在選擇、應(yīng)用和維護(hù)柴油發(fā)電機組的工作中，了解其整機的性能規(guī)范、機型特點是十分必要的。

1 柴油發(fā)電機組的常用規(guī)范

1.1 型號、規(guī)格的編制原則

我國早在1981年就對燃油發(fā)電機組的名稱和型號編制方法、機組工作條件等制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB2819-81。其中機組的型號及相關(guān)代碼由6部分組成:

□ - □ □ □ □ — □

1 2 3 4 5 6

各部分定義為:

1:用數(shù)字表示燃油發(fā)電機組的額定輸出功率,以kW為單位。

2:表示機組輸出電流的種類,工頻(50Hz)用字母G代表。

3:發(fā)電機組用字母F代表。

4:自動化機組用Z表示,基本型機組無代號。

5:以數(shù)字表示生產(chǎn)廠家的代號。

6:用數(shù)字表示工廠在制造機組時是否改進(jìn)、變型。

例如:產(chǎn)品銘牌上標(biāo)注550GFZ3-2就表示此柴油發(fā)電機組是額定輸出功率為550kW的工頻、自動化發(fā)電機組。它是由代號為3的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的2型產(chǎn)品。

1.2 機組的分類

根據(jù)當(dāng)時的技術(shù)和生產(chǎn)水平,按照機組的結(jié)構(gòu)形式、控制方式和保護(hù)功能等將油機(汽油機、柴油機等)發(fā)電機組分為三種類型;

(1)基本型機組

指由燃油(汽油、柴油等)內(nèi)燃機(發(fā)動機)、同步發(fā)電機和控制屏(柜)按一定的技術(shù)條件整合構(gòu)成的機組,具有發(fā)動機轉(zhuǎn)速和同步發(fā)電機輸出電壓的自動調(diào)節(jié)功能。

(2)自動化機組

在基本型機組的基礎(chǔ)上增加了自動控制裝置。市電突然中斷時能自動起動、自動切換送電,市電恢復(fù)后又能自動關(guān)機。燃油發(fā)動機在機油(潤滑油)壓力過低、油溫或冷卻液溫度過高時可自動報警。主軸轉(zhuǎn)速超速而又不能調(diào)節(jié)時,應(yīng)自動停機保護(hù)機組。

(3)微機控制自動化機組

除了包含自動化機組的全部功能外,還具有各種完善的檢測、故障報警、記錄和自動保護(hù)系統(tǒng)。它的信息通訊口可以與局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)連接,實現(xiàn)無人值守及遙控、遙測和遙信。

隨著信息化在全社會的迅速發(fā)展，對油機發(fā)電機組的自動化程度要求越來越高。1984年又制定了將機組自動化分為三級的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4712-84。它除了規(guī)定機組應(yīng)具備全面的自動化功能外，還對燃油、機油和冷卻液的自動補給，機組自動維持應(yīng)急準(zhǔn)備起動狀態(tài)、無人值守連續(xù)運行時間及機組的并聯(lián)運行功能等都分級做了要求。

1.3 機組的工作條件規(guī)范

對于油機發(fā)電機組的適用工作條件,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在海拔高度4km以內(nèi),環(huán)境溫度最高40℃、45℃,最低5℃、-25℃、-40℃,相對濕度為60%、90%、95%的情況下,不同的電站(機組)應(yīng)能在相應(yīng)的自然條件下可靠地工作。并將適應(yīng)1km高度、40℃溫度和60%相對濕度以上條件的機組劃為A類。B類機組則只能在海拔0m、溫度20℃、相對濕度60%以上的自然環(huán)境下可靠地運行。

1.4 常用主要技術(shù)性能指標(biāo)

對于評定柴油發(fā)電機組的整機性能,也規(guī)范了相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。這給生產(chǎn)廠家、科研單位和使用者都提供了從不同角度評價產(chǎn)品的統(tǒng)一規(guī)范。主要技術(shù)性能指標(biāo)通常是在機組功率因數(shù)為0.8～1,三相對稱負(fù)載在0～100%額定值的范圍內(nèi),正、反向漸變或突變的條件下測定的。

(1)空載電壓整定范圍

機組在空載工作時,應(yīng)能對其額定輸出電壓值在95%～105%范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),且穩(wěn)定運行。例如:額定輸出電壓為400V的機組,其空載時輸出電壓可在380～420V之間調(diào)整。

(2)電壓穩(wěn)定時間

從機組的負(fù)載突變開始,到輸出電壓穩(wěn)定所經(jīng)歷的時間。用秒(s)計量。0.5～1s的為Ⅰ～Ⅲ類機組,Ⅳ類機組是3s。

(3)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率δu

其公式為:δu=(U1-U)÷U×100%,式中:U是機組空載輸出電壓值,U1代表負(fù)載變化后的穩(wěn)定輸出電壓的最大或最小值。機組δu值在±(1～3)%

范圍的為Ⅰ～Ⅲ類。Ⅳ類不超過±5%。

(4)頻率穩(wěn)定時間

機組負(fù)載從突變開始到輸出頻率穩(wěn)定所需的時間。以秒(s)為單位。Ⅰ～Ⅲ類機組在2～5s范圍內(nèi)。7s的則屬于Ⅳ類機組。

(5)穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率δf

定義為:δf=(f1-f2)÷f×100%,式中:f是機組的額定輸出頻率(50Hz)，f2為機組帶額定負(fù)載時的頻率,f1則代表負(fù)載變化后的穩(wěn)定輸出頻率的最大或最小值。δf值為0.5%～3%的為Ⅰ～Ⅲ類機組。Ⅳ類機組不能超過5%。

從這些常用的主要技術(shù)性能指標(biāo)中可以看出,柴油發(fā)電機組對于其負(fù)載的漸變或突變的響應(yīng)程度是衡量整機性能的主要依據(jù)。

1.5 油機功率的標(biāo)定

燃油(汽油、柴油)機發(fā)電機組的額定輸出功率,是衡量機組帶載能力的重要技術(shù)指標(biāo),也是使用者最關(guān)注的參數(shù)之一。機組的輸出功率實際上是同步發(fā)電機的額定輸出功率,然而它是在油機發(fā)動機的帶動下才能供出的功率。顯然要使油機發(fā)電機組輸出很大的功率,發(fā)動機(內(nèi)燃機)就必須給出巨大的動能。但受到機內(nèi)活動零部件之間的磨損和熱損耗的限制,發(fā)動機不能長期超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。否則會造成效率迅速降低甚至損壞機器。因此規(guī)定了只允許油機發(fā)動機以有效功率Ne(Ne是指發(fā)動機工作中,燃油爆燃時推動活塞所做的有用功Ni,減去機械摩擦及輔助機構(gòu)消耗的功率Nm,而真正成為曲軸動能的功率，即Ne=Ni-Nm)的最大值在一定的時間段內(nèi)連續(xù)運行。此時間段內(nèi)的功率，稱為標(biāo)定功率。就柴油發(fā)電機組中的柴油發(fā)動機而言,其標(biāo)定功率在國家標(biāo)準(zhǔn)所劃分的四類之中。A：15min功率、B:1h功率、C:12h功率。這三項時間段，都是規(guī)定柴油發(fā)動機以有效功率的最大值連續(xù)運轉(zhuǎn)的最長時間。例如:15min標(biāo)定功率，就規(guī)定柴油發(fā)動機若連續(xù)輸出最大有效功率時不能超過15min。15min以后應(yīng)該將負(fù)荷減下來，保持在八、九成的狀態(tài)下運行。D:持續(xù)功率，柴油發(fā)動機以有效功率的最大值長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)輸出功率。

柴油發(fā)電機組中的柴油發(fā)動機的功率,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB1105-74規(guī)定為12h標(biāo)定功率,即指在標(biāo)準(zhǔn)工況下,柴油發(fā)動機以額定轉(zhuǎn)速連續(xù)運行12h的輸出最大有效功率。

我國的柴油發(fā)電機組市場,由國產(chǎn)、合資、進(jìn)口三種產(chǎn)品形成。通常將機組按其柴油發(fā)動機的標(biāo)定功率分為備用機組(輸出的電功率稱為備用功率)和長行機組(輸出的電功率叫做長行功率或持續(xù)功率),一般兩者功率之比為0.91:1。這也與我國標(biāo)準(zhǔn)的12h功率和持續(xù)功率之比相吻合。

1.6 同步發(fā)電機的額定功率

柴油發(fā)電機組中的交流同步發(fā)電機的額定功率,是指在柴油發(fā)動機帶動下長期連續(xù)運轉(zhuǎn)輸出的電功率。其額定功率PH可以用公式表達(dá)

PH=K1×η(K2K3NeH-Np) (單位為kW)

式中:K1是單位變換系數(shù)，常取0.736，η代表同步發(fā)電機的效率，K2、K3分別為柴油機功率和環(huán)境條件的修正系數(shù)。Np是柴油機風(fēng)扇與其它機件消耗的機械功率。NeH為柴油發(fā)動機額定輸出功率。

從式中可以看出,柴油發(fā)電機組中的同步發(fā)電機的額定輸出功率與柴油發(fā)動機有著密不可分的關(guān)系。通常將柴油機的輸出額定功率(PS)與同步發(fā)電機的輸出額定功率之比叫做匹配比K,一般取1.6～2。這就是俗話說的:柴油發(fā)電機組的發(fā)動機要比發(fā)電機的“勁頭”大一半以上才行。

柴油發(fā)電機組的額定輸出功率一般用有功功率PH(kW)標(biāo)注,也有的用視在功率SH(kVA)標(biāo)注。因為交流同步發(fā)電機通常是按照功率因數(shù)(cosφ)為0.8設(shè)計和制造的,所以PH是SH的80%。

2 常用機型及特點

目前,全自動化、智能化的機械加工中心和機電一體化技術(shù),已成為機械制造業(yè)的主流。零部件的加工精度早已從絲級(也稱為道級,1絲即0.01mm)邁向μ級(1μ是0.001mm)。就柴油發(fā)電機組而言,現(xiàn)代產(chǎn)品不僅效率高、性能優(yōu)良,而且一般都是自動化、智能化機組。按照生產(chǎn)者和使用者多年的實踐和習(xí)慣,也常將柴油發(fā)電機組分為以下幾種:

2.1 固定式機組

這是最常用的、各行各業(yè)裝機量最多的柴油發(fā)電機組。又因這類機組產(chǎn)量大,產(chǎn)品型號、規(guī)格、序列完整齊備。它們又很容易被變通裝配成靜音機組、移動式機組等,因而固定式機組又常被稱為標(biāo)準(zhǔn)型機組。

機組的額定輸出功率范圍一般在6kW(7.5kVA)

到2400kW(3000kVA)之間,分為許多規(guī)格和檔次。它們也是按照柴油發(fā)動機的標(biāo)定功率分為備用機組和長行機組(持續(xù)機組),同規(guī)格的長行機組要比備用機組的額定輸出功率低10%左右,其成本也略高于備用機組。這為廣大用戶根據(jù)本單位的環(huán)境條件、使用要求和投資額度等情況,選擇適用的機組提供了許多考慮的余地。

固定式機組，顧名思義就是柴油發(fā)電機組長久地固定安裝在使用場合，并且與市電電網(wǎng)通過自動轉(zhuǎn)換器(ATS)構(gòu)成了規(guī)范、固定的連接。使用場所也為機組的工作創(chuàng)造了通風(fēng)、散熱、降噪聲、隔震動、供油、給起動電池充電等永久性的便利條件。

固定式機組的特點:

(1)相對而言,這類機組體積大、重量重,然而也有利于其運行的穩(wěn)定性。大多數(shù)單位安裝的是100kW以上的機組,通常都給它們安排一個較為合適的機房。

(2)機組的自動化、智能化程度高,一般都能實現(xiàn)無人值守,自動運行。滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB4712-84連續(xù)運轉(zhuǎn)4h的規(guī)定。只要燃油、機油(潤滑油)、冷卻液滿足長期自動補給的條件,也可達(dá)到無人值守連續(xù)運行240小時的規(guī)定。

(3)機組內(nèi)的柴油發(fā)動機制造精良,普遍采用了進(jìn)氣增壓、中冷、燃油電噴、電子調(diào)速和功能齊備的報警保護(hù)系統(tǒng)。

(4)同步發(fā)電機全部是無刷交流勵磁、旋轉(zhuǎn)整流器及電子調(diào)壓結(jié)構(gòu)。整機H級絕緣，耐短路電流和尖峰電壓沖擊，在額定負(fù)載范圍內(nèi)輸出電壓穩(wěn)定。

(5)一般(特別是大功率機組)都需要外設(shè)柴油罐、機油罐等,并可對柴油發(fā)電機組實現(xiàn)自動補給。有的大型機組為了散熱效果更佳,將水箱散熱器、排風(fēng)扇與主機分離單獨安裝,用加長的管路保障冷卻液的循環(huán)。

(6)平常備機待起動狀態(tài)時,需由機房內(nèi)的市電為柴油發(fā)電機組的起動用蓄電池充電。

(7)對于安裝有自動百葉窗的機房,應(yīng)能實現(xiàn)與固定式機組的聯(lián)動。機組起動時百葉窗自動打開,停機后自動閉合。以達(dá)到開機時通風(fēng),關(guān)機時保暖的要求。

(8)冬季,特別寒冷的地區(qū),需對固定式機組的冷卻液、機油(潤滑油)、柴油系統(tǒng)利用市電進(jìn)行加熱保溫,以保持機組的待機狀態(tài)良好。

(9)固定式柴油發(fā)電機組應(yīng)按照規(guī)范定期進(jìn)行維護(hù)。

2.2 靜音型機組

從原理上或技術(shù)實踐上,其實就是將固定式機組按要求裝配在可以隔聲的封閉箱內(nèi)。以盡量減少柴油發(fā)電機組工作所產(chǎn)生的噪聲對環(huán)境的干擾。所以只要有需要,一般6～2400kW的柴油發(fā)電機組都可以用防音罩把它們封起來。

靜音型機組的特點：

(1)靜音罩(靜音箱)的內(nèi)壁嵌附吸聲并阻燃的材料。在保證正常工作通風(fēng)、排氣的條件下,各處密封良好。

(2)機組的柴油發(fā)動機排氣管,安裝性能優(yōu)良的消聲器,并特殊設(shè)計排氣口。

(3)靜音罩內(nèi)設(shè)置可自動補給機組的燃油儲備箱和電力饋送裝置，使其為自成一體的獨立發(fā)電設(shè)備。

(4)整體搬動方便,有的靜音機組就安裝在拖車上。機組的底座設(shè)計考究,對使用場地沒有什么要求,一般靜音機組不必再建機房。

(5)靜音機組是全自動化機組,工作時全由智能控制屏管理。只要隔著密封玻璃窗就可以看見控制屏所顯示的運行參數(shù)。當(dāng)然也可以通過機組的數(shù)據(jù)口遠(yuǎn)距離測控。

(6)在1m的距離，靜音罩(箱)內(nèi)的柴油發(fā)電機組的工作噪聲，應(yīng)比它在敞開環(huán)境下的工作噪聲小很多，符合ISO3744國際標(biāo)準(zhǔn)化組織所制定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 移動式機組

移動式機組的最大特點是挪動方便。機組的額定輸出功率一般在6kW(7.5kVA)到16kW(20kVA)范圍。

它也是自成一體,有備用油箱、電力電纜盤、插接頭等，適用于應(yīng)急場合供電。移動式機組的底盤一般都安裝有輪子及掛接裝置，可以掛在汽車上隨時前往需要的地方。箱內(nèi)的柴油發(fā)動機組具有快速起動，在不良自然條件下連續(xù)工作的優(yōu)良性能。

2.4 便攜式機組

體積小、輕便,通?？咳肆Π釀印C組就是一個超小型的發(fā)電站,通常的額定輸出功率大致在0.6kW(0.75kVA)～12kW(15kVA)左右,也有許多便攜式機組采用汽油發(fā)動機,發(fā)電機一般用的都是同步單相或三相機。它們主要用于用電量不大的應(yīng)急供電場合。

2.5 燃?xì)獍l(fā)電機組

在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)、清潔能源的現(xiàn)代社會，這是有著廣闊前途的發(fā)電機組。

目前機組的額定輸出功率基本上在20kW(25kVA)到80kW(100kVA)數(shù)量級。更大功率的實驗型燃?xì)怆娬疽惨呀ǔ蓭鬃?。它們的突出特點是發(fā)動機不燒燃油,而是用燃?xì)?一般是用天然氣)。這就使得發(fā)動機工作時排出的廢氣中的有害物質(zhì)含量大大減少,可以稱為綠色能源。特別是在天然氣資源豐富的地區(qū),推廣使用這種機組,可達(dá)環(huán)保、節(jié)能兩全。人們巧妙地利用燃?xì)獍l(fā)電機組工作中排出的高溫廢氣來取暖、加溫洗浴用水,甚至轉(zhuǎn)換制冷,從而形成一個以發(fā)電為主的天然氣綜合利用系統(tǒng)。天然氣發(fā)電機組的發(fā)展前景十分美好。