摘要：在高原地區由于環(huán)境因素的變化，導致柴油發(fā)電機組的實(shí)際使用條件與原設計條件產(chǎn)生了較大的差異，致使柴油發(fā)電機組的功率、性能及可靠性嚴重下降，給企業(yè)經(jīng)濟建設和國防建設造成了持續不斷的損失。因此，加強柴油發(fā)電機組高原環(huán)境適應性技術(shù)的基礎研究工作，對發(fā)展高原型工程機電裝備是必不可少的?？得魉构驹诒疚膹睦碚摲治龀霭l(fā)，結合柴發(fā)功率降容計算系數，來(lái)探討高原環(huán)境對柴油發(fā)電機組功率下降、性能的影響極其對策措施。

      柴油發(fā)電機組廣泛地應用于我國高原地區礦區、交通、建筑、農田、水利等工程施工部門(mén)。目前我國生產(chǎn)的普通型柴油發(fā)電機組，只適用于海拔1000m以下。根據GB/T2820規定，在海拔1000m以上、3000m以下，采用功率修正的辦法。受高原特殊環(huán)境條件的影響，發(fā)電機組原動(dòng)機功率下降，油耗增加，熱負荷上升，對發(fā)電機組功率及主要電氣參數產(chǎn)生較大影響；即使是強化增壓型發(fā)電機組，由于原動(dòng)機受高原條件影響的實(shí)質(zhì)并未改變，只是性能下降幅度有所減小，問(wèn)題依然存在。發(fā)電機組油耗率、熱負荷升高和可靠性的下降給用戶(hù)和國家造成的經(jīng)濟損失不可估量，嚴重影響高原地區的社會(huì )效益和部隊軍事裝備保障的有效性；動(dòng)力性的下降，致使發(fā)電機組在使用時(shí)應有的負荷能力下降，造成設備和電網(wǎng)因電力供應不足，無(wú)法達到應有的工作和生產(chǎn)能力。

      根據國家標準GB/T 2820.1-2009 /ISO 8528-1:2005（E）的柴油發(fā)電機組基準條件為總大氣壓力100 kPa（海拔110m）；環(huán)境空氣溫度298 K（25℃）；相對濕度30%。如果發(fā)電機組現場(chǎng)運行條件不符合其標準可能就會(huì )出現降容現象，而引起發(fā)電機組額定輸出功率降低的主要因素就是溫度和高度兩個(gè)方面。

      首先了解和核實(shí)現場(chǎng)情況，包括發(fā)電機組型號及功率需求、應用類(lèi)型環(huán)境溫度、海拔高度、濕度、電壓和頻率等參數，然后根據相應參數來(lái)核算發(fā)電機組降容的幅度。發(fā)電機組降容主要包括發(fā)動(dòng)機降容、發(fā)電機降容，同時(shí)應分開(kāi)獨立計算，經(jīng)過(guò)二者比較取其最小值的數據為最終降容參考指標。

（1）發(fā)動(dòng)機降容計算公式

      發(fā)動(dòng)機降容曲線(xiàn)如圖1所示，公式如下：

發(fā)動(dòng)機降容后功率={（額定輸出總功率*降容%）-風(fēng)扇功率}*發(fā)電機效率

（2）發(fā)電機降容計算公式

      發(fā)電機降容曲線(xiàn)如圖1所示，公式如下：

發(fā)電機降容后電流=額定輸出電流*溫度降容系數*高度降容系數

      發(fā)電機組12h標定輸出的發(fā)電功率與柴油機輸出功率間的關(guān)系為：

P=η₁η₂η₃N_b

=η_zN_b

=η_zM_fn_b

式中，P——發(fā)電機輸出額定電功率（KW）；

η₁——柴油機（軸輸出功率/額定功率）的輸出功率拆合系數，N_f/N_{b ；}

N_f——飛輪輸出功率，N_f=N_b-△N；

△N——輔件消耗功率（KW）；

η₂——傳動(dòng)效率；

η₃——發(fā)電機效率；

η_z——發(fā)電機組總效率，η_z=η₁η₂η₃；

N_b——柴油機標定功率（KW）；

M_f——額定點(diǎn)飛輪輸出扭矩，M_f=N_f/n_b（N?m）；

n_b——標定功率的轉速（r/min)

      根據功率公式：

P=IUcosφ

式中，I——發(fā)電機電流（A）；

U——發(fā)電機額定電壓（V）；

cosφ——功率因素

      所以電站輸出電流：

I=M_fn_bη_z/Ucosφ

      由于n_b、η_z作為固有特性，屬于與海拔高度無(wú)關(guān)的參數，電壓U可通過(guò)電壓自動(dòng)調節裝置保持常數，功率因素cos小只與負載有關(guān)，負載相同的情況下，cos小為常數。因此，發(fā)電機組的輸出電流是以柴油機輸出功率（或扭矩）為自變量的函數，并且基本上呈線(xiàn)性關(guān)系I=f（M_f）=aM_f。而功率（或扭矩）又是以海拔高度為自變量的函數，即：I=f（H），其中H為海拔高度變化參數。由此可見(jiàn)，發(fā)電機組的輸出電流將隨海拔高的的變化為變化。海拔升高，發(fā)電機組的功率即輸出電流下降、油耗率上升，這種影響還不同程度地要波及到電氣性能指標。

總結：

      根據上文所述，要解決因高原環(huán)境引起的柴油發(fā)電機組電功率下降問(wèn)題，首先要解決發(fā)動(dòng)機的功率下降問(wèn)題。通過(guò)功率恢復型增壓中冷等一系列高原適應性成套技術(shù)措施，有效地恢復發(fā)電機組原動(dòng)柴油機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性、熱平衡性及低溫起動(dòng)性能，從而使發(fā)電機組電氣性能恢復到原有水平，并將在較寬海拔高度范圍內具有很強的環(huán)境適應能力。