新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組與電動(dòng)機(jī)的匹配數(shù)據(jù)分析

 

摘要：對于柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇，有些設(shè)計(jì)人員往往采用估算法，很少檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)是否滿足瞬時(shí)壓降、最大峰值電流及最大峰值功率等要求。在我們實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會碰到大功率電動(dòng)機(jī)選型備用柴油發(fā)電機(jī)組的案例：如消防泵，礦下排水泵等。而在以前的設(shè)計(jì)中經(jīng)常會出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)選型中要求小發(fā)動(dòng)機(jī)配大發(fā)電機(jī)現(xiàn)象?？得魉构驹诒疚闹型ㄟ^計(jì)算比較，指出哪種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)順序方式對發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)更為有利。

 

一、容量選擇

 

1、選型設(shè)計(jì)主要考慮因素

      為了幫助設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的柴油發(fā)電機(jī)組選型方案， 康明斯公司將向大家介紹，大功率電動(dòng)機(jī)選型備用發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中需要考慮的因素。

（1）了解允許的電壓降和頻率降

      眾所周知，電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)都會有3～10倍的啟動(dòng)電流，即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)組將承擔(dān)3～10倍電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載。進(jìn)行發(fā)電機(jī)組選型時(shí)就需要選擇發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)容量大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載。考察發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)容量SKVA，與電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)允許的電壓降有關(guān)。發(fā)電機(jī)電壓降與頻率降有關(guān)。因此獲得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)允許的電壓降和頻率降是設(shè)計(jì)師開始設(shè)計(jì)時(shí)需要了解的第一步。

      以康明斯發(fā)電機(jī)組為例，通常15%電壓降下，低壓機(jī)組的SKVA約為額定容量的2倍，高壓機(jī)組的SKVA約為額定容量的70%。電壓降要求越小，其啟動(dòng)容量SKVA將會以極大的比率下降。

① 第一步

      根據(jù)負(fù)載之和初選發(fā)電機(jī)容量，并檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)在負(fù)荷峰值電流沖擊下的電壓降，使其不超過允許值；

② 第二步

      校驗(yàn)柴油機(jī)的能力，即在負(fù)載峰值功率（與電動(dòng)機(jī)有效啟動(dòng)容量相似的涵義）沖擊下，柴油機(jī)不得熄火停轉(zhuǎn)，而應(yīng)使所拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)把負(fù)載電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起來，也就是柴油機(jī)的功率必須大于負(fù)荷的峰值功率。

      完成第一步工作后，可求出負(fù)載峰值電流為負(fù)荷電流的多少倍，查圖1的曲線，檢驗(yàn)電壓降，看看發(fā)電機(jī)能否滿足要求。第二步工作，需計(jì)算出作用在柴油機(jī)軸上的峰值功率，并與柴油機(jī)制動(dòng)功率比較。

（2）發(fā)電機(jī)組電壓的選擇

      從發(fā)電機(jī)特性來看，在相同電壓降下，中壓（10KV）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)容量 SKVA較低壓（400V）發(fā)電機(jī)啟動(dòng)容量SKVA要小得多。因此確定備用柴油發(fā)電機(jī)組電壓，將成為設(shè)計(jì)師開始設(shè)計(jì)時(shí)，需要做出的又一重要特性選擇。

（3）啟動(dòng)方式的選擇

      電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流與啟動(dòng)方式息息相關(guān)，不同啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流差別較大。通常的啟動(dòng)方式有：直接啟動(dòng)、星形三角形啟動(dòng)，降壓啟動(dòng)、軟啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)。對比曲線如圖2所示。

      直接啟動(dòng)方式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流最大，星形三角形啟動(dòng)啟動(dòng)電流約為直接啟動(dòng)啟動(dòng)電流的1/3；降壓啟動(dòng)啟動(dòng)電流與啟動(dòng)電壓有關(guān)，與直接啟動(dòng)相比，其啟動(dòng)電流比為降壓電壓的平方與直接啟動(dòng)電壓的平方之比（I1/I2=U12/U22）；不同軟啟動(dòng)有不同的軟啟動(dòng)電流，通常為運(yùn)行額定電流的1～3倍。變頻啟動(dòng)的啟動(dòng)電流最小。

      希望設(shè)計(jì)師在進(jìn)行大功率電動(dòng)機(jī)的備用柴油發(fā)電機(jī)組選型時(shí)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)電流大小及發(fā)電機(jī)在此電壓降要求下的SKVA值選擇合適的啟動(dòng)方式。

（4）電動(dòng)機(jī)效率的選擇

      電動(dòng)機(jī)效率也是在備用柴發(fā)時(shí)的重要技術(shù)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此能量轉(zhuǎn)換效率也直接影響了備用柴發(fā)選型時(shí)的功率大小。

 

圖1 柴油發(fā)電機(jī)最大峰值電流與瞬時(shí)壓降關(guān)系圖

電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)與硬啟動(dòng)特性曲線

 

 

 2、選型設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

      綜上所述，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)前需要了解相關(guān)技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用情況。下面將康明斯柴油發(fā)電機(jī)組相關(guān)技術(shù)參數(shù)列表，整理如下供參考：

表1  柴油發(fā)電機(jī)組選型應(yīng)用數(shù)據(jù)表

 

 

二、選型校驗(yàn)表

 

      現(xiàn)以康明斯（Cummins）柴油發(fā)電機(jī)為例（該柴油發(fā)電機(jī)允許端電壓瞬時(shí)壓降為20%）說明這一過程。

      選一臺康明斯柴油發(fā)電機(jī)，為功率分別為15kW、27kW、27kW、27kW、45kW、55kW、95kW 的異步電動(dòng)機(jī)供電，按三種啟動(dòng)次序啟動(dòng)，表2為按電動(dòng)機(jī)的功率由小到大次序方式啟動(dòng)，表3按電動(dòng)機(jī)功率由大到小次序方式啟動(dòng)，表4為按電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流由大到小次序方式啟動(dòng)。根據(jù)負(fù)荷電流初選主發(fā)電機(jī)功率為360kW。

      下面分別按表1～3的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)：

（1）在表1中

      最大峰值電流為731.1A，最大峰值功率為411.3kW，初選機(jī)組CV360的長期持續(xù)電流（即額定電流）684A，峰值電流為發(fā)電機(jī)額定電流731.1/684=1.07倍。可求得發(fā)電機(jī)瞬時(shí)端電壓降為額定電壓的16%。此機(jī)組柴油機(jī)的制動(dòng)功率為360×1.1=396（kW）（柴油機(jī)制動(dòng)功率按發(fā)電機(jī)主發(fā)電功率千瓦數(shù)的1.1倍配備），不滿足發(fā)電機(jī)峰值功率411.3kW的要求。

（2）在表2中

      最大峰值電流為778.4A，最大峰值功率388.2kW，檢驗(yàn)計(jì)算方法同上，可求得發(fā)電機(jī)瞬時(shí)端電壓降為額定電壓的17%，機(jī)組柴油機(jī)的制動(dòng)功率396kW，滿足發(fā)電機(jī)峰值功率388.3kW 的要求。

（3）在表3中

      最大峰值電流為636.4A，最大峰值功率386.3kW，檢驗(yàn)計(jì)算方法同上，可求得發(fā)電機(jī)瞬時(shí)端電壓降為額定電壓的14%，機(jī)組柴油機(jī)的制動(dòng)功率396kW，滿足發(fā)電機(jī)峰值功率386.3kW 的要求。

      經(jīng)比較，電動(dòng)機(jī)按表2啟動(dòng)順序方式雖滿足發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電壓降（20%）要求，但不滿足發(fā)電機(jī)峰值功率要求，而電動(dòng)機(jī)按表3或表4啟動(dòng)順序方式不但滿足持續(xù)負(fù)荷要求，也同時(shí)滿足電壓降及功率峰值的要求。但表4的最大峰值電流及最大峰值功率為最小，這對發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)更為有利。

 

表2   按電動(dòng)機(jī)的功率由小到大次序方式啟動(dòng)

注：（1）電動(dòng)機(jī)效率均按0.8，功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)按0.8.啟動(dòng)時(shí)按0.38計(jì)算.以下均同。
       （2）星-三角啟動(dòng)電流按負(fù)荷電流的2倍計(jì)算，直接啟動(dòng)電流按負(fù)荷電流的6倍計(jì)算，以下均同。

表3   按電動(dòng)機(jī)功率由大到小次序方式啟動(dòng)

表4   按電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流由大到小次序方式啟動(dòng)

 

三、選型注意事項(xiàng)

 

      在高層建筑中，電動(dòng)機(jī)容量比較大的是消防泵電機(jī)。因此，柴油發(fā)電機(jī)容量主要由消防泵電機(jī)容量及啟動(dòng)方式?jīng)Q定。為此，在滿足要求的前提下，為了減少初投資及運(yùn)行費(fèi)用，應(yīng)盡量減小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，宜做以下幾方面的工作：

1、與消防給排水專業(yè)協(xié)商，在滿足消防用水的前提下，盡量減少消防水泵的電機(jī)容量。

2、對功率較大的異步電動(dòng)機(jī)采用“Y—△”啟動(dòng)器等降壓啟動(dòng)措施。

3、應(yīng)盡可能調(diào)整啟動(dòng)順序。首先啟動(dòng)大容量或啟動(dòng)電流大的異步電動(dòng)機(jī)，然后再按順序啟動(dòng)容量較小或啟動(dòng)電流較小的異步電動(dòng)機(jī)，最后接入無沖擊性的其他負(fù)荷。

4、啟動(dòng)時(shí)間錯(cuò)開，避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。e.當(dāng)發(fā)電機(jī)組除接帶消防負(fù)荷外，平時(shí)又要接入其他非消防重要負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮兩者不得同時(shí)運(yùn)行，兩者要進(jìn)行比較，擇其容量大者作為所選柴油發(fā)電機(jī)的容量。

5、當(dāng)建筑規(guī)模較大、消防設(shè)備較多時(shí)，特別對于多棟建筑群及小區(qū)的各種消防設(shè)備，要進(jìn)行分析，哪些消防設(shè)備在火災(zāi)時(shí)可能同時(shí)運(yùn)行，擇其最有可能同時(shí)運(yùn)行且容量較大者作為所選柴油發(fā)電機(jī)的容量。

 

KTA38系列康明斯發(fā)電機(jī)組側(cè)面外觀圖

KTA38系列康明斯發(fā)電機(jī)組后視圖及參數(shù)

 

總結(jié)：

      同樣功率的用電器，由于用電器的類型不同，啟動(dòng)電流差異很大，對發(fā)電機(jī)功率的需求不同。所以用戶在選購產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)先計(jì)算好多大功率的發(fā)電機(jī)能滿足正常使用。另外，由于柴油發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率會受海拔高度、溫度、環(huán)境濕度等因素影響。在海拔高度、溫度、環(huán)境濕度增加的情況下，柴油發(fā)電機(jī)的功率會有不同比例的下降，請參閱發(fā)電機(jī)的有關(guān)資料，在核算柴油發(fā)電機(jī)的使用功率時(shí)請考慮進(jìn)去，再進(jìn)行選購才能避免使用功率不足。 

 

 

----------------
以上信息來源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權(quán)，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉(zhuǎn)載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品資料，請電話聯(lián)系銷售宣傳部門或訪問我們官網(wǎng)：http://