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发电机组基础
来源: 发布时间:2016-06-24 阅读量:

柴油发电机组的组成

(全世界的发电机组均由发动机、发电机和控制系统组装而成,没有任何一家厂家既生产发动机,又生产发电机和控制系统,同时组装生产发电机组.所以严格来讲,所有发电机组均为组装机)

· 原装机:国内习惯理解为在非中国境内组装的机组;

· 组装机:国内习惯理解为在中国境内的以进口发动机组装的机组;

· 国产机:以国产发动机及发电机组装的机组。

发电机组结构及基本原理


柴油发电机组由柴油机、发电机、控制系统三大部分及其他辅助设备组成。常规机组结构图如上。

柴油发电机工作原理

简而言之,就是柴油机驱动发电机运转。

在汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为作功。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。

将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用电磁感应原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

1、柴油机:

1)柴油机分类:

(a)按冷却系统分:风冷、水冷、开式、闭式

(b)按调速方式分:机械离心、机械液压、电子调速、电子燃油喷射

(c)按结构分:直列式、V

2、发电机

1)、构成:定子、转子、励磁系统、自动电压调节等

2)、类型:

按有无电刷分:有刷;无刷;

按励磁系统分:相复励;可控相复励;三次谐波可控硅励磁;基波(辅绕组)可控硅励磁;脉宽调制;永磁机可控硅励磁;

目前,无刷发电机,基波(辅绕组)可控硅励磁是主流产品。近年来,永磁机可控硅励磁开始受到市场的接受。

3、控制系统

控制系统作用:柴油发电机组工作过程的监示和控制,包括柴油机工作参数的测量显示、发电机电量测量显示、发电机输出主回路控制、柴油机、发电机保护及发电组过程控制。

控制系统分类:

按结构分:(a) 一体化控制箱;(b) 分体控制屏

按功能分:

(a)手动型

(b)自动化型

(c)并联型

· 手动并联

· 自动并联

· 自动并联、自动调频调载

 

 

 

柴油发电机型号柴油发电机组型号

    柴油发电机组是以柴油机动力,驱动同步交流发电机而发电的电源设备。为了便于生产管理和使用,国家对柴油机发电机组的名称和型号编制方法做了统一规定,柴油发电机型号、柴油发电机组型号排列和符号含义如下图

     

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6

 

7

                    柴油发电机组的型号

其中符号和数字代表的型号含义如下:

1---输出额定功率(KW),用数字表示。

2---输出电压种类G代表交流工频;P代表交流中频;S代表交流双频;Z代表直流。

3---发电机组类型;F代表陆用;FC代表船用;Q代表汽车用;T代表挂车用(如拖拉机)。

4---控制特征,缺位为手动(普通型)机组;Z代表自动化机组;S代表低噪声机组;SZ代表低噪音自动化机组。

5---设计序号,用数字表示。

6---变型代号,用数字表示。

7---环境特征,缺位普通型;TH代表湿热型。

柴油发电机型号,柴油发电机组型号含义的实例:

(5)120GFSZ1代表输出额定功率120KW、交流工频、陆用、低噪声、设计序列号为1的自动化柴油发电机组。

(6)200GFC1代表输出额定功率200KW、交流工频、船用、设计序列号为1柴油发电机组。

(7)120GT6代表输出额定功率120KW、交流工频、挂车式(即拖车式)、设计序列号为1设计序列号为6的柴油发电机组。

(8)90GQ1代表输出额定功率为90KW、交流工频、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。

(9)17ZQ1代表输出额定功率17KW、直流、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。

有的国产柴油发电机组系列型号是由机组生产厂自行确定的,与上述型号含义不同。

                                   油耗

一般来说柴油发电机的效率为0.8~0.95之间,发电机的效率除了如果负载是纯电阻式的她所能发挥的效益最大,负载的功率因素越小实际输出的电能越小,反之亦然。假设负载为纯电阻,发电机效率为0.95,那么功率120KW,和每小时实际可能发出的电能为114kW190kW。如果负载的功率因素为0.9,发电机效率可能为0.9,那么功率120KW,和200KW的柴油发电机组每小时实际可能发出的电能为97.2kW162kW

按照技术说明书的额定油耗是400/每小时,就是说在2千瓦负荷情况下每小时消耗差不多0.5公斤的汽油,当负荷是1千瓦的时候油耗会下降一些但是并不能成比例下降,不是变成200/每小时。因为不论是1千瓦还是2千瓦,汽油机都要旋转那么快(3000-3600转速每分钟),机械驱动消耗功率是固定的,摩擦损失、鼓风损失始终存在。实际的油耗计算可以按照说明书额定功率油耗打8折作为1千瓦负荷的油耗。
也就是说:满负荷运行发电机时的油耗是最经济的,性价比是最高的

 

负载大了油门大耗油就大些,负载小了相对油耗也就小。 关键是机器的状况是否良好和平时的保养方法是否正确 如果缸套与活塞磨损了也有影响,  另外就是你说购买的柴油发电机组的性能如何。  除去以上两个情况每小时耗油定在40.3公升左右 2.200KW柴油发电机组,八小时的耗油量是多少公升?  我公司有一台200KW柴油发电机组。是V12135的上海东风柴油机,当负荷为百分之八十时,它八小时的耗柴油是多少公升? 答:  我试答如下:200KW发电机大约要配220KW的柴油机。  柴油机的耗油一般是190--220/千瓦/小时(视不同的机器、不同牌号的燃油)。 现以200/千瓦/小时计算:220KW*0.2Kg*8=352(Kg) 0号柴油的密度约0.84Kg/L)。320/0.84=419L)  即你的200KW柴油发电机组,八小时的耗油量大约是419公升。  一般的说柴油发电机的耗油量大约在0.2/千瓦/小时左右。耗油的指标由以下几个因素决定:各种品牌的柴油发电机组,其消耗油量不同;用电负载的大小有关。所以要参照发电机组的厂家说明书。   例子:  V12135的上海东风柴油机的燃油消耗率为232.6/千瓦.小时。 200*232.6*8*80%=297728(克)=297.728(公斤) 以0号油计:  297.728(公斤)/0.84=354.438(公升)柴油比重:0.84-0.86    柴油发电机耗油明细表: 1L(升)=1000ML(毫升) 1L(升)=1公升 1KW(千瓦)=1000W(瓦) 1KG(公斤)=1000G(克)=1L(公升) 1G(克)=0.001L(公升)注:需在相同的比重前提下,水与汽油的比重约为10.70.8 所以一升汽油等于0.70.8公斤,1L=0.8KG左右。     柴油发电机的生产厂家参数大都会用G/KW.H,其意思是指一千瓦一小时耗多少克油,再把这单位换成多少升就马上能知道你耗了多少升的油,从而也能很清楚你一小时花了多少钱;也有厂商直接告诉L/H,那就是一小时耗油多少升的意

 

按效率来计算,然后再用95%的系数来核准。
例如发动机输出功率1kW,发电机的效率一般在85%90%之间,那么发电机功率则可算为1*85%*95%=0.8075≈0.8kW。反过来,如果想要发电机输出功率1kW,那么发动机的输出功率应计算为1/85%/95%=1.2384≈1.24kW左右

 

 


柴油发电机组选购要点

一、根据实际使用情况,选择合适的柴油发电机组

1、备用、常用

 备用柴油发电机组是指市电基本正常,只有偶尔停电时做临时发电使用。使用频率不高、使用时间短、机械损耗低、故障低。这种情况下没必要一味追求高端进口柴油机配置的机组,一般国产柴油机配置

的机组就能完全满足使用。油耗、噪音、故障率、大修时间这些指标没必要考虑太多。

 
 常用柴油发电机组是指在无市电情况下使用柴油发电机组做为主用电源。使用时间长、机械损耗高、故障高。这种情况下建议最低配置应为合资品牌柴油机,国产柴油机很难满足要求。

2、备用功率、常用功率

备用功率是指机组在超负荷情况下的运行功率,一般是主用功率的110%,举例:GF-440S型号发电机组主用400KW发电机组的备用功率为440KW,备用功率是每12小时可在440KW时运行1小时。常用功率是指发电机

12小时持续运行功率既400KW(同上例)。

3.柴油发电机组功率选取


柴油发电机组容量是有限制的,不同于电网,必须考虑到负载的启动电流。所以选取电器总功率做为购买柴油发电机组的功率并不完全正确。例如:一台30KW的电机采用星三角启动,启动电流会是额定电流的46倍,至

少得采用120KW的柴油发电机组才能正常启动这台电机。


启动方式不同,启动电流也会不同,例如软启动器启动,只会产生23倍启动电流,变频器启动是无级启动,没有启动冲击电流。还有电器启动时是否带载,也决定了启动电流的大小,要充分了解具体的电器情况,才能

更经济的计算出所需的柴油发电机组功率,也避免了计算错误买回无法使用的情况,具体功率的选取请与正利成的销售顾问详细沟通,我们的销售顾问会为您做出周到的方案。

2、故障率、大修时间

在故障率、大修时间两项指标上国产柴油机无法与合资或者进口品牌相比,但国产机组零配件便宜,在不计算故障导致的停产停工损失的情况下,两者在维护保养上经济性差不多。正利成曾经做过连续疲劳试验,某国产一线品牌柴油机配置的发电机组,满载连续无故障运行时间为223小时,而某合资品牌柴油机配置的发电机组满载连续无故障运行时间达到了672小时!正利成发电机组精选每个零配件,大到柴油机,小到一个继电

器,均采用名厂大品牌产品,将故障率降至最低。

3、油耗

常用柴油发电机组另一项需要重视的指标是油耗。国产柴油机的满载油耗一般为210g/kw.h240g/kw.h,合资品牌柴油机的满载油耗一般为200g/kw.h220g/kw.h,进口品牌柴油机的满载油耗一般为190g/kw.h

210g/kw.h


不要小看每发一度电相差1020克柴油,以500KW柴油发电机组为例,以每天运行10小时,每月运行20天计算,国产柴油机配置的发电机组每年油耗量为:210g/kw.h*500KW*10小时*20*12=252吨 ,进口品牌柴油机配

置的发电机组每年油耗量为:190g/kw.h*500KW*10小时*20*12=228吨,相差24吨,以每吨柴油8000元计算,每年柴油可节约19.2万元。

4、噪音

柴油发电机组噪音国标为空旷处7米低于102分贝合格。实际上102分贝已经让人感觉到不适,即使经过普通机房隔离,仍能达到90分贝以上。在机关、学校、医院等需要安静的场所使用,须加装低噪音机箱,正驰动力

生产的低噪音机箱均采用出口标准,严格按照环保标准制作静音箱体。

5、高温、高寒、高湿环境使用

高温环境使用必须有加强降温措施,如开式水池降温,强制通风。

高寒环境必须有冷启动保证,我们独家开发的高寒地区专用发电机组可保证在零下17度无辅助冷启动,加装预热装置,可保证在零下50度正常启动。


高湿环境使用必须有防湿防锈措施,柴油发电机组高湿专用发电机组采用三层防锈底漆,两层防水面漆,采用专用防滴发电机。

二、详细了解,火眼金睛辨别伪劣

柴油发电机组主要分为四大部分:柴油机、发电机、控制系统、附属件。

1、柴油机

柴油机是整个机组的动力输出部分,占到柴油发电机组成本的70%,是一些不良厂家最喜欢弄虚做假的环节。任何柴油发电机组厂家的柴油机都是外购的。

1.1 套牌假机


目前市场上知名的柴油机几乎都有仿制厂家,下面正驰动力给你介绍几个典型案例:


上柴、康明斯、沃尔沃等均有高仿的柴油机。


被仿最多的是上海柴油机股份有限公司的,其次是康明斯和瑞典沃尔沃。上柴官方网址是:http://www.sdec.com.cn,所谓的上柴分厂就是不正确的,上柴是没有任何分厂的。


康明斯在国内有两个生产基地: 1.重庆康明斯发动机有限公司,其官方网址是http://www.cummins.com.cn2.湖北襄樊东风康明斯发动机有限公司,其网址是http://www.dcec.com.cn。沃尔沃的官方网站为

http://www.volvopenta.com
 

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一些厂家使用这些外形一样的仿制机冒充名牌,采用做假铭牌、打真编号、印刷假出厂资料等手段套牌,以假乱真,达到大幅降低成本的目的。要分辨套牌机,不是专业人员很难做到。要分辨套牌机,不是专业人员很难

做到,不良厂家会说你可以打电话查询编号,编号是真的,所以查询结果是不可信的。

详细鉴别方法请致电 013950041693 咨询。正驰动力每份合同中均有这一条,真金不怕火炼,正正利成坚持做真品,诚信方能久远。

1.2 翻新旧机

但有些例外,根本不用鉴定。例如广东有些厂家从印度进口康明斯的旧机翻新,因为印度也有康明斯的工厂,这些不良厂家就号称是原装进口康明斯柴油机,还可提供海关证明。


实际上康明斯因为在中国已有两个合资厂:襄樊东风康明斯、重庆康明斯,所以是有贸易保护协议的。康明斯在世界各地的工厂都划定有销售区域,严禁冲突,所有号称原装进口康明斯发动机不可能是新机,除非走私,但走

私也不会有海关证明了。

1.3 以相近厂名混淆视听

这些不良厂家属于稍微胆小的,不敢做套牌、翻新,就在厂名与柴油机名上做名堂,以相近厂名柴油机名混淆视听。


例如山东某厂家,实际上和康明斯发动机没有任何关联,只是注册了康明斯发电机有限公司这个名称和汉字康明斯商标,外购回的各种柴油机配置的发电机组一律对外称康明斯(KMS)发电机组,正宗的重庆康明斯正

在与其打官司。


例如上海某研究所,号称是上柴股份的研究所,实际上也和上柴股份没有什么关系。


例如某上海柴油发电机组厂,注册了 上柴的商标,号称是正宗上柴,实际上真正的上海柴油机股份有限公司的商标是东风


1.4 小马拉大车

混淆KVAKW的关系。把KVA当成KW夸大功率,卖给客户。实际上KVA是视在功率,KW是有效功率,他们之间的关系为1KVA=0.8KW。进口机组一般用KVA表示功率单位,而国内用电设备一般都用KW表示,所以核算功率时应把KVA8折换算成KW


不讲长行(额定)功率和后备功率的关系,仅说一个功率,把后备功率当作长行功率卖给客户。实际上,后备功率=1.1x长行功率。而且,后备功率只能在12小时连续运行中使用1小时。


柴油机功率与发电机的功率配置成一样大,以求降低成本。实际上,业内一般规定柴油机功率发电机功率10%,因为有机械损耗。更为恶劣的,还有的把柴油机马力当作千瓦误报给用户,及用小于发电机功率的柴油机来

配置机组,俗称:小马拉大车,以至机组寿命降低,维修频繁,使用费居高不下。

 

1.5 换牌,以小充大

将大功率柴油机的铭牌换到小一号的柴油机上,以小充大,达到降低成本的目的。例如:上柴股份G128ZLD1柴油机,不良厂家将铭牌换为G128ZLD11,标称功率改大,因为外形基本一致,又是上柴股份的真机,

所以很难分辨。

 

1.6 电站用柴油机

柴油发电机组配置的柴油机都应该是电站专用用柴油机,其转速都应该稳定在1500/分。而工程用柴油机,船用柴油机等非电站专用柴油机转速范围大,改成固定1500转后转速是不如电站专用柴油机稳定的。方法同上。

合理的发电机组配置取决于对参数及负载的分析


摘要:很多客户对柴油发电机组都了解不多,那么在购买机组时就很被动。其实在选购柴油发电机组时需要注意的地方很多。本文告诉用户在购买柴油发电机组之前就应该了解的相关内容。

 

 

 

  尽管绝大多数的评估实践在评估程序或者厂商代表的帮助下已经作的很好,理解影响发电机运行的因素仍然很重要,因为可以让你确认为你的应用配置了正确的设备。

 项目参数 

  计算及选择发电机装置的第一步就是建立项目参数。

  最小发电机装置负载/容量:轻载下运行发电机装置会损害发动机,降低可靠度。康明斯电力不推荐发电机运行在低于30%负载的情况下。负载低于推荐值时应该增加负载。

  最大允许的阶梯电压降(起动及运行时):如果降低起动时最大允许的电压降,当负载在自动控制下循环运行或者在尖锋负载运行时,需要提高发电机组的容量。选择较低的可接受的电压降,意味着需要较大的发电机容量。最大允许的阶梯频率降:如果降低最大允许的频率降,需要提高发电机组的容量。

  海拔和温度:基于安装位置,随着海拔高度和环境温度的增加,需要配置大于总负载的发电机组的容量。

  工作时间:采用备用功率,主用功率或者与市电并联,发电机的容量也有所不同。备用功率通常没有过载能力。主用功率通常有大于10%的过载能力。发电机工作在稳定持续负载状态时,不应该超过其持续功率。

  燃料:天然气,柴油或者液化气会影响对发电机的选择。通常,使用天然气或者液化气的发电机因为要降功率使用,因此要加大其容量。紧急电源系统必须由储存在本地的燃料来供应。

  相数:选择单相或者三相。三相发电机可以为单相负载供电,但是要尽量保证三相负载的平衡。

  频率:50HZ或者60HZ可选。

  电压:通常与选择的频率有关。

负载 

  发电机选型的下一步也是最重要的一步是确认发电机带载的类型及功率。通常来说,发电机如果带非线性负载,需要增加发电机组的容量。接下来讨论一下各种负载及电气因素如何影响发电机的选型。

  功率因数(PF):通常交流负载电路中的电感和电容会导致正弦波电流经过零点的时间滞后或者超前电压波型的过零点。容性负载,过激的电动机等会导致超前的功率因数(PF),即电流超前电压(图1)。由于电路中电感的存在,滞后功率因数,即电流滞后电压的负载更为更为普遍。功率因数是kWkVA的比值,用小数(0.8)或者百分数(80%)来表示。三相发电机标称为PF0.8的负载,而单相发电机标称为PF1.0的负载。功率因素越低,给负载供电时对发电机的容量要求越高。任何时候用发电机给功率因数为超前的负载供电时应特别小心。很轻的超前功率因数负载会导致电压失控。发电机组带超前功率因数的负载时,在不被损害或者不会造成电压失控的前提下,可以带标称无功功率的10%的负载。最常见的超前功率因数的负载是带输入滤波器的轻载的UPS系统和带功率因数校正装置的马达。先启动滞后功率因数的负载,再启动超前功率因数的负载,可以提高稳定性。



  图1典型的发电机无功曲线

  单相负载和负载平衡:为了充分发挥发电机组的容量及限制电压的失衡,三相发电机组的三相负载应该尽可能的平衡。

  峰值负载:循环开启关闭的负载会形成峰值负载,比如电焊机,医疗影像设备或者马达。考虑到周期负载的因素,如果不认真设计启动顺序,会明显加大对发电机容量的需求。

  马达负载:估算软件可以完成对马达类负载的计算,能够将各种马达计算出对应的启动及运行功率的需求。然而,为了估算启动及加速马达所需的发动机的功率,通常将负载归类为低惯性和高惯性负载更准确。

  低惯性负载:包括风扇,离心式风机,旋转压缩机,旋转离心泵等。

  高惯性负载:包括电梯,单缸和多缸泵,单缸和多缸压缩机,碎石机及传送带等

  50马力以上的马达:大的马达在转子静止或者刚启动时相当于一个低阻抗的负载,因此有很高的浪涌电流,通常是马达标称(运行)电流的6倍。该电流会导致可能会影响其它系统的电压下降。发电机恢复至正常电压取决于发电机,马达,发动机功率(kW容量)以及发电机强制励磁的能力。根据负载的情况,在不循环启动时,对发电机的配置应该使其在几秒钟内恢复至标称电压值。在对马达的启动转矩要求不高时,为了降低马达的启动功率(kVA),可以选用多种降压启动器。降低马达起动功率可以减少电压降,发电机容量,并提供温和的机械启动。然而这些启动方法只能用在低惯性马达上,除非可以确认启动时能够产生足够的加速转矩。

  许多因素会影响发电机的容量。决定发电机装置容量的参数包括发电机最小负载,最大允许的阶梯电压降和阶梯频率降;高度及温度,工作方式,燃料,相数,频率以及电压。评估软件,如康明斯电力的GenSize软件,很大的简化了这个过程,并且提出了可供了优化发电机配置的方案分析。了解手动计算方法可以帮助工程师理解每个因素对发电机的配置有多大的影响。

  变频驱动(VFD)马达:用以控制感应电机速度的变频驱动(或者变速)设备是非线性负载,这些负载会导致发电机组的输出电压畸变。大的发电机需要防止VFD设备产生的谐波电流引起的过热,以及通过降低发电机的电抗来降低电压畸变。例如,VFD负载必须小于机组容量的50%,以限制总的谐波电波在15%以内。

其它负载

  UPS(不间断电源):UPS系统使用可控硅整流器或者其它静态装置,将交流电转换丹田直流电并且给电池充电,是另一种非线性负载。大的发电机需要防止由整流器产生的谐波电流引起的过热,以及通过降低发电机的电抗来降低电压畸变。过去存在的发电机与静态UPS设备的兼容性问题会导致发电机带此类负载时的容量评估存在一些误解。多数UPS厂商认识到期此问题。事实上要求UPS设备与发电机组兼容比单纯加大发电机组的容量更节省成本。这样使用UPS的标称功率来决定发电机组的容量,就可以满足机组对电池充电的需求,以及UPS满载情况下的需求。

  电池充电器类负载:电池充电器是一种非线性负载,发电机容量的需要根据整流器(脉冲)的数量来决定。3脉冲需要配置标称运行功率的2.5倍的发电机容量,12脉冲需要配置标称运行功率的1.15倍的发电机容量。这些负载在电信系统中最为常见。

  医疗影像类负载:包括CAT扫描,MRIX光设备。为了保证影像质量,在此类负载运行时发电机组的电压降不应超过10%。照明类负载:除了灯泡的功率外,还应该考虑到镇流器的功率,以及起动及正常运行时的功率因数。

  再生类负载:如电梯,起重机及升降机,通常在制动时电源要吸收一部分能量,在市电供电时并不会成为问题,因为市电可以认为可以带很多负载的不受限制的能源。与之相比,发电机组能够吸收的能量会小的多,特别是不带其它负载时。通常再生问题可以通过带其它可以吸收再生能量的负载来解决。大量的再生类负载会导致发电机组超速和停机。

  负载顺序:多数场合下发电机组被设计成可以同时带动所有负载。一些场合下,先起动会导致大电流的负载,然后按步骤启动其它负载即大马达优先原则。通常负载的起动顺序是10秒钟内起动紧急及救生类负载,其它负载的起动时间可以长一些。总之,按一定顺序起动在负载固定时可以减小发电机的容量。当存在循环类马达负载时,应该按照先起动其它负载,最后起动大的马达负载的原则来评估发电机组的容量.

未来需求 

  发电机组评估需要考虑到未来的需求。对电源的需求不是固定的,可能趋于增加。因此,对发电机组的评估需要考虑到未来的系统扩容。即使是用成熟的软件来计算,仍需要对发电机组的容量根据判断而作出调节。您对影响发电机组容量的参数知道的越多,作出的判断就会越合理。

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