康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机组选型指南

 

摘要：柴油发电机的功率大小主要取决于它为不同启动方式的用电设备或电器及其数量。除了功率以外，柴油发电机组的选型还应考虑的因素主要有机械与电气性能、发电机组的用途、负荷的容量与变化范围、自动化功能等。不管用户因因何目的采用柴油发电机组进行供电，都必须将其电力需求与柴油发电机的性能指标相匹配。

一、柴发选型的主要考虑因素

1、发电机组的用途

      由于柴油发电机组可用于常用、备用和应急等3种情况，因此不同用途对发电机组的要求就有所区别。

2、负荷容量

      应根据不同用途选择负荷容量和负荷的变化范围，确定发电机组的单机容量和备用发电机组容量。

3、使用环境条件

4、柴油机的选择

      要根据配套的发电机和用途，选择适用功率的柴油机，结构如图1所示。

5、发电机与励磁方式的选择

      现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。

6、自动化功能的选择

      自动化柴油发电机组外形和结构如图2所示。

（1）自动起动：当市电故障（市电缺相，过压，欠压，过频，欠频）延时，自动起动机组。

（2）自动停机：当市电正常后，机组减载，市电供电，机组空载运行一段时间后自动停机。

（3）自锁定功能：当机组出现故障后，自动闭锁起动回路。

（4）自动保护功能：机组三次起动失败，低油压，高水温，过电压，欠电压，过载，短路，超速等故障，启动保护功能。

图1  柴油发动机机头示意图

图2  柴油发电机组构造示意图

二、柴发性能指标

      柴油发电机组在所规定的工作条件下，发电机组能以标定工况正常连续运行12h（其中包括过载10％运行1h），且柴油发电机组应无漏油、漏水和漏气现象。

1．外观要求

（1）发电机组的界限尺寸及连接尺寸均应符合程序批准的产品图样。

（2）发电机组的焊接应牢固，焊缝应均匀，无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷，焊渣、焊药应清除干净；漆膜应均匀，无明显裂纹和脱落；镀层应光滑，无漏镀斑点、锈蚀等现象：发电机组紧固件应不松动。

（3）发电机组的电气安装应符合电路图，发电机组的各导线连接处应有不易脱落的明显标志。

（4）发电机组应有接地良好的端子。

（5）发电机组标牌内容齐全。

2．绝缘电阻和绝缘强度

（1）绝缘电阻：各独立电气回路对地以及回路间的绝缘电阻应大于2MΩ。

（2）绝缘强度：发电机组各独立电气回路对地及回路间应能承受交流试验电压1min，应无击穿或闪烁现象。

表1     柴油发电机组绝缘强度承受电压值

3．散热系统要求

      合理的散热系统设计是保证柴油发电机散热效果的关键，良好的散热能力如图3所示。在设计过程中，应考虑以下几个方面：

（1）发电机外壳的材料选择：选择具有良好导热性能的材料，如铝合金，以提高辐射散热效果。

（2）散热部件的布局：合理布置散热片、散热管等部件，以增加传导散热的效果。

（3）风扇和风道的设计：选择合适的风扇和设计合理的风道，以提高对流散热的效果。

4．自动启动供电和自动停机的可靠性检查

（1）接自近代或遥控的启动指令后，发电机组应能自动启动。

（2）发电机组自动启动第3次失败时，应发出启动失败信号；设有备用发电机组时，程序启动系统应能自动地将启动指令传递给另一台备用发电机组。

（3）从自动启动指令发出至向负载供电的时间应不超过3min。

（4）发电机组自动启动成功后，首次加载量应不低于50％标定负载。

（5）接自控或遥控的停机指令后，发电机组应能自动停机；对于与市电电网并用的备用发电机组，当电网恢复正常后，发电机组应能自动切换和自动停机，其停机方式和停机延迟时间应符合产品技术条件规定。

5．柴油机技术指标

（1）在距发电机组柴油机和发电机机体1m处的噪声声压平均值：≤102dB（A）          

（2）燃油消耗率：发电机组标定功率在120<Ne≤600k600kW范围内，燃油消耗率≤260g/kW·h

（3）机油消耗率：发电机组标定功率＞40kW ，机油消耗≤3.0g/kW

（4）自动启动成功率不小于99％。

（5）发电机组应能自动向启动电池充电。

6．控制系统技术指标

      以康明斯发电机组控制系统为例，其控制器外观如图4所示。

（1）自动保护功能要求：发电机组应有缺相、短路（不大于250kW）、过电流（大于250kW）、过速、水温（缸温）高、油压低保护。

（2）智能型机组监控内容和接口要求如下：

① 遥控：开/关机、紧急停车、切换主备用发电机组。

② 遥信：工作状态（运行/停机）、工作方式（自动/手动）、主备用发电机组、过压、欠压、过流、频率/转速高、水温高（水冷）、缸体温度高（风冷）、润滑油油温高（风冷）、启动失败、过载、充电器故障。

③ 遥测：三相输出电压、三相输出电流、输出频率/转速、冷却介质温度或缸体温度（风冷）、润滑油油压、润滑油油温（风冷）、启动电池电压、输出功率。

④ 接口：应具有通信接口（RS-232和RS-485/422）并能提供出完整的通信协议。

7、电气系统要求

（1）相序要求：发电机组控制屏接线端子的相序从控制屏正面看应自左到右或自上到下排列。

（2）发电机组的空载电压整定范围不小于95％-105％标定电压。

（3）在空载标定电压、标定频率下，线电压波形正弦畸变率＜5％。

（4）电压稳态调整率：≤250kW（±3%）；>250kW（±2%）

（5）电压瞬态调整率：≤250kW（±20%）；>250kW（±15%）

（6）电压稳定时间：≤250kW（≤2s）；>250kW（≤15s）

（7）电压波动率：≤250kW（≤0.8%）；>250kW（≤0.5%）

（8）频率稳态调整率：≤250kW（≤3%）；>250kW（≤3%）

（9）频率瞬态调整率：≤250kW（≤9%）；>250kW（≤9%）

（10）频率稳定时间：≤250kW（≤5s）；>250kW（≤5s）

（11）频率波动率：≤250kW（≤0.8%）；>250kW（≤0.5%）

（12）发电机组在25％的三相对称负载下，在任一相再加25％标定相功率的电阻性负载，发电机组应能正常工作，线电压的最大或最小值与三线电压平均值之差应不超过三相电压平均值的5％。

 

图3  柴油发电机组散热能力分布图

图4  康明斯发电机组原厂控制器PC3.3

 

三、复杂条件下的配置选择

 

1、安全性方面

（1）密封性

      柴油发电机组无漏油、漏水、漏气、漏电现象。

（2）接地

      柴油发电机组有良好的接地端子并有明显的标志。

（3）绝缘电阻

      柴油发电机组各独立电气回路对地及回路间的绝缘电阻应不低于表1的规定。

表1    柴油发电机组的绝缘电阻

（4）抗电强度

      柴油发电机组各独立电气回路对地及回路间应能承受YD/T502-2007表10规定的、频率为50Hz的正弦波试验电压1min，应无击穿或飞弧现象。

（5）抗雷击浪涌能力

      柴油发电机组输出侧应具有防雷装置，能承受模拟雷击电流波形8/20μs，幅值为20kA的冲击5次，每次冲击间隔为1min，设备仍能正常工作。 防雷装置具有保护功能。残压不高于1500V。

2、远程监控方面

      柴油发电机组应能通过继电器干接点实现下列遥控、遥信功能

（1）遥控项目：遥开柴油发电机组；遥关柴油发电机组。

      遥控输入条件：由遥控设备给出一付接点，正常时开路，遥控时闭合。流过接点的电流不大于100mA，接点接通时间300mS～500mS。

（2）遥信项目：市电中断、柴油发电机组工作、柴油发电机组故障、充电整流器故障。

      遥信输出条件：投标人设备提供继电器干接点，以上状态发生时接点应闭合。

3、冬季运行方面

（1）机油粘度

一根据起动时的环境温度选择机油粘度（SAE级）。

一在低于-10℃时使用时耍缩短换油周期。

（2）柴油

一在0℃以下运行时应使用冬季柴油。

（3）冷却液

一将水和防冻液按实际使用的最低温度，调整混合液比例。

（4）其他保养工作

—每周一次将柴油箱底部杂质放掉（卸掉排污塞）。

一如果安装了油浴式空气滤清器，根据环境温度，按机油的使用条件做相应改变。一温度低于-20℃时，飞轮齿圈上有时要加低温润滑脂润滑（如何必要，拆掉起动马达)。

（5）冷起动辅助装置

一在温度接近或低于冰点时，起动时使用火焰预热塞。这不仅降低了起动极限温度，而且在通常不需要冷起动辅助时同样有用。

4、高温、高原地区运行方面

      随着海拔和气温的升高，大气密度会降低，这将影响最大输出功率、废气排放质量和温度，在特殊情况下还影响到起动性能。在海拨1000米以下，环境温度不超过30℃，发动机允许在短时间内运行。

（1）如果发动机在更加恶劣的条件（更高的海拔高度或坏境温度）下运行，就需要减少喷油量，并导致输出功率下降。

（2）如果对发动机在这种条件下的使用有问题，请与发动机或设备的制造商联系，为了使用的可靠性、寿命和排气质量（烟色），有必要考虑降低发动机的输出功率。

 

总结：

      为了防止停机并最大化柴油发电机的价值，您需要非常谨慎地选择您的发电机组和供应商。在为工作场地选择的柴油发电机时，需要所选择的柴油发电机能够满足工作场所需的可靠电力，一般来说，由于不同的场地所需的电力有巨大的差异，因此，应根据具体情况来选择合适的柴油发电机。例如，为小型商业设施供电的需要与大型施工现场或制造工厂所选的柴油发电机将完全不同。康明斯柴油发电机具有必要负载要求、安全预防措施和创新功能，让您可以长时间运行发电机而不会出现问题。

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