表示起动机的功率范围。不同类型的起动机，其代号对应的功率略有不同。
表1 普通起动机的功率常见对应关系
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代号
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功率范围(kW)
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代号
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功率范围(kW)
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1
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≤1
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6
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>5~6
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2
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>1~2
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7
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>6~7
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3
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>2~3
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8
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>7~8
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4
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>3~4
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9
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>8
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5
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>4~5
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/
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/
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注意：减速起动机和永磁起动机的功率等级代号含义与此表可能不同，具体需查阅对应厂家的说明。
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4、设计序号
由1-2位数字组成，代表产品设计的先后顺序，数字越大通常意味着设计越新。
5、变型代号
在基本型号上进行微小改动（如安装尺寸、接口变化）时，用大写字母A、B、C……表示，顺序代表变型的先后顺序。
6、实际举例
根据以上规则，我们可以轻松解读几个常见型号：
（1）QDJ156：这是一个减速起动机(“QDJ”)；其电压为12V(“1”)；功率为4-5kW(“5”对应功率等级代号)；“6”是设计序号。
（2）QD124：这是一个普通起动机(“QD”)；其电压为12V(“1”)；功率为1-2kW(“2”)；“4”是设计序号。
（3）QD268：这是一个普通起动机(“QD”)；其电压为24V(“2”)；“68”是设计序号。这款起动机常见于FL912/913等型号的柴油机，最大输出功率为4.8kW。
（4）ST700/ST710：这是一种常见的工业起动机型号，并不完全遵循QC/T 73标准。如ST710是24V、最大功率11kW的起动机，通常带有电磁开关和单向离合器，适用于大型柴油发动机。
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图1 柴油机起动机外观主视图 |
图2 起动机外观左右二等角轴测图 |
二、启动系统的组成与工作原理
1、启动系统的组成
柴油发电机的启动系统主要由起动机、蓄电池、充电机、调节器、照明设备、各种仪表和信号装置等组成，如图3所示。起动机一般包括直流电动机、传动机构、操纵机构三大部分。其中直流电动机所起的主要作用是产生柴油发电机起动时所需要的电磁转矩，有了电磁转矩，起动机才能转动。
传动机构所起的主要作用是在启动柴油发电机时使驱动齿轮与飞轮齿圈能够相互啮合，将起动机的转矩传递给柴油发电机曲轴，带动曲轴转动，启动柴油发电机，并在柴油发电机启动后又能使驱动齿轮与飞轮自动分开；操纵机构就是常说的的电磁开关，所起的主要作用是用来接通或断开电动机与电瓶间的电路，控制起动机的运转。
2、启动系统工作过程
工作原理如图4所示。当电钥匙（电锁）拨向“右”位并按下启动按钮时，起动机的电磁铁线圈接通，电磁开关吸合，蓄电池的正极通过起动机的定子和转子绕组与蓄电池的负极构成回路。在电磁开关吸合时，起动机的齿轮即被推出，与柴油发电机启动齿圈啮合，带动曲轴旋转而使柴油发电机启动。
柴油发电机启动后，应立即将电钥匙拨向''左”位，切断启动控制回路的电源，与此同时，硅整流充电机的正极通过电流表，一路通过电钥匙和硅整流发电机的调节器，经硅整流发电机的磁场回到硅整流发电机的负极；另一路经蓄电池131的正极，再通过蓄电池和起动机的负极，回到硅整流充电机的负极，构成充电回路。当柴油发电机达到1000r/min以上时，硅整流充电机与调节器配合工作，开始向蓄电池充电，并由电流表显示出充电电流的大小。
柴油发电机停车后，由于硅整流发电机调节器内无截流装置，应将电路钥匙拨到中间位置，这样能切断蓄电池与硅整流发电机励磁绕组的回路，防止蓄电池的电流倒流至硅整流发电机的励磁绕组。
3、直流电动机构成及作用
直流电动机主要构成部分包括电枢（转子）、磁极（定子）、换向器和电刷等部件。
（1）电枢的作用是产生电磁转矩，他是直流电动机的转动部分，电枢主要由铁芯、电枢绕组、电枢轴和换向器组成。
（2）磁极就是常说的定子，他的作用是产生磁场，主要包括励磁绕组、磁极和壳体三部分。磁极一般采用低碳钢制成极掌形状，用埋头螺钉紧固在电机壳上。电机的磁极一般有4个，相对交错安装在电机的壳体内。
（3）励磁绕组的4个线圈有不同的接法，有串联式、混联式等，串联式是相互串联后再与电枢绕组串联，混联式是指两两相串后再并联，再与电枢绕组串联。
（4）换向器的主要作用是将电流引入电枢绕组，并使不同磁极下导线中的电流方向保持不变。换向器由铜片和云母片相间叠压而成，铜片与铜片之间、铜片与电枢轴之间均是绝缘，铜片连接电枢绕组，采用夹固加焊方式连接。换向器连接磁场绕组与电枢绕组是通过电刷来完成的。
（5）起动机的端盖内装有4个电刷架、电刷及电刷弹簧，其中两个是搭铁电刷，其利用与端盖相通的电刷架搭铁，另外两个是绝缘电刷，其电刷架则与端盖绝缘，绝缘电刷的引线与励磁绕组的一个端头相连接。
4、直流电动机的原理及特性
通电导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动，电枢通电后在磁场中会产生电磁转矩Ｍ，并在电磁转矩Ｍ作用下产生转动，直流电机在工作时，其功率是如何计算的呢？
串励式电动机的功率P可用以下公式表示：
P= M.n/9550
其中，M表示电枢轴上的力矩，单位Nm；n表示电枢转速，单位r/min。
完全制动时，相当于起动机刚接通的瞬间，n=0，电枢电流最大,转矩也达到最大值（称为制动转矩），但输出功率为0。
起动机空转时电流最小（称为空载电流），转速达到最大值（称为空载转速）输出功率也为0。在完全制动（n=0）和空转（M=0）两种情况下，起动机的功率都等于0。因为起动机工作时间很短，可以允许在最大功率下工作，所以把起动机的最大输出功率称为起动机的额定功率。在电流接近制动电流的一半时起动机功率最大，这是的最大功率也就是起动机的额定功率。
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图3 起动机的结构与电气示意图
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图4 柴油机起动机的工作原理框图
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三、起动机的启动通用条件
柴油发电机起动机的启动通用要求，可以从启动前、启动中和启动后三个阶段来掌握，主要参考表1中规定。
1、为何要空载启动？
柴油机带负荷启动时，阻力矩巨大，会使启动电流瞬间飙升，远超正常值。这不仅会严重冲击起动机和蓄电池，还容易在气缸内形成裂纹或拉伤缸体。
2、特殊环境（低温启动）
当环境温度较低（如低于10℃）时，机油的粘度会增加，导致启动阻力变大。此时，必须采取辅助措施，比如：
（1）开启进气预热装置。
（2）加注冷启动液。
（3）利用发电机组自带的缸套水加热器，保持发动机本体温度。
3、启动条件（技术参数）
为了让起动机顺利工作，柴油机本身需要满足两个基本技术条件：
（1）启动转矩：必须足够克服气缸内的压缩阻力以及各部件之间的摩擦阻力。
（2）启动转速：柴油机的曲轴需要达到一定的转速（通常在150～300转/分钟之间），气缸内才能形成足够压力和温度点燃混合气。
表2 柴油发电机起动机启动通用要求一览
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阶段
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核心要求与操作
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关键参数与目的
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启动前检查
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1.安全检查：空载启动，检查周围环境，确保人员安全。
2.系统检查：检查蓄电池电压（12V/24V系统）及接线、燃油/机油/冷却液液位、传动皮带与紧固件。 3.强制手动盘车：用工具转动曲轴1-3圈，确认无机械卡滞。 4.预润滑：对于大型发电机组，启动预供油泵，使机油压力达到0.1MPa(约1kg/cm²)以上。 |
蓄电池：电压正常，接线牢固。
盘车：检查气缸是否进水、内部有无卡滞，是防止严重机械事故的关键。 预润滑：防止启动瞬间“干磨”，保护增压器和轴承。 |
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启动操作
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1.单次时长：启动马达的单次连续工作时间严禁超过10秒。
2.间隔冷却：若首次启动失败，必须等待至少2分钟再进行下一次尝试。 3.失败次数：连续3次启动失败，应立即停止，排查故障。 4.启动后操作：柴油机一旦成功着火，手指必须立即松开启动按钮，防止启动齿轮打齿。 |
时长：保护启动马达线圈和蓄电池，防止过热烧毁。
间隔：给启动马达和蓄电池足够的冷却和恢复时间。 3次限制：避免故障排查前盲目尝试导致损坏扩大。 |
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启动后监控
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1.检查油压：启动后15秒内，机油压力表必须显示读数（怠速时通常不低于0.05-0.1MPa）。
2.怠速暖机：在750r/min左右的怠速下，空载运转3-5分钟。 3.逐步升速加载：待水温、油温升至60℃-70℃后，再缓慢增加转速和负载。 |
油压：是润滑系统建立的标志，无油压必须立即停机。
暖机：使机油充分润滑、发动机各部件均匀受热，避免拉缸或增压器损坏。 |
总结：
理解起动机的工作原理和型号含义以及遵循通用要求，就是为了保护起动机，并确保柴油发电机组整个启动过程的安全与顺利。步骤包括启动前，要检查盘车预润滑；启动时，需空载、限时、间隔足；启动后，则应查油压、怠速暖机再加速。其中，理解24V系统比12V系统电流更小、线路更安全，有助于为更大排量的柴油机合理配置电压。更换起动机时，能按型号代号（如QD274→QD284）选择功率或扭矩升级的型号，而非盲目乱换。
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