新聞主題	應(yīng)急發(fā)電機組廠家推薦的選型方案

 

摘要：柴油發(fā)電機組是大部分企業(yè)采用主要應(yīng)急類型電源的方式，負責(zé)在緊急情況或事故造成市電臨時停電，在盡可能短的時間內(nèi)通過應(yīng)急電源迅速恢復(fù)并延長一段供電時間。這類用電負荷也稱為一級負荷。因此，對斷電時間有嚴格要求的用電負載，必須配備發(fā)電機組，從而有效防止或制止災(zāi)難事故的發(fā)生，保證在緊急時刻不能停工或影響復(fù)產(chǎn)。本文從應(yīng)急機組的國產(chǎn)化成套出發(fā)，在分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了發(fā)電機組用柴油機應(yīng)達到的關(guān)鍵技術(shù)要求，給出了應(yīng)急和常用發(fā)電機組用柴油機的選型方法，對柴油發(fā)電機組的國產(chǎn)化成套具有一定的指導(dǎo)意義。

 

一、結(jié)構(gòu)比較和工作特點

 

      柴油發(fā)電機組由原動機、發(fā)電機、控制系統(tǒng)三部分組成。柴油機作為柴油發(fā)電機組的原動機，其選型的科學(xué)與否直接決定著柴油發(fā)電機組的配置成本和性能狀況。目前，國內(nèi)1600KW 以上的柴油發(fā)電機組主要依賴進口，1600KW以下的柴油發(fā)電機組則主要是進行國產(chǎn)化成套。室內(nèi)機型案例如圖1所示，室外機型如圖2所示。

1、柴油機結(jié)構(gòu)比較

      柴油機按工作循環(huán)的沖程數(shù)分為四沖程柴油機和二沖程柴油機；按氣缸的排列方式可分為直列式、V型、W型柴油機：按進氣方式的不同分為增壓和非增壓柴油機。

     目前，國內(nèi)生產(chǎn)的500kW以下柴油機主要以直列式柴油機為主，500kW以上柴油機除了直列式柴油機以外，還包括V型柴油機。同二沖程柴油機相比，四沖程柴油機具有作功間隔短，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，飛輪轉(zhuǎn)動慣量小，啟動時間短，且燃油效率低等優(yōu)點；而渦輪增壓可有效提高柴油機的功率和經(jīng)濟性：受結(jié)構(gòu)影響，大功率V型柴油機可有效節(jié)省安裝空間。

      因此，從購置成本、運行經(jīng)濟性、節(jié)省安裝空間等方面出發(fā)，在柴油發(fā)電機組成套時， 500kW以下應(yīng)急發(fā)電用柴油機推薦使用四沖程、渦輪增壓、直列式柴油機，500kW以上應(yīng)急發(fā)電用柴油機推薦使用四沖程、渦輪增壓、V型柴油機。

2、工作特點

（1）作應(yīng)急用

      通常柴油發(fā)電機組連續(xù)工作的時間不長，一般只需要持續(xù)運行幾小時（≤12h）；

（2）作備用

      柴油發(fā)電機組平時處于停機等待狀態(tài)，只有當(dāng)主用電源全部故障斷電后，應(yīng)怠發(fā)電機組才起動運行供給緊急用電負荷，當(dāng)主用電源恢復(fù)正常后，隨即切換停機。

（3）作常用

      常載是指柴油發(fā)電機長時間內(nèi)持續(xù)工作，一般用于提供持續(xù)穩(wěn)定的電力。常載狀態(tài)下，發(fā)電機的負載率一般在50%-75%之間，這樣可以保證發(fā)電機的壽命和效率。常載還需要考慮到發(fā)電機的溫度和振動等因素，以保證發(fā)電機的安全運行。

 

圖1  室內(nèi)型柴油發(fā)電機組實際工程案例

圖2  戶外型柴油發(fā)電機組實際工程案例

 

二、應(yīng)急柴油發(fā)電機組的選擇

 

      應(yīng)急發(fā)電機組主要用于重要場所，在緊急情況、事故停電或瞬間停電，通過應(yīng)急發(fā)電機組迅速恢復(fù)并延長一段供電時間，這類用電負載為一級負載。對斷電時間有嚴格要求的設(shè)備、儀表以及計算機系統(tǒng)，除配備發(fā)電機組外，還應(yīng)配備蓄電池或UPS電源。應(yīng)急發(fā)電機組的工作有兩個特點：一是作應(yīng)急用，連續(xù)工作的時間不長，一般只需要運行幾小時（小于12h）；二是作備用，應(yīng)急發(fā)電機組平時是處于停機等待狀態(tài)，只有當(dāng)主用電源全部故障斷電后，應(yīng)急發(fā)電機組才啟動運行，并為緊急用電負載供電，當(dāng)主用電源恢復(fù)后，隨即切換停機。

1、應(yīng)急發(fā)電機組容量的確定

      應(yīng)急柴油發(fā)電機組的額定容量為經(jīng)大氣修正以后的12h額定容量，其容量應(yīng)能滿足緊急用電的計算總負載，并按發(fā)電機容量能滿足一級負載中單臺最大容量電動機啟動的要求進行校驗。應(yīng)急發(fā)電機一般選用三相無刷交流同步發(fā)電機，其額定輸出電壓為400V。

2、應(yīng)急柴油發(fā)電機組臺數(shù)的確定

      根據(jù)應(yīng)急負載容量一般只設(shè)置1臺應(yīng)急柴油發(fā)電機組，也可以選用2臺以上發(fā)電機組并聯(lián)運行供電。由于并機技術(shù)的進步，目前數(shù)據(jù)中心應(yīng)急備用電源已有20臺以上柴油發(fā)電機組并聯(lián)應(yīng)用實例，詳見第7章內(nèi)容。當(dāng)選用多臺柴油發(fā)電機組時，發(fā)電機組應(yīng)盡量選用型號、容量相同，調(diào)壓、調(diào)速特性相近的成套設(shè)備，所用的燃料性質(zhì)應(yīng)一致，以便運行維修保養(yǎng)及共用備件，當(dāng)應(yīng)急備用的發(fā)電機組有2臺時，自啟動裝置應(yīng)使2臺發(fā)電機組能互為備用，即市電電源故障停電經(jīng)過延時確認以后，發(fā)出自啟動指令，如果第1臺發(fā)電機組連續(xù)3次自啟動失敗，應(yīng)發(fā)出報警信號，并自動啟動第2臺發(fā)電機組。

3、應(yīng)急柴油發(fā)電機組的選擇

      應(yīng)急發(fā)電機組宜選用高速、增壓、油耗低、高可靠性、同容量的柴油發(fā)電機組。高速、增壓柴油機單機容量較大，占地空間較小，柴油機選配電子調(diào)速裝置，調(diào)速性能較好，發(fā)電機宜選配無刷勵磁的同步發(fā)電機。

4、應(yīng)急柴油發(fā)電機組的控制

      應(yīng)急柴油發(fā)電機組的控制應(yīng)具有快速自啟動及自動投入裝置。當(dāng)主用電源故障斷電后，應(yīng)急發(fā)電機組應(yīng)能快速自啟動并恢復(fù)供電，一級負載的允許斷電時間從十幾秒至幾十秒，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。當(dāng)重要工程的主用電源斷電以后，首先要有3～5s的確認時間，應(yīng)避開瞬時電壓降低及電網(wǎng)合閘或備用電源自動投入的時間，然后，再發(fā)出啟動應(yīng)急發(fā)電機組的指令。從指令發(fā)出，發(fā)電機組開始啟動、升速到能帶全負載需要一段時間。一般大、中型柴油機還需要預(yù)潤滑及暖機過程，使緊急加載時的機油壓力、機油溫度、冷卻水溫度符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定：預(yù)潤滑及暖機過程可以根據(jù)不同情況預(yù)先進行。使發(fā)電機組隨時處于預(yù)潤滑及暖機狀態(tài)，以便隨時快速啟動，盡量縮短故障斷電時間。

      應(yīng)急柴油發(fā)電機組投入運行以后，為了減少突加負載時的機械和電流沖擊，在滿足供電要求的情況下，緊急負載最好按時間間隔分級增加。自動化柴油發(fā)電機組自啟動成功后的首次允許加載量為：對于額定功率小于250kW的發(fā)電機組，首次允許加載量不小于50％的額定負載：對于額定功率大于250kW的發(fā)電機組，按產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。如果對瞬時電壓降及過度過程要求不嚴格時，一般發(fā)電機組突加負載或突卸負載的負荷量不宜超過發(fā)電機組額定容量的70％。

 

三、常用柴油發(fā)電機組的選擇

 

      某些柴油發(fā)電機組在某段時間或經(jīng)常需要長時間連續(xù)地運行，作為用電負載的常用供電電源，這類發(fā)電機組稱為常用發(fā)電機組。常用發(fā)電機組可作為常用發(fā)電機組和備用發(fā)電機組。遠離大電網(wǎng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、海島、林場、礦山、油田等地區(qū)或者工礦企業(yè)，為了供給當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)及生活用電，需要安裝柴油發(fā)電機組，這類發(fā)電機組平時應(yīng)不間斷的運行。國防工程、通信樞紐、廣播電臺、微波接力站等重要設(shè)施，應(yīng)具有備用柴油發(fā)電機組。這些單位的設(shè)施用電平時由市電電網(wǎng)供給。但是，由于地震、臺風(fēng)、戰(zhàn)爭等其他自然災(zāi)害或人為因素，使電網(wǎng)遭受破壞而停電以后，已設(shè)置好的柴油發(fā)電機組應(yīng)能迅速地啟動，并能長期不間斷的運行，以保證這些重要單位用電負載的連續(xù)供電，這種備用發(fā)電機組也屬于常用發(fā)電機組類型。常用發(fā)電機組持續(xù)工作時間較長、負載曲線變化較大、柴油發(fā)電機組容量、臺數(shù)、型式的選擇及發(fā)電機組的運行控制方式與應(yīng)急發(fā)電機組不同。

1、常用柴油發(fā)電機組容量的確定

      按發(fā)電機組長期持續(xù)運行輸出功率能滿足全工程最大計算負載的選擇，并根據(jù)負載的重要性確定備用組容量。柴油發(fā)電機組持續(xù)運行的輸出功率，一般為額定功率的0.9倍。發(fā)電機輸出額定電壓的確定與應(yīng)急發(fā)電機組相同，一般為400V，個別用電量大，輸電線路遠的工程可選用高壓發(fā)電機組。

2、常用柴油發(fā)電機組臺數(shù)的確定

      常用柴油發(fā)電機組臺數(shù)的設(shè)置通常為2臺以上，以保證供電的連續(xù)性及適應(yīng)用電負載曲線的變化。發(fā)電機組臺數(shù)多，才可以根據(jù)用電負載的變化確定投入發(fā)電機組的運行臺數(shù)，使柴油機長期在經(jīng)濟負載下運行，以減少燃油消耗率，降低發(fā)電成本。柴油機的最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)是在額定功率的75％～90％之間。為保證供電的連續(xù)性，常用柴油發(fā)電機組本身應(yīng)考慮設(shè)置備用發(fā)電機組，當(dāng)運行發(fā)電機組發(fā)生故障和停機維修時，使發(fā)電機組仍然能夠滿足對重要用電負載不間斷地持續(xù)供電。

3、常用柴油發(fā)電機組的控制

       常用柴油發(fā)電機組一般應(yīng)該考慮能并聯(lián)運行，以簡化配電主線路接線，使發(fā)電機組啟動停機輪換運行時，通過并車、轉(zhuǎn)移負載、切換發(fā)電機組而不致中斷供電。發(fā)電機組應(yīng)安裝有柴油發(fā)電機組的測量及控制裝置，發(fā)電機組的調(diào)速及勵磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)適用于并聯(lián)運行的要求。對重要負載供電的備用發(fā)電機組，宜選用自動化柴油發(fā)電機組，當(dāng)外電源故障斷電后，能夠自動、迅速地啟動，恢復(fù)對重要負載的供電。柴油機在運行時，機房噪聲很大，自動化發(fā)電機組便于改造為隔室操作，自動監(jiān)控的發(fā)電機組。當(dāng)發(fā)電機組正常運行時，操作人員不必進入柴油發(fā)電機組機房，在控制室便可對柴油發(fā)電機組進行監(jiān)控。

 

圖3  開架式柴油發(fā)電機組模型簡化圖

圖4  靜音箱式柴油發(fā)電機組模型簡化圖

 

總結(jié)：

      康明斯電力技術(shù)有限公司生產(chǎn)的柴油發(fā)電機組有著良好的性能和可靠的質(zhì)量保證。但是，在選擇發(fā)電機組時仍然需要注意許多方面的細節(jié)，以使發(fā)電機組發(fā)揮最佳的運行性能和取得較佳的經(jīng)濟效應(yīng)。柴油發(fā)電機組按用途分為長行發(fā)電機組和備用發(fā)電機組兩種。選擇發(fā)電機組時，應(yīng)首先明確該發(fā)電機組是做何種用途。在長期缺電甚至無市電供應(yīng)的地區(qū)，需要發(fā)電機組無限時運行時，應(yīng)選用長行發(fā)電機組。若發(fā)電機組只是用來在市電發(fā)生故障時，才啟動運行來供應(yīng)負載所需電力時，則使用備用發(fā)電機組。長行發(fā)電機組和備用發(fā)電機組由于使用額定功率限制的不同，使用頻率和周期時間也不同，應(yīng)根據(jù)需要來選用。

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