新聞主題	應急發電機組廠家推薦的選型方案

 

摘要：柴油發電機組是大部分企業采用主要應急類型電源的方式，負責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通過應急電源迅速恢復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，必須配備發電機組，從而有效防止或制止災難事故的發生，保證在緊急時刻不能停工或影響復產。本文從應急機組的國產化成套出發，在分析相關標準和規范的基礎上，歸納總結了發電機組用柴油機應達到的關鍵技術要求，給出了應急和常用發電機組用柴油機的選型方法，對柴油發電機組的國產化成套具有一定的指導意義。

 

一、結構比較和工作特點

 

      柴油發電機組由原動機、發電機、控制系統三部分組成。柴油機作為柴油發電機組的原動機，其選型的科學與否直接決定著柴油發電機組的配置成本和性能狀況。目前，國內1600KW 以上的柴油發電機組主要依賴進口，1600KW以下的柴油發電機組則主要是進行國產化成套。室內機型案例如圖1所示，室外機型如圖2所示。

1、柴油機結構比較

      柴油機按工作循環的沖程數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，國內生產的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，運轉平穩，飛輪轉動慣量小，啟動時間短，且燃油效率低等優點；而渦輪增壓可有效提高柴油機的功率和經濟性：受結構影響，大功率V型柴油機可有效節省安裝空間。

      因此，從購置成本、運行經濟性、節省安裝空間等方面出發，在柴油發電機組成套時， 500kW以下應急發電用柴油機推薦使用四沖程、渦輪增壓、直列式柴油機，500kW以上應急發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）作應急用

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

（2）作備用

      柴油發電機組平時處于停機等待狀態，只有當主用電源全部故障斷電后，應怠發電機組才起動運行供給緊急用電負荷，當主用電源恢復正常后，隨即切換停機。

（3）作常用

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

 

圖1  室內型柴油發電機組實際工程案例

圖2  戶外型柴油發電機組實際工程案例

 

二、應急柴油發電機組的選擇

 

      應急發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，通過應急發電機組迅速恢復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備、儀表以及計算機系統，除配備發電機組外，還應配備蓄電池或UPS電源。應急發電機組的工作有兩個特點：一是作應急用，連續工作的時間不長，一般只需要運行幾小時（小于12h）；二是作備用，應急發電機組平時是處于停機等待狀態，只有當主用電源全部故障斷電后，應急發電機組才啟動運行，并為緊急用電負載供電，當主用電源恢復后，隨即切換停機。

1、應急發電機組容量的確定

      應急柴油發電機組的額定容量為經大氣修正以后的12h額定容量，其容量應能滿足緊急用電的計算總負載，并按發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。應急發電機一般選用三相無刷交流同步發電機，其額定輸出電壓為400V。

2、應急柴油發電機組臺數的確定

      根據應急負載容量一般只設置1臺應急柴油發電機組，也可以選用2臺以上發電機組并聯運行供電。由于并機技術的進步，目前數據中心應急備用電源已有20臺以上柴油發電機組并聯應用實例，詳見第7章內容。當選用多臺柴油發電機組時，發電機組應盡量選用型號、容量相同，調壓、調速特性相近的成套設備，所用的燃料性質應一致，以便運行維修保養及共用備件，當應急備用的發電機組有2臺時，自啟動裝置應使2臺發電機組能互為備用，即市電電源故障停電經過延時確認以后，發出自啟動指令，如果第1臺發電機組連續3次自啟動失敗，應發出報警信號，并自動啟動第2臺發電機組。

3、應急柴油發電機組的選擇

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

4、應急柴油發電機組的控制

      應急柴油發電機組的控制應具有快速自啟動及自動投入裝置。當主用電源故障斷電后，應急發電機組應能快速自啟動并恢復供電，一級負載的允許斷電時間從十幾秒至幾十秒，應根據具體情況確定。當重要工程的主用電源斷電以后，首先要有3～5s的確認時間，應避開瞬時電壓降低及電網合閘或備用電源自動投入的時間，然后，再發出啟動應急發電機組的指令。從指令發出，發電機組開始啟動、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、冷卻水溫度符合產品技術條件的規定：預潤滑及暖機過程可以根據不同情況預先進行。使發電機組隨時處于預潤滑及暖機狀態，以便隨時快速啟動，盡量縮短故障斷電時間。

      應急柴油發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的發電機組，按產品技術條件規定。如果對瞬時電壓降及過度過程要求不嚴格時，一般發電機組突加負載或突卸負載的負荷量不宜超過發電機組額定容量的70％。

 

三、常用柴油發電機組的選擇

 

      某些柴油發電機組在某段時間或經常需要長時間連續地運行，作為用電負載的常用供電電源，這類發電機組稱為常用發電機組。常用發電機組可作為常用發電機組和備用發電機組。遠離大電網的鄉鎮、海島、林場、礦山、油田等地區或者工礦企業，為了供給當地居民生產及生活用電，需要安裝柴油發電機組，這類發電機組平時應不間斷的運行。國防工程、通信樞紐、廣播電臺、微波接力站等重要設施，應具有備用柴油發電機組。這些單位的設施用電平時由市電電網供給。但是，由于地震、臺風、戰爭等其他自然災害或人為因素，使電網遭受破壞而停電以后，已設置好的柴油發電機組應能迅速地啟動，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供電，這種備用發電機組也屬于常用發電機組類型。常用發電機組持續工作時間較長、負載曲線變化較大、柴油發電機組容量、臺數、型式的選擇及發電機組的運行控制方式與應急發電機組不同。

1、常用柴油發電機組容量的確定

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

2、常用柴油發電機組臺數的確定

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

3、常用柴油發電機組的控制

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

 

圖3  開架式柴油發電機組模型簡化圖

圖4  靜音箱式柴油發電機組模型簡化圖

 

總結：

      康明斯電力技術有限公司生產的柴油發電機組有著良好的性能和可靠的質量保證。但是，在選擇發電機組時仍然需要注意許多方面的細節，以使發電機組發揮最佳的運行性能和取得較佳的經濟效應。柴油發電機組按用途分為長行發電機組和備用發電機組兩種。選擇發電機組時，應首先明確該發電機組是做何種用途。在長期缺電甚至無市電供應的地區，需要發電機組無限時運行時，應選用長行發電機組。若發電機組只是用來在市電發生故障時，才啟動運行來供應負載所需電力時，則使用備用發電機組。長行發電機組和備用發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，應根據需要來選用。

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