如何選購最適用的柴（chái）油發電機

隨著（zhe）科學技術的迅猛發展（zhǎn）和大眾環保意識的（de）提高，對功能需求日益增加以及應用條件的多變，傳統的柴油發電機組及其配套產（chǎn）品（以下簡（jiǎn）稱機組）在現（xiàn）代已賦予高科技和環保（bǎo）的內涵。本選型細則旨在提供現代機組選型和使用的綜合解決方案，以求（qiú）達到選擇性能價格比最佳，高可靠性使用及滿足環境保護的目的。 

　　1, 各種應用場合（hé）的機組選型 

　　按應用（yòng）場合的不同可對機組作如下選型。 　 

　　（1）標準機組 

　　標準機組廣泛應用於機房內安裝的一般場所。機組主要由柴油機、發電機、控（kòng）製係統、機座、減震裝（zhuāng）置、冷卻係統、供油係統、和輸出保護開關等部分組成。 

　　（2）防（fáng）護型（xíng）機組 

　　防護型機組應用於對噪聲沒有特殊要求（qiú）的戶外場所。主要由標準機（jī）組、防護罩殼、排煙係統等組成。由於防護（hù）罩殼沒有設置降噪裝置，隻要滿足通風和防雨雪條件即可，故其外形（xíng）體積較小，成本較低。機組運行時開門開窗通風。防護型（xíng）電站可以單台，也可以多台並（bìng）聯使用，多台並聯使用特別適用於負（fù）載變化較大、連續運行可靠性（xìng）要求較高及（jí）低（dī）成本經濟使用的場合，如配套油田鑽機等。 

　　（3）防（fáng）音型機組 　 

　　防音型機組廣泛應用於對環（huán）境保護（hù）有特殊要求的戶外或（huò）室內需要防護降噪的場所，主（zhǔ）要由標準機組、防音（yīn）罩（zhào）殼、進排風降（jiàng）噪裝置和排氣（qì）降噪裝（zhuāng）置等（děng）組成，其主要特征是（shì）防音罩殼（ké）設置隔音和吸音層（céng）、進排風通道做（zuò）降噪處理、排氣采用工業型和住宅型消聲器的組合，分別降低其（qí）高頻和低（dī）頻段（duàn）的噪聲。標準防音型機組噪聲一般在78～85dB（A），超級防（fáng）音型機組噪聲一般在70～78dB（A）。超級防音型機組是在標準防音型機組的基礎上對噪聲排放采取更加嚴格的控製措施（shī），如（rú）采用（yòng）迷宮式進排風通道設計（jì）等來實現的（de）。 

　　超級防音型（xíng）機組一般外型尺寸都較大，製造成本也比標準防（fáng）音型機（jī）組要高得多（duō）。防音型機組和超級防音型機組（zǔ）通常在防（fáng）音罩殼外（wài）操作、保養和檢修。 

　　（4）低噪聲方艙電站和集裝箱電站（zhàn）  

　　低噪聲方艙電站和集裝箱電站一般應用於對環境保護有（yǒu）特殊（shū）要求的戶外使用場所，可以直接放置在戶外露天使用，省去建造機房，同（tóng）時具有機動性強和（hé）投入使（shǐ）用周期短等特點。低（dī）噪聲方艙電站和集裝箱電站的噪聲一般在75～85dB（A），可以在方艙和機廂內進（jìn）行操作、保養和檢修。 

　　（5）掛車電站 　 

　　掛車電站分（fèn）兩輪拖卡和四輪拖掛兩種，７０KW以下機組用兩輪拖卡，７０KW～５００KW機組用四輪拖掛。掛（guà）車電站由標準掛車和防音型機組組成，具（jù）備防音型機組的全部性能和優點，適宜於野（yě）外作業及機動性供電。掛車設（shè）置有轉向機（jī）構、交通警示燈和刹車裝置，配有機械支腿（tuǐ），減震以及緩衝裝置等。牽引裝置可調節高度，符合交通安全行駛要（yào）求。掛車電站可預裝電纜架和動力電纜，以實現快速供電。在（zài）城市道路和（hé）二級以上公路，兩輪拖卡拖行（háng）速度可（kě）達３０km／h，四輪拖掛拖行（háng）速度可達５０km／h。 

　　（6）車（chē）載（zǎi）移動電站 　 

　　車載電站廣（guǎng）泛應用於通信、電視轉播、高速公路（lù）、搶險、供電和軍隊等對於快（kuài）速、機（jī）動性和可靠性要求較高的電源（yuán）應急場合。主（zhǔ）要將機組（zǔ）安裝在汽車（chē）的車（chē）廂內，並可以配備電動電（diàn）纜絞盤、多路輸出插座和機械（或液壓）支腿，也可以很方便的實現多輛車載移動電（diàn）站並聯使用。車載移動電站一般噪（zào）聲（shēng）在７０～８０dB（A）。

   2， 柴油發電機（jī）組的主要特征 

　　現代的柴油（yóu）發（fā）電機（jī）組主要具有如下特征： 

　　（1）功能齊（qí）全的高集（jí）成控製將傳統（tǒng）的簡單功能的分（fèn）離（lí）元件控製發展成廣泛應用現代（dài）高科技成果的模（mó）塊化高集成控製。一方麵增加控製功（gōng）能，包括機組（zǔ）的保護、運行參數的顯示、曆史記錄及其遠程電腦監控、負載（zǎi）的優（yōu）化管理等；另一方麵實現少觸點甚至無（wú）觸點控製，提高運行的可靠性。  

　　（2）環保低噪（zào）聲運行通過加裝防音罩殼（ké）或在機房加裝降噪裝置實現環保低噪聲運行；必（bì）要時加裝排煙淨化器，實現更清潔的廢氣排（pái）放（fàng）。 　 

　　（3）快（kuài）速移動的應急供電采用車載移動電站，掛車（chē）電站可以滿足快速移動的應急供電。 

　　3， 功率匹配及功（gōng）率修正應關注的幾個問題 

　　3.1功率的概念  

　　功率（lǜ）選型是機組選型的最核心內容，其原則是在（zài）最少投資的前提下，滿足（zú）使用要求。首先（xiān）應明確理解各種功率的定義、分（fèn）析機組的工況性質，確定功率條件;然後根據機組的現場條件和負載的特（tè）性，計算和（hé）修正並確定所需的機組輸出功率。 

　　在ISO8528一1:1993及G132820.1一1997對（duì）交流發電機組的用途、定額和（hé）性（xìng）能作（zuò）了明確規定。該標準將交流發電機組的輸出功率分為三種，即限時運行功率(LTP)、基本功率(PRP)和（hé）持續功率(COP);而該標準同時也對機組運（yùn）行的現場條件做出規定，現場條件由（yóu）用戶確定，在現場條件未知且未另作規定的情況下（xià），應（yīng）采（cǎi）取下列額（é）定現場（chǎng）條件：　　 

　　(a)絕對大氣（qì）壓力:89.9kPa(或海拔高度1000m); 

　　(b)環（huán）境溫度:313K(40℃); 　　 

　　(c)相對濕度:60%。 

　　(1)備用功率(StandbyPower): 

　　發電機組在規定的維修（xiū）周期之間和（hé）規（guī）定的環境條件下能夠連續運行300h，每年最多500h的最大（dà）功率。等同於國（guó）標和ISO標準（zhǔn）中的限時運行功率(LTP)。一般適用於通信、樓宇等負載變化較多的偶（ǒu）然應急工況。 

　　(2)長行功率(PrimePower): 

　　在規定（dìng）的維修周期之間和規定的環境條件下，每年（nián）可能運行的時數不受限製的（de）某一可變功率序列內存在的最大功率，等同於國標和ISO標準（zhǔn）中的基本功（gōng）率(PRP)。一般適用於廠（chǎng）礦、軍隊（duì）等負載變化較小（xiǎo）的經常運行工況。 

　　(3)連續功率(ConsecutionPower): 

　　在規（guī）定的維修周期之間和規定的環境條件下，每年可能運行的時數不受限製的某一恒定功率序列內存在的最大功率，等同於國標和（hé）ISO標準中的持續功（gōng）率(PRP)。一般（bān）適用於作為電站或與市電並網使用等負載變化極小的連續運行工況。 

　　新版IS08528一1:2005對功率定額種類的規定有（yǒu）實質性的修改，這對於用戶選用進口（kǒu）機組有指導意義（yì），值得（dé）重（chóng）點關（guān）注。 

　　(1)持（chí）續功率（lǜ）(COP) 

　　在商定的運行條件下並按製造商的規定進行維護（hù）保養（yǎng），發電機組以恒定負荷（hé）持續（xù）運行，且每年運行時數不受限製的最大功率。 

　　(2)基本功率(PRP) 

　　在商定的運行條（tiáo）件下並按製造商的規定進行維（wéi）護保養，發電機組以可變負荷持續運行，且每年運行時數不受限製（zhì）的最大功率。24h運行周期內允許的平均功率（lǜ）輸出（chū）(Ppp)應不超過PRP的70%，除非與（yǔ）RIC發動機製造商另（lìng）有商定。在要求允許的平均功（gōng）率輸出Ppp較規定值高（gāo）的應用（yòng）場合，應使用持續功率COP。

　　在確定某一可變功率序列的實際（jì）平均功率輸出(Ppp)時，功率小於30%PRP時按（àn）30%計（jì），停機（jī）時間不（bú）包括在內。 

　　(3)限時運（yùn）行功率(LTP) 

　　在商定的運行條件（jiàn）下並（bìng）按照製造商的規定（dìng）進行維護保養，發電機組每（měi）年運行時（shí）間可達500h的最（zuì）大功（gōng）率。按100%限時運行功率每年（nián）運行的（de）最長（zhǎng）時間為500h。 　 

　　(4)應急備用功率（lǜ）(ESP) 

　　在商定的運行條件下並按照製造商的規定進行維護保（bǎo）養（yǎng），在市（shì）電一旦中斷或在試（shì）驗條件（jiàn）下，發電機（jī）組（zǔ）以可變負荷運行（háng）且每年運行時數可達200h的最大功率。24h運行周期內允許的（de）平均功率輸出(Ppp)應不超過70%ESP，除非與RIC發動機製造商（shāng）另有商定。實（shí）際平均功率輸出(Ppp)應（yīng）小於等於按ESP定義（yì）的允許平均功率輸（shū）出(Ppp)。在（zài）確（què）定某一可變功率序列的實際平均輸出(Ppp)時，功率小於30%ESP時按（àn）30%計，停（tíng）機時間不包括（kuò）在內。 

　　3.2功率現場條件的修正 

　　在非（fēi）額定現場（chǎng）條（tiáo）件和特殊負載的（de）情況下，機（jī）組的額定功率需要修正。 

　　3.2.1環境溫度的功率修正 

　　當環境溫度過高時，空氣密（mì）度降低，柴油機燃燒時氧氣量減少，燃燒效率降低，因（yīn）而會降低（dī）柴油機的機械輸（shū）出功率;同時發電機工作時需要（yào）冷空氣對繞組進行冷卻，在環境（jìng）溫度過高時，冷（lěng）卻效果（guǒ）降（jiàng）低，發電機繞組內部溫度升高，為保證發電機的繞組（zǔ）溫度在允許範圍內也必須（xū）降低發電機的輸出功率。 

　　各品（pǐn）牌柴油機和發電機（jī）的輸出功率受環境溫度影響的功率修正，由（yóu）於設計的不同，其修正的參數也不（bú）一致（zhì）;同（tóng）一品牌，不（bú）同型號、不同調速係統（tǒng），其修正的參數也有區別。一般要以原（yuán）柴油機（jī）生產廠家的修正參數為準，通（tōng）常可按照環境溫度超過40℃時每升高5℃，輸出功率下降（jiàng）3%一4%來進行功（gōng）率損失的計算。但要注意的是有些廠家的機組標稱功率是基於環境溫度25℃時的輸出（chū）功（gōng）率。 

　　3.2.2海拔高度（dù）的功率修（xiū）正 

　　當海拔高度升高時空氣密度也（yě）會降低（dī），同樣（yàng）影響柴油機和發電機的輸出功率。不同品牌（pái）的柴油發電機組要參考廠家的功率修正曲線（xiàn）來計算降容後的（de）實際（jì）功率，通常可按照海拔高度超過1000m時每（měi）升高500m輸出功率下（xià）降4%-5%來進行功率（lǜ）損失的計算，但要注意的是（shì）有些廠家（jiā）的機組（zǔ）標稱功率是（shì）基於（yú）海拔高度（dù）300m時的輸出（chū）功率。 

　　電子噴油柴油（yóu）機采用了電子噴油控（kòng）製技術，通（tōng）過對安裝在柴（chái）油（yóu）機上一係列的傳感器（qì）檢測到的柴油機各種數據來（lái）精確地控製每個噴油器（qì）的噴油正時和噴油量。由於電（diàn）子（zǐ）控製單元通過對進氣岐管的進氣（qì）壓力（lì）、燃（rán）油溫（wēn）度的精密（mì）測（cè）量，並以此來控製噴油正時和噴油量，使得電子噴油柴油機（jī）在高海拔地區（qū）和高溫度環境下有更低的功率下降。所以在高海拔地區和高溫度環境下選用電子噴油的機組能獲得更大的輸（shū）出功率和（hé）經濟性。 

　　3.2.3非線性負載的功率修正 

　　非線性負載含有感性、容性等元器件的負載均為非線性負載，如機房（fáng）空調（diào）、不間斷電（diàn）源UPS、燈具調光係統和整流濾波器設備等（děng）。這種負載（zǎi）通常在通信、網絡（luò）數據中心、數據交換中心、金融結算中心、機場（chǎng）跑道的照明調光和（hé）重要係統調度（dù）中心等關鍵（jiàn）部門的應用極為廣泛。 

　　非線性負載（zǎi）會向柴油發電機組反射大量的高次諧波，其中以5次和7次諧波危害最嚴重，尤其是非線性負載較大（dà）而發電機組（zǔ）容量又較小時這種危害就更明顯，其後果將出現機組的諧振、穩定時間延長和負載設（shè）備誤動作，嚴重時會損壞AVR和（hé）負載設備。這一問（wèn）題在機組（zǔ）的選（xuǎn）型過程中經（jīng）常未引（yǐn）起足夠的重視(由於（yú）在用市電供電時影響不大)，最（zuì）終待到運行時才發現無法正常工作，造成無法挽回的損失。 

　　直接啟（qǐ）動的機房空調（diào）因感應電動機直接起動時起動電流為正常電流的6一（yī）7倍，而且功率（lǜ）因數很低，電動機起動瞬間發電機的端電壓會下降到低於正（zhèng）常值（zhí）80%以下，從而影響其他負載的供電。就UPS而言，是一種應用（yòng）很廣（guǎng）的典型非線性負載，其（qí）對電源係統的（de）影響表現為：　　 

　　a.發電機組的輸出電（diàn）壓突然增高到440V以上，其後果是造成UPS損壞。 　 

　　b.發電機組輸出頻率到50一60Hz，致使UPS保護動作。 　　 

　　c.發電機組在出現頻率（lǜ）或電壓異常的同時出現嚴重（chóng）的機械共振現象，柴油機出現有節奏的搖擺和聲音起伏，嚴重時還出現損壞發電機的勵磁回路和（hé）AVR(自動電（diàn）壓調節器)。 　　 

　　d.UPS因檢測（cè）到過電（diàn）壓或過頻率而（ér）自動關斷整流器（qì），由後（hòu）備電池（chí）組（zǔ）向負載放電或從旁路直接向負載供電。 

　　一般機組功率的選用原（yuán）則上在2一3.5倍（bèi）UPS容量以上，這樣將大（dà）幅度增加投資，但通過采取一些特殊的措施，則可以改善機組的運行性能，同時獲得（dé）更好的經濟效益。 

　　a.選用永（yǒng）磁（cí）他勵式(PMG)發電機（jī），因PMG係列發（fā）電（diàn）機（jī）的電子自動調壓係統AVR獨立於（yú）發電機的機械係統（tǒng），功率源從副勵磁機電樞繞組取得。在發電機負載和轉速突變時，該係統不受（shòu）發電機機械過渡過程的影響，將輸出電壓調整到額定值。因此，PMG係列發電（diàn）機的的動態電壓調整率遠小於其他勵（lì）磁發電機（jī），並有較好的動態穩定性，可提高發電（diàn）機帶非線性（xìng）負載能力。由於PMG係統提供一個（gè）與（yǔ）定子（zǐ）輸出電（diàn）壓波形畸變及大小無關的（de）恒定的（de）勵磁電源，因（yīn）而能提（tí）供較（jiào）高（gāo）的電動機起動承受（shòu）能力，並對非線性負（fù）載產生的主機定子輸出電壓的（de）波形畸（jī）變具（jù）有抗（kàng）幹擾性。 

　　b.在不增加（jiā）柴油機功率（lǜ）的（de）條件下配（pèi）置一台較大容量（liàng）的發電機，以提高機組帶非線性負載的（de）能力。通常（cháng）柴油（yóu）機和發（fā）電機（jī）的功率匹配關（guān）係是柴油機淨輸出機械功率略大（dà）於發電機功（gōng）率，機組的輸出有功功率（lǜ）大（dà）小取決於柴油機的出（chū）力，而視在功率則主要取決於發電機的容量。發電機組在帶UPS負載時，隻要加大發電機的容量，其瞬態特性就會大（dà）大的增強，而（ér）機組的輸出有功功率其實並未增加，因（yīn）而采用這種所謂（wèi）“小馬拉大車”的方式來解決非線性負載的問題。即柴油機的功率按照（zhào）所有負載有功功率之和略大來（lái）選擇，發電機功率則按照上（shàng）麵所說的方法來配置。該方案可以在滿足使用要（yào）求的前提（tí）下，大（dà）幅度減少（shǎo）投資，同時也避免柴油機產生（shēng）長時間低負載運行的機率，提高其使用可靠性。 

　　更詳盡的非線性負載（zǎi）的功率修正見參考文獻。 

　　3.2.4加負（fù）載的功率修正 　 

　　對於自然進氣的機組，其（qí）最（zuì）大允許的一次加載量等（děng）於（yú）使用功率。 

　　采用渦輪增壓技術後（hòu），發動機的功率有（yǒu）了明顯（xiǎn）的提高，但突加負載的能力（lì）卻有所下降。當增（zēng）壓比越高時，突加負載（zǎi）能（néng）力的下降也（yě）越明顯。渦輪增壓（yā）對突加負載的影響，主要是因為渦輪增壓柴油機的（de）功率有相當一部分是通過（guò）渦輪增壓來實現的，而渦輪增壓值主要取決於發動（dòng）機發出（chū）的（de）功率和轉速（sù）。當發動機處於空載時，增壓壓（yā）力很（hěn）低(或者說接近非（fēi）增壓狀態（tài）)，此時，按增壓機額定狀態（tài）下的功率加載(或者加（jiā）較大的負載)，相當於對非增壓機（jī）瞬（shùn）態突加超過（guò）額定功率的負載，結果或是突加載荷失（shī）敗，或（huò）是轉（zhuǎn）速下降（jiàng）超過限值，或是恢複時間較長，這都會影響機（jī）組的供電性能。 

　　一般當有效壓力P值在1MPa以下時，一次突加負載可達到標定功率80%以上（shàng），對突加負載影（yǐng）響不大。當P值（zhí）達到1.5MPa時，突加負載隻能達到標定功率的50%;當P值達到2.0MPa時，突加（jiā）負載隻能達（dá）到標定功率的40%。如果對突加負載有較高要求時，建議按渦輪增壓柴油機相同機型的非（fēi）增壓時的（de）標定功率選配機組。 

　　4 結束語（yǔ） 

　　柴（chái）油發電機組的選型涉及到機組用途（tú），柴（chái）油機、發電機和調速裝置（zhì）的（de）性能，現場應（yīng）用條件等諸（zhū）多因素，須通盤考慮，精心設計，才能向用戶提供滿足用戶需求的最佳解決方案和產（chǎn）品。