柴油发电机组及选用

发电机为交流同步发电机, 一般按电机的励磁 方式分为三次谐波励磁电机、可控硅励磁电机、相复 励电机和无刷电机等。相复励电机的励磁是通过主 绕组部分的电抗器和输出部分的电流互感器两部分 的电信号矢量复合, 再经整流后由碳刷转换为直流 励磁信号。因此有刷励磁结构的电机体积较大, 并 列运行时通过调整装置的气隙来达到需要的电气性 能, 并经常进行更换碳刷等维护工作。目前无刷发 电机已逐步取代有刷发电机。
柴油发电机组是将燃油化学能转化为电能的设 备, 由柴油机( 发动机) 、发 电机、底盘、控制系统组 成。柴油机和发电机安装在公共底盘上, 控制箱一 般与发电机一体式安装, 柴油机的飞轮壳和发电机 的前端法兰采用凸肩定位直接连接, 发电机通过盘 片式联轴器( 或弹性联轴器) 与柴油机连接。
柴油发电机组产品的国家标准是 工频柴油发 电机组通用技术条件 ( GB2820- 90) , 等同国际标 准的国家推荐标准( GB/ T 2820 1~ 12) 。
发电机组发电( 备用电源) 与电网电源( 主电源)
相序的不同或相位的偏差将引起 冲击电流和逆功 之间的切换必须有机械电气的互锁, 避免因误操作
率, 相序相位相同可在待并发电机组与母线之间( A 引发巨大的冲击电流, 损坏发电机组或电网上使用
相与 A 相间, B 相与 B 相间) 并联指示灯, 用同时亮 设备。采用电磁结构的双投自动切换开关( A T S)
1分类
柴油发电机组按结构方式可分为固定式和移动 式( 拖车式) 机组; 按运行方式可分为单台机组和并 列运行机组; 按控制方式可分为普通手动机组、自动 化机组、智能通讯遥控机组; 按技术指标可分 类电 站、 类电站、 类电站; 按容量可分为从 1 kW 到 3 150 kW各功率档机组。
2 工作原理及过程
梅 学军 等: 柴油发电机组及选用
安装的三相桥式整流) 整流后, 送入主机的励 磁绕 组, 使主机电枢建立电压, 随着电机的转速上升, 发 电机电压逐渐升高; 当转速接近额定转速时, 通过自 动电压调节器( A V R) 利用这个电压 来对交流励 磁机提供励磁电流, 使主发电机的电压迅速上升, 并 稳定在额定值。无刷发电机的控制核心是通过自动 电压调节器( A V R) 调节和稳定励磁 电流从而来 调节和稳定发电机的输出电压。无刷发电机具有调 压精度高、动态性能好, 电压波形畸变小及效率高等 特点, 提高了运行的可靠性, 延长了电机保养周期。
5 使用注意事项
5 1 。发电机组的固定安装需采用混凝土基础, 地 基深度及范 围由机 组重量 及外 形尺 寸确定, 一 般 250 kW 机组的 地基深 度约 350 mm, 如 不固定 安 装, 应在底盘下采用减振效果良好的减震垫以防振 动过大。 5 2 。发电机组除满足自身 噪音指标( 1 m 处检测 指标) 外, 还应考虑其噪音对环境的 ( 下转第 57 页)
Vol. 13, 2006, No. 1
粮 食与食品 工业
Cer eal and Food I ndustry
粮油装备与自动控制
柴油发电机组及选用
梅学军1, 王 博2 1 国家粮食储备局无锡科学研究设计院 ( 无锡 214035)
2 无锡华润微电子有限公司 ( 无锡 214035)
摘 要: 从实践出发, 介绍了柴油发电机组的种类、功能及使用时的注意事项, 并对粮食行业 选择柴油发电机组提出了建议。
关键词: 柴油机; 发电机; 并列运行; 技术指标 中图分类号: T M 314 文献标识码: B 文章编号: 1672- 5026( 2006) 01- 0047- 03
柴油发电机组又称移动电站, 是一种应急备用 电源, 当企业外部电网发生供电紧张、故障或检修暂 停向企业供电时, 可通过启动企业自备的柴油发电 机组供电, 以维持正常生产秩序, 避免或减少损失, 这在企业建设初期发生临时供电、连续生产时突然 断电以及企业的消防等方面发挥着重要作用。
额定容量的比例分配时, 可调节发动机的转速, 使两 认后自动停机。
机有功功率按额定容量的比例均匀分配。并列运行 3 2 自动同步自动并列
后的无功调节: 当有功功率按额定容量比例均匀分
采用自动同步器 P ID 调节原理自动跟踪同步,
配后, 若各机电流没有按额定容量的比例分配时, 可 待并发电机组以已投入的发电机组为跟踪对象, 不
பைடு நூலகம்
以太网连接以实现远程通讯, 在远程上位机上可显 示发电机组的运行参数与运行状态, 可设置发电机
测到同步时刻, 立即输出合闸信号, 使待并发电机组 组的各种控制参数及远程控制。发电机组的各种运
投入并列运行。
行参数数据可在企业相应数据库中加以保存, 以供
3 3 自动保护
历史数据的查询和报表的打印。
转速、水温、油温、油压、电压、电流等运行参数 超过限值时报警或分闸停机。
接通点火钥匙开关, 直流启动马达运转, 并带动
收稿日期: 2005- 11- 02 修回日期: 2005- 11- 20 作者简介: 梅学 军, 男, 1968 年 出生, 工 程 师, 从事 电气 工程 自动化的研究与设计工作。
与飞轮同轴的曲轴运转, 使活塞在从上而下移动时 空气由进气门进入气缸内, 继之活塞反向上移, 气缸 内空气受到活塞压缩, 随后柴油通过进油管经油泵 喷射系统喷入燃烧室, 与被压缩的高温空气接触而 燃烧, 由燃气膨胀所产生的巨大压力推动活塞向下 运动, 并通过连杆使曲轴旋转, 从而对外输出扭矩作 功, 最后活塞由下向上移动, 将膨胀燃烧后的废气排 出气缸。至此完成了一个工作循环, 随着一个又一 个工作循环重复进行, 柴油机连续运转。柴油机的 控制核心是通过控制喷油泵来调节和稳定转速, 一 般分为机械调速和电子调速。电子调速器采用双闭 环控制, 用转速传感器检测柴油机转速, 把检测结果 转换成比例的电信号, 将之与给定的标准转速信号 比较, 得出偏差信号, 再与执行器的位置反馈信号相 加, 以合成后的信号作为执行器动作的输入信号, 通 过控制柴油机喷油泵齿杆位置来调节供油量, 从而 达到调速稳速的目的。目前国外柴油机也引用了先 进的发动机的 电喷 控制技术, 在带载特性、节约燃 油和环保排放以及降低噪音等方面性能卓越。发电 机组的有功调节就是对柴油机转速的调节。
4 技术指标
3 4 远程通讯及数据存储
4 1 。柴油发电机组主要技术指标应不超过表 1 规
通过控制系统的 RS - 485 接口、工业 Modem 定:
表 1 柴油发电机组主要技术指标
机组额定 功率 / kW
25 0
> 250
指标 类别
电压
稳态调 瞬态调 稳定 整率/ % 整率/ % 时间/ s
1 + 20 - 15 0 5 3 + 25 - 20 1 0
图 1 无刷同步发电机结构示意图
发电机组与发电机组或电网 的并列运行的条 调节发电机上的自动电压调 节器( A V R) 的调差
件: 待并发电机组与发电机组或电网的相序相位 电位器( 达到两机励磁电流的均衡) , 使两机电流按
相同; 待并发电机组与发电机组或电网的频率相 额定容量的比例均匀分配。
等; 待并发电机组与发电机组或电网的电压相等。
图 4 经拉普拉斯算子增强的图像
通过原始模糊图像和经拉普拉斯算子运算的图 像比较, 可以发现图像模糊的部分得到锐化, 特别是
表 2 机组额定功率与电动机功率关系 kW
序号
机组额定功率 P
电动机功率
1
40
2
> 40~ 75
3
> 75~ 120
0 7P 30 55
序号
机组额定功率 P
电动机功率
4
> 120~ 250
75
注: 0 7 为电动机功率系数。
使用发电机组应分析负载结构组成, 如果机组 主要用来启动空载大功率电机, 应充分考虑发电机 组能否正常启动带载的电动机, 其瞬间降低电压应 维持在额定电压的 60% ~ 65% , 数值通常要与低电 压保护装置相一致, 按一般经验, 发电机组容量取电 动机容量的 2 倍, 或适当提高一档发电机容量, 大功 率电动机应采取交错启动、Y- 启动、软启动等措 施。如果机组用来启动加速负载电动机, 机组的有 效转矩约为额定负载转矩的 35% , 应进行仔细验算 转矩要求。如果负载主要是有功负载, 可适当提高 一档柴油机容量来选择机组的配置。
无刷同步发电机由主机和励磁机组成( 如图 1
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粮油装备与自动控制
所示) , 即有独立的励磁机。励磁机的定子为磁场, 安装在主发电机非轴伸端的端盖上, 其铁心用低碳 钢板制成, 具有若干个磁极, 磁极上装有激磁线圈, 由自动电压调节器输入激磁电流。励磁机转子为电 枢, 与主发电机同轴安装, 电枢绕 组为三相星形连 接, 中性点不引出。主机与励磁机相反, 其转子为磁 场与励磁机的电枢转子为同轴安装, 制成隐极式, 其 定子为电枢。无刷同步发电机工作原理是: 发动机 启动运转后, 交流励磁机依靠其定子上的剩磁建立 励磁机电压, 该交流电压经旋转整流器( 与转子同轴
5
30
7
2 5 + 20 - 15 1 5
波动率 /% 05 10 15 15 10
稳态调 整率/ %
1 3 5 6 5
频 瞬态调 整率/ %
5 7 10 12 10
率 稳定 时间/ s
3 5 7
7
波动率 /% 05 10 15 15 10
如稳 态 电压 调整 率 u ( % ) 计 算公 式: u = [ ( U1 - U ) / U ] 100% 。 式 中 U 为 额 定 电 压 400 V; U1 为负载渐变后的稳态电压。如加载 50% 负载, 稳定后 测得发电 机输出线 电压为 398 V, 则 u = [ ( 398- 400) / 400] 100% = - 0 5% , 达到 类电站的稳态电压调整率 1 的指标要求, 当然 要达到 类电站, 其它指标也要相应达到。 4 2 。两台型号规格相同机组, 在 20% ~ 100% 总功 率范围内应能稳定的并联运行, 且可平稳转移负载 的有功功率, 其有功功率和无功功率的分配差度应 不超过 10% ; 不同容量的机组并联, 机组最大功率 与最小功率之比不超过 3 1, 且具有相似的调速特 性, 机组应能稳定地并联运行。 4 3 。机组对燃油、润滑油的消耗主要参照柴油机 的耗油指标, 即燃油、润滑油消耗率( g/ kW h) 指标, 再由机组容量和工作时间算出耗油的质量。 4 4 。功率不大于 250 kW 的机组, 空载时应能直接 启动下表中的规定空载四极鼠笼型三相异步电动机。