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新聞主題 |
影響柴油發(fā)電機組容量選擇的因素 |
柴油發(fā)電機組的選擇應考慮的因素主要有機械與電氣性能、機組的用途、負荷的容量與變化范圍、自動(dòng)化功能等。由于柴油發(fā)電機組可用于常用、備用和應急等3種情況。因此不同用途對柴油發(fā)電機組的要求就有所區別。應根據不同用途選擇負荷容量和負荷的變化范圍，確定柴油發(fā)電組機的單機容量和備用柴油發(fā)電機組容量。
1.熱交換器的使用
大部分柴油發(fā)電機組的冷卻系統標配的是與發(fā)電機組一體式的散熱水箱。這種冷卻系統的優(yōu)點(diǎn)是在不增加附屬設備的情況下就能向負載供電。這種發(fā)電機組適合于缺少水源的地區，但整個(gè)發(fā)電機組外形尺寸相對較大，同時(shí)由于風(fēng)扇的轉動(dòng)導致發(fā)電機組的噪聲有所增加，而且風(fēng)扇會(huì )造成部分動(dòng)力損失。 若要克服散熱水箱的缺點(diǎn)，可考慮選用熱交換器。使用交換器冷卻的發(fā)電機組，用熱交換器取代水箱風(fēng)扇，從而使噪聲和外形尺寸大大減小，發(fā)電機組就可布置于狹小的機房?jì)壬踔辆用褡≌瑓^內。但是這種發(fā)電機組要求室外有足夠的地方安裝外部循環(huán)水池或冷卻塔來(lái)冷卻柴油機，因此，相對增加了基礎設施的成本。這種發(fā)電機組適用于民用住宅區商店和賓館等人口綢密的地區供電。
2、 PMG永磁勵磁系統的選用
PMG系列永磁交流同步發(fā)電機的電子自動(dòng)調壓系統AVR獨立于發(fā)電機的機械系統，功率供給從副勵磁機電樞繞組取得。在發(fā)電機負載和轉速突變時(shí)，該系統不受發(fā)電機機械過(guò)渡過(guò)程的影響，將輸出電壓調整到額定值。因此，PMG系列永磁交流同步發(fā)電機的動(dòng)態(tài)電壓調整率遠小于電勵磁發(fā)電機，并有較好的動(dòng)態(tài)穩定性。而常規勵磁發(fā)電機AVR的功率輸出受電樞繞組電壓波形的影響，而負載性質(zhì)特別是非線(xiàn)性負載，對電樞繞組電勢波形的影響比較明顯。另外，永磁發(fā)電機還有電磁干擾小、電機效率高、電機溫升低等特點(diǎn)。它適用于下列場(chǎng)合。
（1）要求發(fā)電機供電質(zhì)量高、瞬間電壓波動(dòng)小、輸出電壓波形好、畸變率低的場(chǎng)合，例如作為高精度電子儀器和設備的供電電源。
（2）對發(fā)電機所產(chǎn)生的電磁干擾有嚴格限制的場(chǎng)合，例如作為通信設備、雷達、高精度控制系統的供電電源。
（3）發(fā)電機的運行環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，例如高溫運行環(huán)境及發(fā)動(dòng)機轉速高，輸出轉矩脈振大的情況。
（4）對發(fā)電機節能有嚴格要求的場(chǎng)合，例如燃料供應困難和發(fā)動(dòng)機功率受限制的場(chǎng)合。
3、容量的估算
發(fā)電機組容量的估算是十分重要也是比較復雜的問(wèn)題，容量過(guò)小，無(wú)法帶全部負載或者在啟動(dòng)大功率負載時(shí)導致突然停機；容量過(guò)大，投資及維護成本高，造成浪費。而且根據柴油機的特性，如果在小負荷下長(cháng)期工作，將造成活塞環(huán)處和噴油嘴處積炭嚴重，汽缸磨損加劇等損壞發(fā)電機組的不良后果。 所以，在容量估算時(shí)需要考慮多方面的因素，包括使用環(huán)境、負載的類(lèi)型和預留余量等方面。
4、使用環(huán)境
不同的工作環(huán)境會(huì )影響發(fā)電機組的輸出功率，工作環(huán)境主要包括環(huán)境溫度、海拔高度和相對濕度。當環(huán)境溫度、海拔高度過(guò)高時(shí)，空氣密度降低，發(fā)電機組運行時(shí)燃燒所需氧氣供應量減少，發(fā)電機組的輸出功率應做相應的下調，即選用的發(fā)電機組功率要比負載的功率絕對值高。一般柴油發(fā)電機組的標定功率由標準狀態(tài)環(huán)境下滿(mǎn)負載運行時(shí)測得，即進(jìn)氣溫度25℃，海拔高度低于1 000m、相對濕度50%。當超過(guò)該標準時(shí)，標定功率就要有所折扣了，具體的折扣計算方法后面將有介紹。另外，現代電子噴油柴油機采用了電子噴油控制技術(shù)，通過(guò)安裝在發(fā)電機上的電子控制單元對進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣壓力、燃油溫度進(jìn)行精確測量，以此控制每個(gè)噴油器的噴油正時(shí)和噴油量，使發(fā)電機組在非標準環(huán)境下有更低的功率下降， 即在相同的條件下，可獲得更高的輸出功率。
負載的類(lèi)型不同類(lèi)型的負載對發(fā)電機組容量的要求是有很大不同的。負載類(lèi)型一般分為阻性、感性等線(xiàn)性負載與內含整流電路的非線(xiàn)性負載（又稱(chēng)整流性負載）。阻性負載如燈泡、電爐子、烤箱等，感性負載如空調、機床、水泵等，非線(xiàn)性負載如UPS、電子計算機設備等。其中阻性負載的特性是電阻保持不變，電流隨電壓按比例下降，帶這種負載時(shí)發(fā)電機組的容量只要略大于負載功率就行了，而在帶電感性負載和非線(xiàn)性負載時(shí)，容量就需重新計算了。
5、電感性負載對容量的影響
感性負載，容性負載，阻性負載都屬于線(xiàn)性負載，其特性如下：
（1）施加在負載上的電壓超前于負載電流的，屬于感性負載；電流方向滯后于電壓方向90°。用水來(lái)比方就是一個(gè)線(xiàn)圈，電子流過(guò)后有個(gè)慣性，像水流過(guò)的管子中有一個(gè)大波輪，水流時(shí)輪子也轉，由于輪子有慣性，所以有穩定水流的作用。
（2）施加在負載上的電壓滯后于負載電流的，屬于容性負載；電流方向超前電壓方向90°。用水來(lái)比方就相當于一個(gè)裝電子的容器，像水桶，裝一瓢水或舀掉一瓢水，水桶里水的高度不會(huì )有太大的變化。
（3）施加在負載上的電壓與電流同相的，屬于阻性負載；負載電流負載電壓沒(méi)有相位差。用水來(lái)比方就是阻礙電子流過(guò)的原件類(lèi)的元件，像水流過(guò)一根很細的管子。
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柴油發(fā)電機組線(xiàn)性負載示意圖 |
電感性負載如鼠籠式三相異步電動(dòng)機的特性是啟動(dòng)時(shí)需要很大的電流且功率因數大大低于正常運轉值。如果直接啟動(dòng)，一般電流值為正常運轉時(shí)的5～7倍，這就要求發(fā)電機組容量足夠大才能滿(mǎn)足其啟動(dòng)要求。但是隨之而來(lái)的問(wèn)題是發(fā)電機組的功率選大了而正常運行時(shí)功率又遠小于發(fā)電機組標定值，這顯然是不經(jīng)濟的。
例如，發(fā)電機組帶一臺額定功率P=55kW，滿(mǎn)載穩定運行時(shí)電壓V=380V，功率因數Pf= 0.89， 效率h = 92%。啟動(dòng)電流值為額定時(shí)的5 倍的三相異步電動(dòng)機時(shí)，額定電流值為：
I = P/( 3 ×V×Pf×η)=102A
若根據電流值選擇發(fā)電機組，可確定選擇：當額定電壓為380V時(shí)，其最大輸出電流值為126A的三相柴油發(fā)電機組。但是由于要滿(mǎn)足電動(dòng)機的啟動(dòng)電流，不得不選擇最大輸出電流值為532A 的發(fā)電機組。顯然，發(fā)電機組功率變大了，而正常運行時(shí)的功率遠小于標定功率，非常不經(jīng)濟。為了減小電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)的影響，往往采用降壓?jiǎn)?dòng)的方法，即在啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機轉速接近穩定時(shí)再把電壓恢復到正常值。一般有如下幾種降壓?jiǎn)?dòng)方法：
（1）星形—三角形
（U —△）啟動(dòng)；
（2）自耦降壓?jiǎn)?dòng)；
（3）電抗降壓?jiǎn)?dòng)；
（4）延邊三角形啟動(dòng)。
其中， U —△啟動(dòng)法啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3；自耦降壓?jiǎn)?dòng)法備有抽頭根據啟動(dòng)轉矩的要求得到不同電壓；電抗降壓?jiǎn)?dòng)電流按其端電壓的比例降低；延邊三角形啟動(dòng)電流一般為直接啟動(dòng)時(shí)的1/2。具體的操作方法可由有關(guān)電工手冊查得。
6、非線(xiàn)性負載對容量的影響
非線(xiàn)性負載如電子計算機等設備都有啟動(dòng)沖擊電流、諧波反饋、電流突變等干擾，而且往往對發(fā)電機組電壓降值有很高的要求。 由于柴油發(fā)電機組所送出的電源本身不但電壓畸變度大，而且隨著(zhù)發(fā)電機組的額定輸出功率容量的減小，其內阻增大的矛盾會(huì )顯得更加突出。當帶電阻性負載時(shí)，這種影響不易覺(jué)察。然而帶像計算機和通信設備這種整流濾波型負載或UPS時(shí)，會(huì )影響負載的正常運行乃至影響使用壽命，所以出于安全考慮仍應把容量選得大一些。 在電壓降的要求上，大容量發(fā)電機組帶較小的負載產(chǎn)生的電壓降較小，PMG比SHUNT小得多，當SHUNT無(wú)刷自勵式發(fā)電機組帶的是無(wú)輸入濾波器的UPS時(shí)，往往要求容量為UPS容量的2～2.5倍。選擇帶高效輸入濾波器的UPS或帶PMG永磁式發(fā)電機組則容量匹配可以非常接近。 總之計算發(fā)電機組容量時(shí)應明確各個(gè)負載的性能，以便做出正確的選擇。10．其他考慮因素
根據現有負載進(jìn)行計算發(fā)電機組容量后，還要加入其他考慮因素，如是否有些負載可能發(fā)生過(guò)載的現象，今后是否有擴充負載的需要，建議根據實(shí)際需要適量加大發(fā)電機組的容量。 另外在經(jīng)濟條件許可的情況下，建議采用兩臺或多臺發(fā)電機組，其中一些發(fā)電機組用于敏感的負載(如電子計算機系統和其他電子設備)，另一些發(fā)電機組用于不敏感的負載（如電阻性負載和電動(dòng)機），以防止向電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)造成發(fā)電機組電壓波形畸變對敏感性負載的影響。
7、特殊用途發(fā)電機組的應用
目前，許多柴油發(fā)電機組的制造商都在大力開(kāi)發(fā)特殊用途發(fā)電機組，以擴大柴油發(fā)電機組的應用范圍，拓展用戶(hù)的選擇空間。如適合于特殊噪聲要求場(chǎng)合的防噪音型發(fā)電機組；城市范圍內的短距離應急供電的拖車(chē)發(fā)電機組；工程事故搶修供電的防噪音型拖車(chē)發(fā)電機組；適合于城市范圍遠距離移動(dòng)應急供電的車(chē)載電站；適合放置大型發(fā)電機組，同時(shí)具防噪音作用的集裝箱發(fā)電機組等。在選用發(fā)電機組時(shí)，可以根據不同的要求選購。
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