柴油發電機組的技術要求及特點
發布時間：2024-07-30 點擊：457
柴油發電機組的技術要求及特點
無論用戶最終選擇哪種品牌或機型的柴油發電機組，其整機設計、制造、安裝、調試和驗收須符合相符的中國或國際認可的規范及標準。其次，柴油發電機組應根據相關技術參數，選取及配置適宜的設備，滿足發電系統的使用功能以及荷載、進風、排風、排煙、消音等一般性要求，保證任何情況下均能正常運行。
圖1 康明斯發電機組正面及后視圖
一、對發電用柴油機的技術要求
發電用柴油機多數為通用型或其他機型的變型，可用于移動式、固定式和船用發電機組，其技術特點及要求如下：
（1）頻率穩定。
為保證頻率穩定性，要求安裝靈敏度較高的全程式調速器。要求瞬時調速率δ1≤7%－10％，穩態調速率δ2≤5%，轉速波動率ψ≤±0.5％。常見的機械離心式調速器、液壓調速器、電液調速器，過渡到應用電子調速器。一般機械調速器精度等級為3，靜態調速率為5％；而電子調速器精度等級為1，靜態調速率為2％。
（2）要求平穩性好，不均勻度小（(ε≤0.5%~0.33%）。所以一般采用多缸機或較大的飛輪。
（3）可靠性高，具有長期連續工作的能力。應急備用發電機組或無人值守發電機組要求安全連續運行時間在500h以上。國外柴油機的平均無故障時間可以達到2500-5000h。
（4）噪聲低。在距機組柴油機和發電機機體1m處的噪聲聲壓平均值：機組功率≤250kw時，噪聲≤102db（a）；機組功率＞250kw時，噪聲≤108db（a）。低噪聲機組在距≤108db(a)。機體1m處的噪聲聲壓值可達到≤65db（a）。
（5）較大容量的發電機組及應急備用發電機組必須有自動起動、自動加減負載、自動停機等多種自動控制功能。
（6）坑道內使用的發電機組要注意對發電機組進行排氣凈化。盡量采用低噪聲和低排放機組。普通機組必須加載排氣凈化和降噪裝置。
圖2 康明斯發電機組平面圖
康明斯發電機組側面圖
二、柴油發電機組的配套特點
發電機組主要技術性能有：穩態電壓調整率δu、突加突卸負載時瞬態電壓高速率及恢復時間、起動異步電動機的能力、無線電干擾允許值等多種指標。這里著重介紹兩種性能指標。
發電機的電壓高速范圍為95％～105％額定電壓。當發電機電壓整定在95％或105％額定電壓時，發電機從空載到額定負載的功率因素應在1.0～0.8（遲后）之間變化，并且三相電流平衡；
柴油機轉速變化率規定值（一般為5％，即空載時為105％額定轉速，滿載時為額定轉速）變化時，電壓變化值與整定電壓之比的百分數稱為穩態電壓調整率。根據機組使用要求不同，有±1％、±2.5％、±3％、±5％4種指標，也可以提出更高要求。
當電機突加負載時，其端電壓將瞬時降低；突卸負載時端電壓將瞬時升高，均需經一定的時間才能恢復至規定值。這種最大瞬時值與標定值之差與標定電壓之比的百分數稱為瞬態電壓調整率。瞬態電壓調整率及恢復時間與下列因數有關：負載性質及大小、勵磁系統的強勵能力、發電機的電抗與時間常數。
1．直接起動異步電動機的能力
發電機在空載標定電壓時，允許直接起動一定功率的空載的異步電動機。t2、tfw系列小型三相同步發電機允許直接起動空載四極籠式轉子常用系列異步電動機（此時動態性能不作考核）的能力見表6-1。
表6-1t2、tfw系列三相同步發電機起動異步電動機的能力
發電機標定功率pn(kw)
被起動異步電動機功率(kw)
發電機標定功率
被起動異步電動機功率(kw)
≤40
50、64、75
0.7pn
30
90、120
150、200
55
75
在標定電壓和標定頻率下，直接起動異步電動機時，發電機定子電流非常大，定子繞組端部產生的電磁力和局部過熱也很嚴重，因而起動次數不能時宜于頻繁。
2．無線電干擾允許值
用于通信電源的柴油發電機組無線電干擾電平有嚴格要求，其允許值應不大于表6-2中規定的值。按照gb3907《工業無線電干擾常用測量方法》進行測量考核，特殊情況可提出更嚴格的要求。
表6-2工業無線電干擾子電平允許值
頻率，mhz
0.15
0.25
0.35
0.6
0.8
1.0
1.5
2.5
3.5
5~30
端子電平
允許值
μv
db
3000
69.5
1800
65.2
1400
62.9
920
59
830
58
770
58
680
56.7
550
54.8
420
54
400
52
3．機組的并車性能要求
兩臺規格型號完全相同的三相機組，在額定功率因數下，應能在額定功率的20％～100％范圍內穩定并聯運行。為了提高有功功率合理分配精度和運行的穩定性，要求機組中柴油機調速器的穩態調速率在2％～5％范圍內調節的裝置。裝在控制屏內的調壓裝置可使穩態電壓調整率在5％范圍內調整。
4．機組的自動化性能要求
隨著通信技術的發展，一方面通信設備要求交流電源不問斷供電，另一方面通信電源設備的集中監控越來越普及。要求通信用柴油發電機組必須具備自動化的功能。由于機組自動化程度不同，根據gb4712的規定，機組自動化分顯一、二、三級，三級機組的自動化程度最高。
（1）一級自動化機組的性能要求
①機組應自動維持應急準備運行狀態，柴油機啟動前自動進行預潤滑。
②當機組需要啟動/停機運行時，能按自動控制指令或遙控指令實現自動啟動/自動停機。
③機組在運行過程中，若出現過載、短路、超速、過頻、水溫過高、機油壓力過低等異常情況均能進行自動保護。
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圖1 康明斯發電機組正面及后視圖
一、對發電用柴油機的技術要求
發電用柴油機多數為通用型或其他機型的變型，可用于移動式、固定式和船用發電機組，其技術特點及要求如下：
（1）頻率穩定。
為保證頻率穩定性，要求安裝靈敏度較高的全程式調速器。要求瞬時調速率δ1≤7%－10％，穩態調速率δ2≤5%，轉速波動率ψ≤±0.5％。常見的機械離心式調速器、液壓調速器、電液調速器，過渡到應用電子調速器。一般機械調速器精度等級為3，靜態調速率為5％；而電子調速器精度等級為1，靜態調速率為2％。
（2）要求平穩性好，不均勻度小（(ε≤0.5%~0.33%）。所以一般采用多缸機或較大的飛輪。
（3）可靠性高，具有長期連續工作的能力。應急備用發電機組或無人值守發電機組要求安全連續運行時間在500h以上。國外柴油機的平均無故障時間可以達到2500-5000h。
（4）噪聲低。在距機組柴油機和發電機機體1m處的噪聲聲壓平均值：機組功率≤250kw時，噪聲≤102db（a）；機組功率＞250kw時，噪聲≤108db（a）。低噪聲機組在距≤108db(a)。機體1m處的噪聲聲壓值可達到≤65db（a）。
（5）較大容量的發電機組及應急備用發電機組必須有自動起動、自動加減負載、自動停機等多種自動控制功能。
（6）坑道內使用的發電機組要注意對發電機組進行排氣凈化。盡量采用低噪聲和低排放機組。普通機組必須加載排氣凈化和降噪裝置。
圖2 康明斯發電機組平面圖
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二、柴油發電機組的配套特點
發電機組主要技術性能有：穩態電壓調整率δu、突加突卸負載時瞬態電壓高速率及恢復時間、起動異步電動機的能力、無線電干擾允許值等多種指標。這里著重介紹兩種性能指標。
發電機的電壓高速范圍為95％～105％額定電壓。當發電機電壓整定在95％或105％額定電壓時，發電機從空載到額定負載的功率因素應在1.0～0.8（遲后）之間變化，并且三相電流平衡；
柴油機轉速變化率規定值（一般為5％，即空載時為105％額定轉速，滿載時為額定轉速）變化時，電壓變化值與整定電壓之比的百分數稱為穩態電壓調整率。根據機組使用要求不同，有±1％、±2.5％、±3％、±5％4種指標，也可以提出更高要求。
當電機突加負載時，其端電壓將瞬時降低；突卸負載時端電壓將瞬時升高，均需經一定的時間才能恢復至規定值。這種最大瞬時值與標定值之差與標定電壓之比的百分數稱為瞬態電壓調整率。瞬態電壓調整率及恢復時間與下列因數有關：負載性質及大小、勵磁系統的強勵能力、發電機的電抗與時間常數。
1．直接起動異步電動機的能力
發電機在空載標定電壓時，允許直接起動一定功率的空載的異步電動機。t2、tfw系列小型三相同步發電機允許直接起動空載四極籠式轉子常用系列異步電動機（此時動態性能不作考核）的能力見表6-1。
表6-1t2、tfw系列三相同步發電機起動異步電動機的能力
發電機標定功率pn(kw)
被起動異步電動機功率(kw)
發電機標定功率
被起動異步電動機功率(kw)
≤40
50、64、75
0.7pn
30
90、120
150、200
55
75
在標定電壓和標定頻率下，直接起動異步電動機時，發電機定子電流非常大，定子繞組端部產生的電磁力和局部過熱也很嚴重，因而起動次數不能時宜于頻繁。
2．無線電干擾允許值
用于通信電源的柴油發電機組無線電干擾電平有嚴格要求，其允許值應不大于表6-2中規定的值。按照gb3907《工業無線電干擾常用測量方法》進行測量考核，特殊情況可提出更嚴格的要求。
表6-2工業無線電干擾子電平允許值
頻率，mhz
0.15
0.25
0.35
0.6
0.8
1.0
1.5
2.5
3.5
5~30
端子電平
允許值
μv
db
3000
69.5
1800
65.2
1400
62.9
920
59
830
58
770
58
680
56.7
550
54.8
420
54
400
52
3．機組的并車性能要求
兩臺規格型號完全相同的三相機組，在額定功率因數下，應能在額定功率的20％～100％范圍內穩定并聯運行。為了提高有功功率合理分配精度和運行的穩定性，要求機組中柴油機調速器的穩態調速率在2％～5％范圍內調節的裝置。裝在控制屏內的調壓裝置可使穩態電壓調整率在5％范圍內調整。
4．機組的自動化性能要求
隨著通信技術的發展，一方面通信設備要求交流電源不問斷供電，另一方面通信電源設備的集中監控越來越普及。要求通信用柴油發電機組必須具備自動化的功能。由于機組自動化程度不同，根據gb4712的規定，機組自動化分顯一、二、三級，三級機組的自動化程度最高。
（1）一級自動化機組的性能要求
①機組應自動維持應急準備運行狀態，柴油機啟動前自動進行預潤滑。
②當機組需要啟動/停機運行時，能按自動控制指令或遙控指令實現自動啟動/自動停機。
③機組在運行過程中，若出現過載、短路、超速、過頻、水溫過高、機油壓力過低等異常情況均能進行自動保護。
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