水庫(kù)業(yè)用柴油發(fā)電機(jī)組備載、常載和連續(xù)功率
發(fā)電機(jī)組額定功率的定義隨運(yùn)行方式(備載、常載和連續(xù)基本功率)的改變而變化,并隨溫升和絕緣等的不同而變化。
備載、常載和連續(xù)基本功率
備載適用于大部分緊急/備用狀態(tài),備載額定功率不允許過(guò)載。故在設(shè)計(jì)時(shí),過(guò)載能力需考慮更多的設(shè)備成本,更多的運(yùn)行成本和較大的維護(hù)工作。
備載功率。市電斷電時(shí)提供備用電源,市電供電可靠,80%負(fù)載運(yùn)行,每年運(yùn) 行時(shí)間200h。某些制造廠商用于高峰期功率補(bǔ)償幾乎無(wú)過(guò)載能力。
常載功率。用于無(wú)市電供電場(chǎng)合,可連續(xù)使用,70%負(fù)載運(yùn)行,每12h允許10% 過(guò)載1h,每年運(yùn)行時(shí)間,負(fù)載>*時(shí)不允許超過(guò)500h。
連續(xù)基本功率。用于*與市電母排并聯(lián)或制造廠商和發(fā)電廠基本負(fù)載要 求,*基本額定功率可連續(xù)運(yùn)行(即70%負(fù)載運(yùn)行),無(wú)過(guò)載能力。
發(fā)電機(jī)組溫升、絕緣等級(jí)和額定帶載能力
發(fā)電機(jī)組額定功率隨發(fā)電機(jī)溫升和絕緣等級(jí)不同,其額定帶載能力也將變化。
H級(jí)-155oC,備載。155oC指在環(huán)境溫度40oC基礎(chǔ)上,允許溫升130oC,即大繞組溫度為170oC。
F級(jí)-105oC,備載。105oC指在環(huán)境溫度40oC基礎(chǔ)上,允許溫升105oC。
B級(jí)-80oC,備載。80oC指在環(huán)境溫度40oC基礎(chǔ)上,允許溫升80oC。
較高環(huán)境溫度下,發(fā)電機(jī)額定功率衰減,傳統(tǒng)絕緣等級(jí)為H。
溫升定義為繞組溫度高于環(huán)境溫度極值。
水庫(kù)業(yè)用柴油發(fā)電機(jī)組備載、常載和連續(xù)功率
康明斯電力系統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組絕緣等級(jí)為H級(jí),備載溫升為125oC,常載為105oC。
機(jī)房冷卻/通風(fēng)系統(tǒng)
機(jī)房冷卻/通風(fēng)系統(tǒng)考慮不佳將影響發(fā)電機(jī)組額定功率,冷卻系統(tǒng)可限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出,把可變?yōu)橛行Чβ瘦敵龅臒崃客ㄟ^(guò)冷卻液釋放出去。通風(fēng)系統(tǒng)可增加燃燒空氣的溫度,減少冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。
發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)組為機(jī)電設(shè)備,將化學(xué)能(燃料)轉(zhuǎn)換為電能。機(jī)房通風(fēng)應(yīng)進(jìn)出平衡,否則溫度將越來(lái)越高,壓力將越來(lái)越大。散熱水箱式冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮:冷卻溫度、預(yù)期運(yùn)行溫度、功率衰減、冷卻液膨脹體積。為保證正常起動(dòng)和帶載的低冷卻液溫度、監(jiān)視/安全停機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)制造商數(shù)據(jù)正確、散熱水箱/冷卻風(fēng)扇數(shù)據(jù)正確、運(yùn)行參數(shù)、對(duì)環(huán)境散熱、機(jī)體加熱器、冷卻液流速等。
機(jī)組散熱量的計(jì)算
假定柴油產(chǎn)生140 000Btu/Gal熱量,轉(zhuǎn)換效率為35%。燃油消耗快速估算方法:
發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗=使用額定功率(kW)×0.07(U.S.gal)=(kW)×0.0185(L)(1)式中,使用額定功率(kW)轉(zhuǎn)換為
Btu.min-1=(kW)×(57)Btu.min-1
通常發(fā)動(dòng)機(jī)散熱通過(guò)液體空氣熱交換冷卻系統(tǒng),大約為燃油消耗產(chǎn)生熱量的25%(如需要,請(qǐng)經(jīng)過(guò)精確計(jì)算確認(rèn))。液體-空氣熱交換(散熱水箱)為普通散熱器。
其他散熱量快速計(jì)算法:排氣系統(tǒng)30%、幅射散熱10%、功率輸出35%。
通風(fēng)系統(tǒng)空氣計(jì)算
通風(fēng)系統(tǒng)提供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒空氣,帶走機(jī)房熱量,提供發(fā)電機(jī)冷卻空氣,冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)(通過(guò)散熱水箱)。
空氣流過(guò)系統(tǒng)時(shí),產(chǎn)生較大的溫升。發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求實(shí)際測(cè)算,制造廠商的數(shù)據(jù)僅供參考。不佳的設(shè)計(jì)難以使發(fā)電機(jī)組在高溫環(huán)境下進(jìn)行滿負(fù)載運(yùn)行。
Q=MCP (2)
式中Q-排放熱量
m-流體質(zhì)量
CP-在恒定的溫度T和壓力下允許機(jī)房的溫度變化
空氣需求量(cfm)=(58)(散熱量)/(溫升) (3) 空氣需求量(cfm)=(58)(B.min-1)/(Fo) (4)
式(3)和式(4)要注意單位統(tǒng)一。
快速估算。有效排風(fēng)口通風(fēng)面積約等于散熱水箱面積;有效進(jìn)風(fēng)口面積約等 于1.5倍的散熱水箱面積。
排風(fēng)回流循環(huán)系統(tǒng)。在低溫環(huán)境下,冷空氣進(jìn)入機(jī)房前,允許排風(fēng)回流,使機(jī)組訊速升溫。一般設(shè)計(jì)為常閉(防止外面冷空氣回流過(guò)機(jī)組),由發(fā)電機(jī)組交流(AC)輸出或直流(DC)供給電源。
通風(fēng)系統(tǒng)小結(jié)。機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)直接影響發(fā)電機(jī)組額定功率輸出和*安全、可靠運(yùn)行。足夠的進(jìn)排風(fēng)面積,避免進(jìn)排風(fēng)短路,理順空氣流向,排風(fēng)回流地方,直進(jìn)直出設(shè)計(jì)機(jī)房其他熱源(即無(wú)隔熱的排煙管、鍋爐)。
*:需要檢查好柴油和潤(rùn)滑油,因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)*處于靜態(tài),機(jī)組本身各種材料會(huì)與機(jī)油、冷卻水、柴油、空氣等發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)、物理變化,從而將對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生隱性但持續(xù)的損害。那么如何對(duì)柴油及潤(rùn)滑油進(jìn)行管理呢?
1)注意柴油保存地點(diǎn):柴油油箱應(yīng)放置在密閉的房間內(nèi),一方面是出于消防安全制度的考慮,另一方面,也為了保證柴油不會(huì)發(fā)生變質(zhì)。因?yàn)榭諝庵械乃魵鈺?huì)因溫度的變化而冷凝,冷凝后聚在一起的水珠會(huì)掛附在油箱內(nèi)壁,若流入柴油中,將導(dǎo)致柴油含水量超標(biāo),含水量超標(biāo)的柴油進(jìn)入柴油機(jī)高壓油泵,會(huì)逐漸銹蝕機(jī)組中的部件,這種銹蝕將對(duì)精密耦合件的性能產(chǎn)生重要影響,若影響嚴(yán)重將損壞整個(gè)機(jī)組。
2)注意潤(rùn)滑油保存期:發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑油是有保存期的,長(zhǎng)時(shí)間存放會(huì)使其物理化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生改變,變質(zhì)后的潤(rùn)滑油會(huì)使機(jī)組工作時(shí)潤(rùn)滑狀態(tài)惡化,從而產(chǎn)生發(fā)電機(jī)機(jī)件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
第二:檢查啟動(dòng)電磁閥
電機(jī)組在運(yùn)行時(shí),可通過(guò)看、聽(tīng)、摸、嗅來(lái)對(duì)機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行檢查。在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)聽(tīng)的方法,以原裝華全康明斯發(fā)電機(jī)組為例,按下啟動(dòng)按鈕三秒鐘之后,即可啟動(dòng)。在三秒的啟動(dòng)過(guò)程中,正常情況下可聽(tīng)到兩次的咔嗒聲。若只聽(tīng)到*響而聽(tīng)不到第二響,就需要檢查啟動(dòng)電磁閥是否正常工作。
第三:檢查電池組
柴油發(fā)電機(jī)組并非在日常經(jīng)常投入使用,發(fā)電機(jī)的正常啟動(dòng),電池的維護(hù)保養(yǎng)是關(guān)鍵性的決定因素。電池組出問(wèn)題時(shí)會(huì)有
有電壓無(wú)電流
的故障。出現(xiàn)此情況能聽(tīng)到啟動(dòng)電機(jī)內(nèi)電磁閥吸合聲音,但無(wú)帶動(dòng)連軸。電池組出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法停機(jī),是因?yàn)樵谠嚈C(jī)時(shí)采用了停止為電池充電的方式,而導(dǎo)致電池電量不足。同時(shí),若采用機(jī)械油泵由皮帶傳動(dòng),額定轉(zhuǎn)速時(shí)的泵油量很大,但電池組供電不足,會(huì)導(dǎo)致停機(jī)時(shí)截流閥里的彈簧由于電磁閥吸力不夠而不能封死從四個(gè)出油孔噴出的燃油,造成不能停機(jī)。也有一種情況可能會(huì)被忽略的是,國(guó)產(chǎn)電池壽命較短,大概在兩年左右,如忘記定期更換,也會(huì)出現(xiàn)這種情況。
以上三點(diǎn)基本的維護(hù)保養(yǎng)法是柴油發(fā)電機(jī)組在使用過(guò)程中必須注意的,因此對(duì)于使用者更加需要注意,有可能一次細(xì)小的失誤就會(huì)引起柴油發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障,因此要到防患于未然。