新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組的基本技術(shù)要求

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該放置在干燥、通風(fēng)、無(wú)塵、無(wú)腐蝕性氣體的環(huán)境中。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)內(nèi)部有許多精密的機(jī)械部件，如果長(zhǎng)時(shí)間處于潮濕、塵土飛揚(yáng)、有腐蝕性氣體的環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械部件的損壞和腐蝕，從而影響柴油發(fā)電機(jī)的性能和壽命。正是由于柴油發(fā)電機(jī)使用環(huán)境有著諸多重要的影響，因此在使用柴油發(fā)電機(jī)時(shí)需要注意使用環(huán)境要求，以保證柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行和長(zhǎng)期使用。

 

一、環(huán)境條件

 

      以飛機(jī)場(chǎng)用發(fā)電設(shè)備為例，民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MH/T6019-1999《飛機(jī)地面電源機(jī)組Aircraftgroundsupportpowerunits》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及包裝、標(biāo)志、儲(chǔ)運(yùn)，并且于2014年12月1日實(shí)施了一項(xiàng)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)代替此標(biāo)準(zhǔn)。該類柴油發(fā)電機(jī)組主要用于為停場(chǎng)準(zhǔn)備及地面維護(hù)過(guò)程中的飛機(jī)供電，還可用于飛機(jī)制造廠、維修廠、試飛場(chǎng)、研究所的試驗(yàn)電源，包括輸出400Hz三相交流中頻電源及直流電源。

1、柴油發(fā)電機(jī)組在下列條件下應(yīng)能輸出額定功率

（1）環(huán)境溫度不大于40℃；

（2）相對(duì)濕度不大于60％；

（3）海拔不高于1000m。

2、柴油發(fā)電機(jī)組在下列條件下應(yīng)能輸出規(guī)定功率并可靠工作（允許修正功率）

（1）環(huán)境溫度為-30℃～＋55℃；

（2）相對(duì)濕度為10％～100％（無(wú)凝露）；

（3）海拔不超過(guò)4000m。

3、功率和環(huán)境溫度修正

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組的實(shí)際工作條件不符合上述規(guī)定時(shí)，其輸出的額定功率應(yīng)按GB／T 20404 規(guī)定換算出實(shí)際運(yùn)行條件下的柴油機(jī)功率后再折算成的電功率，但此電功率最大不應(yīng)超過(guò)發(fā)電機(jī)的額定功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在海拔1000m，環(huán)境溫度40℃以下運(yùn)行時(shí)不會(huì)有功率降低（但不超過(guò)4000m），當(dāng)超過(guò)上限值按下列數(shù)據(jù)修正。

（1）海拔＜3000m時(shí)，按4%/500m修正；海拔＞3000m時(shí)，按6%/500m修正。

（2）環(huán)境溫度修正系數(shù)為1.5%/5℃。

（3） 相對(duì)濕度對(duì)功率無(wú)影響。

      冷卻液的成分：應(yīng)在軟水中添加康明斯公司的防凍劑或防腐添加劑。

（1）軟水，應(yīng)作用PH值為6~8的清潔水或經(jīng)軟化處理并經(jīng)沉淀的水。

（2）在有冰凍危險(xiǎn)地區(qū)應(yīng)加40%的康明斯乙二醇防凍劑，在此劑添加比例下，冷卻液的冰點(diǎn)為-25℃，若增大至50%或60%則冰點(diǎn)降為-40℃或-46℃。再加大添加比例，冰點(diǎn)下降不明顯。

（3）在冰凍危險(xiǎn)地區(qū)，冷卻水中應(yīng)加添康明斯防腐蝕添加劑。其比例為30（水）：1（防腐劑）

（4）乙二醇防凍劑與防腐蝕添加劑不能同時(shí)使用，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫，從而降低冷卻液的冷卻效果。

注意：這2種添加劑對(duì)人體的健康有害，使用時(shí)注意防護(hù)！

 

二、電氣特性

 

1、交流電源

      交流電源為額定電壓115/200V、額定頻率400Hz、額定功率因數(shù)為0.8（滯后）、相序?yàn)锳-B-C的三相四線制的星形聯(lián)結(jié)供電系統(tǒng)。典型示例如圖1所示。

（1）交流電路接線圖

      三相交流電源輸出線的電路連接如圖2中所示。

      三相電源向負(fù)載供電時(shí)，發(fā)電機(jī)的三相定子繞組必須進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪B接。把三相定子繞組的末端連在一起，三個(gè)始端為電源的輸出端，這種連接形式稱為三相電源的星形連接，用連接表示。末端連接在一起的點(diǎn)稱為中性點(diǎn)（簡(jiǎn)稱中點(diǎn)）或零點(diǎn)。

      從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中線或零線，從始端A、B、C引出的三根導(dǎo)線稱為相線或端線，俗稱火線。

      相線與中線間的電壓，即每相定子繞組始端與末端之間的電壓，稱為相電壓；參考方向由相線指向中線，電源相電壓用符號(hào)U_A、U_B、U_C表示。

      相線與相線之間的電壓，即任意兩端線間的電壓，稱為線電壓；用U_AB、U_BC、U_CA表示，參考方向分別為A→B、B→C、C→A。

 

圖1  三相四線制的星形連接供電系統(tǒng)示意圖

圖2  柴油發(fā)電機(jī)組交流電源接線圖

 

 

 

（2）交流負(fù)載能力

      交流電源負(fù)載能力為持續(xù)容量（kVA），負(fù)載能力應(yīng)滿足表1的要求。

表1    交流負(fù)載能力

注：功率因數(shù)是三相功率因數(shù)的平均值，每相功率因數(shù)可以不同。

（3）交流穩(wěn)態(tài)輸出特性

① 交流電源負(fù)載特性

      交流電源負(fù)載特性見(jiàn)表2。

表2    交流電源負(fù)載特性

注：在所有條件下，附加的負(fù)載可以是阻性的。在電源的容量限制條件下，以上的情況可能同時(shí)出現(xiàn)。

② 交流電源穩(wěn)態(tài)特性

      交流電源穩(wěn)態(tài)特性見(jiàn)表3。

表3   115/200V 交流電源穩(wěn)態(tài)特性表

 

      電壓畸變頻譜曲線如圖3所示。電壓波形不再保持理性的正弦變化波形稱為電壓畸變。電壓畸變率是指各次諧波有效值平方和的根對(duì)基波有效值的百分比。國(guó)內(nèi)對(duì)于6～10KV供電電壓畸變不超過(guò)4%，0.38KV電壓畸變不超過(guò)5%。

      頻率調(diào)制頻譜分量極限如圖4所示。頻率調(diào)制是指負(fù)載變化前后，發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定頻率的差值與額定頻率之比的%數(shù)。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率越小，說(shuō)明負(fù)載變化時(shí)頻率越穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能有關(guān)，調(diào)速器的調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，則負(fù)載變化時(shí)頻率越穩(wěn)定。

 

圖3 柴油發(fā)電機(jī)組電壓畸變頻譜曲線

圖4 柴油發(fā)電機(jī)組頻率調(diào)制頻譜分量極限

 

（4）交流瞬態(tài)輸出特性

① 交流瞬態(tài)負(fù)載特性

      在正常工作期間，飛機(jī)連接器處的交流瞬態(tài)負(fù)載特性如下：

a. 突加或突減1～100％，功率因數(shù)為0.8的額定容量的三相平衡負(fù)載；

b. 電動(dòng)機(jī)負(fù)載啟動(dòng)，在基礎(chǔ)負(fù)載條件下，再加上低功率因數(shù)（典型值為0.4～0.6滯后）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)負(fù)載，總負(fù)載功率不超過(guò)電源的額定輸出能力；

c. 在不中斷電力傳輸（NBPT）工作狀態(tài)，可短時(shí)與機(jī)載電源并聯(lián)運(yùn)行。

② 交流瞬態(tài)電壓極限

      在交流瞬態(tài)負(fù)載條件下，電源的交流瞬態(tài)電壓特性應(yīng)保持在如圖5所示的極限曲線內(nèi)。

③ 交流瞬態(tài)頻率極限

      在交流瞬態(tài)負(fù)載條件下，電源的瞬態(tài)頻率特性應(yīng)保持在如圖6所示的極限曲線內(nèi)。

 

圖5  柴油發(fā)電機(jī)組交流瞬態(tài)電壓極限

圖6  柴油發(fā)電機(jī)組交流瞬態(tài)頻率極限

 

（5）不中斷電力傳輸（NBPT）限制

      在不中斷電源的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，柴油發(fā)電機(jī)組能夠以不中斷的方式運(yùn)行，并且在與機(jī)載電源不同步時(shí)，電壓頻率應(yīng)保持在規(guī)定的極限值內(nèi)：在最大時(shí)間為100ms以內(nèi)，地面電源與機(jī)載電源之間的相位差不超過(guò)±30°。頻率差不超過(guò)±2Hz、方均根電壓差不超過(guò)±10V。若超出不中斷轉(zhuǎn)換條件的規(guī)定時(shí)，則柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)自己的保護(hù)裝置。

2、直流電源

      直流電源為兩線系統(tǒng)，正常輸出額定電壓28V，輸出連接方式如圖7所示。

      直流柴油發(fā)電機(jī)組的輸出電流分為400A、600A、800A三種規(guī)格。直流柴油發(fā)電機(jī)組具有持續(xù)工作和啟動(dòng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)兩種工況。

      各工況持續(xù)工作電流和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流滿足表4中直流負(fù)載能力要求。

表4   直流負(fù)載能力

（1）直流穩(wěn)態(tài)輸出特性

      負(fù)載電流從空載到額定持續(xù)工作電流的范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，飛機(jī)連接器處的直流穩(wěn)態(tài)輸出特性滿足表5所列的要求，畸變頻譜滿足如圖8所示要求。

 

圖7  柴油發(fā)電機(jī)組直流接線圖

圖8  柴油發(fā)電機(jī)組28V直流系統(tǒng)畸變頻譜

 

表5    28V直流穩(wěn)態(tài)輸出特性

（2）直流瞬態(tài)輸出特性

① 直流瞬態(tài)負(fù)載（非發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)）

      在正常工作期間，飛機(jī)連接器處的直流瞬態(tài)負(fù)載特性包含突加或突減不超過(guò)持續(xù)工作電流的負(fù)載。

② 直流瞬態(tài)電壓特性

      直流瞬態(tài)電壓特性如圖9所示。

 

圖9  柴油發(fā)電機(jī)組直流瞬態(tài)電壓特性

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該在溫度范圍內(nèi)操作，一般應(yīng)在-15℃至40℃之間，適用于高寒地區(qū)或炎熱地區(qū)環(huán)境。柴油發(fā)電機(jī)可以在低于1000米的海拔高度操作，如果海拔高度超過(guò)1000米，則需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比進(jìn)行調(diào)整。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該在干燥的環(huán)境中運(yùn)行，濕度不能超過(guò)95%。除此之外，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該放置在通風(fēng)良好的地方。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果放置在密閉的環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致熱量無(wú)法散發(fā)，從而影響發(fā)電機(jī)的性能和壽命。因此，在放置柴油發(fā)電機(jī)時(shí)，應(yīng)該選擇通風(fēng)良好的地方，并保持發(fā)電機(jī)周圍的空氣流通。

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