柴油發電機組主要由柴油機、發電機以及控制系統三部分組成，柴油機和發電機有兩種連接方式，一為柔性連接，即用連軸器把兩部分對接起來，二為剛性連接，用高強度螺栓將發電機鋼性連接片和柴油機連接而成。
目前市場上的柴油發電機組使用剛性連接的比較多一些，柴油機和發電機連接好之后安裝在公共底架上，然后配上各種起保護作用的傳感器，如水溫傳感器，通過這些傳感器，直觀地把柴油機的運行狀態顯示給操作員，而且有了這些傳感器，就可以設定一個上限，當達到或超過這個限定值的時候控制系統會預先報警，這個時候如果操作員沒有采取措施，控制系統會自動將機組停掉，柴油發電機組就是采取這種方式起自我保護作用的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數據和執行保護功能的是柴油發電機組的控制系統，控制屏一般安裝在發電機上，稱為背包式控制屏，也有部分是獨立一個屏放置在操作室內，稱為分體式控制屏，控制屏通過電纜和發電機以及傳感器連接，分別顯示電參數和柴油機運行參數。
此外，發電機組還有底盤、聯軸器、散熱器、燃油箱，有的還裝設有消聲器和外罩。

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