摘要： 柴油发电机组由原动机（柴油机）与同步发电机两大部分组成，两者的故障都会影响机组的正常供电。本文按发电机不能发电、输出电压太低、输出电压太高、输出电压不稳、三相电压不平衡、绝缘电阻降低、励磁绕组接地以及空载正常接负载后立即跳闸八类常见故障，逐项说明其故障现象、故障原因与处理方法，为机组运行维护与故障排查提供参考。
一、原动机（柴油机）常见故障
1. 柴油机不能启动
（1）故障现象
启动机带动曲轴转动，但柴油机不能着火运转；或启动机不转、转动无力，曲轴无法达到启动转速。
（2）故障原因
① 燃油系统原因
燃油箱无油或油路堵塞、燃油滤清器堵塞、油路中有空气、输油泵不工作、喷油泵供油量不足或喷油器堵塞卡滞，都会使气缸内得不到足够的燃油。
② 进气系统原因
空气滤清器严重堵塞、进气管路被异物遮挡，使进气量不足，压缩终了的空气量不能满足燃烧需要。
③ 压缩压力不足
活塞环与缸套磨损、气门密封不严、气缸垫破损，使压缩压力低于规定值，压缩终了温度达不到着火要求。
④ 启动系统原因
蓄电池电压不足、起动机故障、启动线路接触不良，使启动转速过低，无法达到启动临界转速。
⑤ 环境温度过低
寒冷环境下机油粘度增大、蓄电池容量下降、压缩终了温度偏低，使启动困难。
（3）处理方法
① 检查燃油系统
确认油箱油量、油路畅通、滤清器状态与油路排气情况，检查输油泵与喷油泵工作是否正常，必要时清洗或更换滤清器，排除油路空气。
② 检查进气系统
检查空气滤清器与进气管路，清理堵塞物或更换滤芯。
③ 测量压缩压力
用气缸压力表逐缸测量压缩压力，若低于标准值，应检查活塞环、气门与气缸垫的密封情况并修复。
④ 检查启动系统
测量蓄电池电压与启动线路接触电阻，必要时充电或更换蓄电池，检修起动机与线路。
⑤ 低温启动措施
寒冷环境下应使用符合季节要求的机油、加装水套加热器或采取预热措施，提高启动成功率。
2. 柴油机功率不足
（1）故障现象
柴油机运转后带载能力下降，转速随负载增加明显下降，排气冒黑烟或白烟，机组输出功率达不到额定值。
（2）故障原因
① 燃油供给不足
燃油滤清器堵塞、输油泵供油能力下降、喷油泵柱塞或出油阀磨损、喷油器雾化不良，使循环供油量减少或雾化质量变差。
② 进气量不足
空气滤清器堵塞、增压器工作不良、进气管路漏气，使充气效率下降。
③ 供油或配气正时偏差
供油提前角过大或过小、配气相位失准，使燃烧过程偏离最佳相位。
④ 压缩压力下降
气缸、活塞环或气门密封不良，使压缩终了压力与温度不足。
⑤ 排气背压过大
排气管或消声器堵塞，使废气排出不畅，残余废气增多。
（3）处理方法
① 检查燃油系统
检查滤清器、输油泵、喷油泵与喷油器的技术状态，清洗或更换失效件，必要时在试验台上校验喷油泵与喷油器。
② 检查进气系统
清理或更换空气滤清器，检查增压器与进气管路的密封性。
③ 复核正时
按机型要求检查供油提前角与配气相位，偏差超限时应重新调整。
④ 测量压缩压力
测量各缸压缩压力并对比，偏差过大时应拆检活塞环、气门与气缸垫。
⑤ 检查排气系统
检查排气管与消声器是否堵塞，必要时清理积碳或更换部件。
3. 柴油机运转不稳（游车）
（1）故障现象
柴油机转速忽高忽低，不能稳定在规定的范围内，俗称“喘气”或“游车”，严重时会导致机组输出功率和电压波动。
（2）故障原因
① 调速系统原因
调速拉杆卡涩、调速弹簧变形或安装不当、调速器内部机件磨损、连接点间隙过大，使调速器动作滞后或调节幅度过大。
② 燃油系统原因
油路中有水或空气、各缸供油不均匀，使实际循环供油量不稳定。
③ 机械状态原因
凸轮轴轴向间隙过大、柱塞弹簧座装反等，干扰调速器正常工作。
（3）处理方法
① 检查调速系统
检查调速拉杆是否卡涩、调速弹簧是否变形、各连接点是否松旷，磨损件应更换，间隙不当的应调整。
② 排除油路空气与水分
排放油路中的空气与水分，检查各缸供油均匀性。
③ 检查机械状态
检查凸轮轴轴向间隙与柱塞弹簧座安装方向，确认符合机型要求。
4. 柴油机排气烟色异常
（1）故障现象
排气冒黑烟、蓝烟或浓白烟，分别对应不同的故障性质。
（2）故障原因
① 冒黑烟
混合气过浓、燃烧不完全，多与空气滤清器堵塞、供油量过大、喷油雾化不良或增压器工作不良有关。
② 冒蓝烟
机油进入燃烧室参与燃烧，多与气缸与活塞间隙过大、气门与气门导管间隙过大或机油加注过多有关。
③ 冒浓白烟
废气中水分过多，多与柴油含水或冷却水进入气缸有关。
（3）处理方法
① 冒黑烟
检查空气滤清器、供油量与喷油器雾化状态，必要时清洗或更换相关部件。
② 冒蓝烟
检查气缸与活塞间隙、气门与气门导管间隙及机油液位，必要时更换活塞环或气门导管。
③ 冒浓白烟
检查柴油中是否含水、冷却液液位是否异常下降、气缸垫或缸套是否破损，查明原因后处理。
5. 柴油机温度过高
（1）故障现象
机油温度或冷却水温度超过正常范围，严重时出现水温报警或机组降功率运行。
（2）故障原因
① 冷却系统原因
冷却液不足、散热器堵塞、水泵故障、节温器失效、风扇传动带打滑，使散热能力下降。
② 润滑系统原因
机油不足、机油变质、机油冷却器堵塞，使机油带走热量的能力下降。
③ 负荷与燃烧原因
长期超负荷运行、供油时间过迟、后燃严重，使热负荷增加。
（3）处理方法
① 检查冷却系统
补充冷却液、清理散热器、检查水泵与节温器、调整风扇传动带张力。
② 检查润滑系统
检查机油液位与品质，必要时更换机油并清洗机油冷却器。
③ 检查负荷与供油正时
确认机组未长期超负荷运行，检查供油提前角是否过迟并调整。
6. 柴油机异常噪声
（1）故障现象
运转中出现敲击声、铛铛声、嚓嚓声或喝喝声，与正常运转声音明显不同。
（2）故障原因
① 燃烧噪声
供油提前角过大、供油量不均、喷油压力过高或柴油质量差，使燃烧粗暴，产生敲缸声。
② 空气动力噪声
排气管法兰漏气、气缸垫破裂、气门密封不严或活塞环与缸套密封不严，产生相应节奏的异常声。
③ 机械噪声
主轴承或连杆轴承间隙过大、活塞与缸套间隙过大、气门间隙过大、齿轮啮合间隙增大。
④ 运动件松脱损坏
气门碰活塞、气门弹簧断裂、摇臂轴烧损、齿轮断齿、飞轮或风扇松动等。
（3）处理方法
① 燃烧噪声
检查供油提前角与各缸供油均匀性，检查喷油器雾化质量与柴油品质。
② 空气动力噪声
检查排气管法兰垫片、气缸垫、气门密封与活塞环密封状态。
③ 机械噪声
检查各轴承间隙、活塞与缸套间隙、气门间隙与齿轮啮合间隙，必要时更换磨损件。
④ 运动件松脱损坏
停机检查相关运动件，更换断裂或损坏的零件，紧固松动的连接件。
7. 柴油机机油压力异常
（1）故障现象
机油压力过低、过高或波动，触发报警或保护停机。
（2）故障原因
① 压力过低
机油不足、机油泵磨损、限压阀卡滞、机油滤清器堵塞、轴瓦间隙过大。
② 压力过高
机油粘度过大、限压阀卡滞在关闭位置、油道堵塞。
③ 压力波动
限压阀柱塞卡滞、滤清器堵塞导致旁通阀频繁开启、机油泵吸入空气、油管内杂质移动。
（3）处理方法
① 压力过低
检查机油液位与品质、机油泵与限压阀状态、滤清器与轴瓦间隙。
② 压力过高
检查机油牌号是否合适、限压阀动作是否灵活、油道是否畅通。
③ 压力波动
按压力波动的排查顺序检查液位与品质、限压阀、滤清器、吸油管路与传感器。
8. 柴油机“飞车”
（1）故障现象
柴油机转速突然升高且无法控制，超过最高额定转速，伴随剧烈振动与异常声响。
（2）故障原因
① 调速器失效
调速器内部机件卡滞或损坏，无法切断供油。
② 喷油泵故障
喷油泵齿杆卡死在大供油位置，或柱塞弹簧断裂造成供油失控。
③ 机油进入燃烧室
活塞环与缸套严重磨损使机油窜入燃烧室参与燃烧，转速升高后机油供给增加，形成正反馈。
（3）处理方法
① 立即采取紧急措施
迅速将加速踏板置于“闭车”位置，将泵杆拉回，扳动减压手柄减压，关闭进气阀门，或用座垫等物堵住进气管道，松开各缸高压油管紧固螺母，使柴油机熄火。
② 停机后检查
停机后检查调速器与喷油泵的技术状态，更换损坏件；检查活塞环与缸套磨损情况，必要时更换。
二、同步发电机常见故障
1. 发电机不能发电
同步发电机的电路连接在于定子（电枢）和转子（励磁）两大部分，以及如何将发出的电输送给负载或电网，如图1所示。
（1）故障现象
柴油发电机组运转后，发电机转速达到额定转速时，将交流励磁机定子励磁回路开关闭合，调压电位器调至升高方向到最大值时，发电机无输出电压或输出电压很低。
（2）故障原因
① 发电机铁芯剩磁消失或太弱
新装柴油发电机组受长途运输颠振或发电机放置太久，发电机铁芯剩磁消失或剩磁减弱，造成发电机剩磁电压消失或小于正常的剩磁电压值，即剩磁线电压小于10V，剩磁相电压小于6V。由于同步发电机定、转子及交流励磁机的定、转子铁芯通常采用1～1.5mm厚的硅钢片冲制叠成，励磁后受到振动，剩磁就容易消失或减弱。
② 励磁回路接线错误
检修发电机时，工作不慎把励磁绕组的极性接反，通电后使励磁绕组电流产生的磁场与剩磁方向相反而抵消，造成剩磁消失。此外，在检修时，测量励磁绕组的直流电阻或试验自动电压调节器AVR对励磁绕组通直流电流时，没有注意其极性，也会造成铁芯剩磁消失。
③ 励磁回路电路不通
发电机励磁回路中电气接触不良或各电气元件接线头松脱，引线断线，造成电路中断，发电机励磁绕组无励磁电流。
④ 旋转整流器直流侧的电路中断
由于旋转整流器直流侧的电路中断，因此，交流励磁机经旋转整流器整流后，给励磁绕组提供的励磁电流不能送入励磁绕组，造成交流同步发电机不能发电。
⑤ 交流励磁机故障无输出电压
交流励磁机故障发不出电压，使交流同步发电机的励磁绕组无励磁电流。
⑥ 发电机励磁绕组断线或接地
造成发电机无励磁电流或励磁电流极小。
（3）处理方法
① 发电机铁芯剩磁消失时，应进行充磁处理。其充磁方法为：对于自励式发电机，通常用外加蓄电池或干电池，利用其正负极线往励磁绕组的引出端短时间接通通电即可，但一定要认清直流电源与励磁绕组的极性，即将直流电源的正极接励磁绕组的正极，直流电源的负极接励磁绕组的负极。如果柴油发电机组控制面板上备有充磁电路时，应将钮子开关扳向“充磁”位置，即可向交流励磁机充磁。对于三次谐波励磁的发电机，当空载起励电压建立不起来时，也可用直流电源进行充磁。
② 励磁回路接线错误，查找后予以纠正。
③ 用万用表欧姆挡查找励磁回路断线处，并予以接通；接触不良的故障处，用细砂布打磨表面氧化层，松脱的接线螺栓螺母应将其紧固。
④ 励磁绕组的接地与断线故障，可用500V兆欧表（摇表）检查绕组的对地绝缘，找出接地点，用万用表找出断线处，并予以修复。
2. 发电机输出电压太低
（1）故障现象
在额定转速下，磁场变阻器已调向“电压上升”的最大位置，柴油发电机组空载时，电压整定不到1.05倍额定电压，表明发电机输出电压太低，并联、并网或功率转移时会遇到困难。电压输出如图2所示。
（2）故障原因
① 原动机（柴油机）的转速太低，使发电机定子绕组感应的电势太低。
② 定子绕组接线错误，感应电势低，甚至三相不平衡。
③ 励磁绕组接线错误，至少有个别相邻磁极极性未接成N、S，严重削弱电机励磁磁场，使发电机感应电压低。
④ 励磁绕组匝间短路，使电机励磁磁势削弱，发电机感应电压低。
⑤ 励磁机发出的电压太低。
（3）处理方法
① 迅速调整同步发电机的原动机转速，使其达到额定值。
② 按图纸规定更正定子接线。
③ 对于励磁绕组接线错误，可用自测法或用南北磁针来鉴别错误极性并更正接线。
④ 对于励磁绕组匝间短路，首先测量单个绕组的交流阻抗，若相差一倍以上，则应怀疑阻抗小的绕组有短路，应进一步对单个绕组进行短路试验。
⑤ 对于励磁机电压太低，按上述各条进行检查和处理。
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图1 发电机电路连接图 |
图2 发电机输出电压示意图 |
3. 发电机输出电压太高
（1）故障现象
在额定转速下，磁场变阻器已调向“电压降低”的最小位置，柴油发电机组空载时，电压整定仍超过1.05倍额定电压，表明发电机输出电压太高。
（2）故障原因
① 发电机转速高而使其端电压过高。
② 分流电抗器的气隙过大。
③ 励磁机的磁场变阻器短路，致使变阻器调压失灵。
④ 柴油发电机组出现“飞车”事故。
（3）处理方法
① 当发电机转速过高时，应降低其原动机的转速。
② 改变分流电抗器的垫片厚度，以调整其气隙至规定值。
③ 当励磁机的磁场变阻器调压失灵时，应仔细找出短路故障点并予以消除。
④ 当柴油发电机组出现“飞车”事故时，应立即设法停机，然后按柴油机“飞车”故障处理。
4. 发电机输出电压不稳
（1）故障现象
柴油发电机组启动运行后，发电机空载或负载运行时电压（电流和频率）忽大忽小。
（2）故障原因
① 柴油机调速装置有故障，使柴油机供油量忽大忽小，造成柴油发电机组转速不稳定，使发电机输出电压和频率引起波动。
② 励磁电路中，电压调节整定电位器接触不良或接线松动，旋转整流器接线松动，使励磁电流忽大忽小，引起发电机输出电压不稳定。
③ 励磁绕组对地绝缘受损，电机运行时绕组时而发生接地现象使电压波动。
④ 自动电压调节器（AVR）励磁系统电路有故障，使AVR对励磁电流控制不稳定。
（3）处理方法
① 柴油发电机组转速不稳定，应检查柴油机的调速器调速主副弹簧是否变形；飞锤滚轮销孔和座架是否磨损松动；油泵齿轮和齿杆配合是否得当；飞锤张开和收拢的距离是否一致；调速器外壳孔与油泵后盖板是否松动；凸轮轴游动间隙是否过大。通过检查找出故障原因，磨损部件予以更换，间隙不当的机件予以调整，使调速器恢复正常。
② 如果励磁电流不稳定，引起发电机电压、电流不稳，应停机检查发电机励磁回路调节电位器和旋转整流器接线是否良好，确定后予以检修。
③ 用500V兆欧表查找交流同步发电机或交流励磁机励磁绕组对地绝缘受损情况以及其接地是否良好，并予修复。
④ 对励磁回路AVR电路故障，查明电路故障点，更换损坏的元器件。
5. 发电机三相电压不平衡
（1）故障现象
同步发电机输出的三相电压大小不相等。
（2）故障原因
① 定子的三相绕组或控制屏主开关中某一相或两相接线头（触头）接触不良。
② 定子的三相绕组某一相或两相断路或短路。
③ 外电路三相负载不平衡。
（3）处理方法
① 将松动的接线头拧紧，检查控制屏主开关三相触头接触情况，并用00号砂布擦净接触面，若损坏应予更换。
② 查明断路或短路处，予以消除。
③ 调整三相负载，使之基本达到平衡。
6. 发电机绝缘电阻降低
（1）故障现象
发电机在热稳定状态下绝缘电阻低于0.5MΩ，冷态下低于2MΩ。
（2）故障原因
① 柴油发电机组长期存放在潮湿的环境内或者在运输中电机绕组受潮。
② 进行维护清洁卫生时电机绕组绝缘碰伤或电机大修嵌线过程中绝缘受损。
③ 周围空气中的导电尘埃（例如冶金工业或煤炭工业区）或酸性蒸汽和碱性蒸汽（比如化学工业区）侵入电机中，腐蚀电机绝缘。
④ 发电机绕组绝缘自然老化。
（3）处理方法
发电机绝缘检测方法如图3、图4所示。
① 受潮的交流同步发电机必须进行干燥处理，否则使用时发电机可能会因绝缘损坏而烧毁，同时必须改善发电机存放环境的通风条件，要备有良好的通风设备。在寒冷季节，仓库内必须备有取暖设备，以保证仓库内温度不低于5℃，严禁附近的水滴入发电机内部。对于半导体励磁方式的发电机，测量励磁回路的绝缘电阻时，应将励磁装置脱开，或将每一个硅整流元件用导线加以短接，以防测量时被击穿。
干燥处理的具体做法为：将发电机定子绕组三相出线头直接短接，连接牢靠。将励磁回路中调压变阻器调至最大电阻位置，若阻值不够大，应再另串接一只电阻，以增加阻值，后将发电机启动，注意慢慢加速到额定转速，再缓慢调节励磁电流。根据发电机受潮情况来决定励磁电流大小，但是，定子绕组短路电流不得超过额定电流。利用此短路电流对发电机进行干燥。短路干燥的时间，视所通短路电流的大小和发电机受潮情况而定。
② 更换绝缘受损的绕组或槽绝缘。
③ 应改善交流同步发电机的周围环境或转移发电机的安装场所，使周围环境中不得有导电尘埃或酸、碱性蒸汽。
④ 如果交流同步发电机的绕组绝缘自然老化，则必须更换新的发电机或对发电机进行大修，更换绕组和绝缘材料。
7. 发电机励磁绕组接地
（1）故障现象
发电机输出端电压低，调节磁场变阻器后无效，而且柴油发电机组振动剧烈。
（2）故障原因
发电机转子励磁绕组接地是较为常见的故障之一。当转子励磁绕组一点接地时，由于励磁绕组与地之间尚未构成电气回路，因此，在故障点无电流通过，励磁回路仍保持正常，发电机仍可继续运行。如果转子励磁绕组发生两点接地故障后，此时部分励磁绕组被短路，励磁电流必然增大。若绕组被短路的匝数较多，就会使发电机主磁场的磁通大为减弱，造成发电机输出的无功功率显著下降。此外，由于转子励磁绕组被短路，发电机磁路的对称性被破坏，因此，发电机运行时产生剧烈振动，凸极式转子发电机尤为显著。
（3）处理方法
当柴油发电机组停机后，将旋转硅整流器与转子励磁绕组断开，用500V兆欧表（俗称摇表）测量励磁绕组对地的绝缘电阻进行检查，找出接地点，在励磁绕组线包与磁极间垫以新的绝缘材料，以加强相互间的绝缘。
8. 发电机空载正常，接负载后立即跳闸
（1）故障现象
柴油发电机组启动后，发电机端电压正常，但接通外电路后，负载自动空气开关立即跳闸。
（2）故障原因
① 外电路发生短路。
② 负载太重。
（3）处理方法
① 查明外电路的短路点，加以修复。
② 减轻负载，以减小发电机输出的负载电流。
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图3 发电机定子绕组绝缘电阻测量方法1 |
图4 发电机定子绕组绝缘电阻测量方法2 |
三、机组故障的排查顺序与协同判断
对于柴油发电机组，很多故障其实出在发动机的电控系统上。例如康明斯发电机组厂商都推出了自己的多品牌诊断工具。这类工具本质上是专用软件加连接线，可以读取发动机 ECU 的故障码，实时查看运行参数，甚至执行传感器校准、DPF 再生等操作。其原理如图5所示。
1. 先区分故障在柴油机侧还是发电机侧
（1）观察转速与电压的关系
若转速明显下降或波动而电压随之变化，故障多出在柴油机侧；若转速稳定而电压异常，故障多出在发电机侧。
（2）观察排烟与声音
排气烟色异常、异常噪声明显时，多指向柴油机侧的燃烧或机械故障。
（3）查看仪表与报警
机油压力、水温、排温等参数异常多指向柴油机侧；电压、电流、频率异常多指向发电机侧。
（4）区分判断的意义
先确定故障所在侧别，可避免在错误的系统上耗费排查时间。
2. 先检查易查项目再拆检复杂部件
（1）易查项目的范围
油位、液位、滤清器、接线、插接器、传动带张力等属于易查项目。
（2）检查顺序
应按从外到内、从易到难的顺序推进，先排除外部与简单原因，再考虑内部拆检。
（3）避免盲目拆检
若未排除易查项目即拆检内部部件，可能既未找到故障点，又因拆装引入新的问题。
3. 柴油机侧与发电机侧故障的相互影响
（1）柴油机故障引起的电气异常
转速不稳会引起电压与频率波动，供油不均会引起各缸做功差异，进而影响输出电压的稳定性。
（2）发电机故障引起的机械表现
励磁绕组两点接地会引起机组剧烈振动，三相不平衡会引起机组运行声音异常。
（3）协同判断的必要性
判断时应同时关注机械与电气两方面的表现，不可仅凭单一现象下结论。
4. 故障处理后的验证
（1）空载验证
处理完成后先空载运行，确认电压、频率、机油压力与水温等参数正常。
（2）带载验证
空载正常后逐步加载，确认机组在不同负载下均能稳定运行。
（3）记录归档
将故障现象、原因、处理措施与验证结果记录归档，为后续同类故障的判断提供参考。
图5 发电机故障诊断仪原理图
总结
本文按八类常见故障梳理了同步发电机的故障现象、原因与处理方法，并补充了原动机（柴油机）不能启动、功率不足、运转不稳、排气烟色异常、温度过高、异常噪声、机油压力异常与“飞车”八类常见故障。发电机不能发电多与剩磁消失、励磁回路接线错误或断路、旋转整流器直流侧中断、交流励磁机故障及励磁绕组断线接地有关，处理时以充磁、纠正接线与查找断线接地点为主。输出电压太低与太高分别对应转速、接线、励磁绕组短路或变阻器失灵等原因，可通过调整转速、更正接线、调整气隙与排除短路处理。输出电压不稳涉及调速装置、励磁回路接触、绕组对地绝缘与AVR电路，需分别检查调速器、励磁接线与AVR。三相电压不平衡多由接线接触不良、绕组断路短路或负载不平衡引起。绝缘电阻降低需进行干燥处理并改善存放环境。励磁绕组接地中，一点接地尚可运行，两点接地会造成无功下降与剧烈振动，需停机查找接地点。空载正常而接负载即跳闸则指向外电路短路或负载过重。其意义在于：柴油机与发电机是机组的两个组成部分，任一方面的故障都可能通过转速、电压、烟色、声音与温度等现象表现出来，因此在排查时应先区分故障所在侧别，再按从外到内、从易到难的顺序逐项检查，同时关注机械与电气两方面的相互影响，并在处理后通过空载与带载验证确认故障已排除。理解各类故障的现象与原因对应关系，有助于在机组出现异常时快速定位问题环节并采取正确的处理措施，从而保障柴油发电机组的可靠运行。
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