發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備,它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動,將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機,再由發電機轉換為電能。
發電機的工作原理:
本文講解的是運用最廣泛的輕柴油發動機。
柴油發電機組中的柴油機是動力的輸出部分,以柴油為燃料,靠氣缸中被壓縮后形成的高溫高壓空氣使噴入的霧狀柴油燃燒膨脹而做功,把熱能轉變為機械能。
它通過進氣、壓縮、做功、排氣四個過程完成一個工作循環,又稱為四沖程發動機。
為了降低零件溫度,機體內布滿水道,由水泵推動水冷卻機組,稱為水冷式機組(例如:volvo、三菱、康明斯)
小功率發動機也有采用空氣對發動機進行冷卻,稱為風冷機組(例如:DEUTZ1011/912兩個系列、常見的摩托車發動機)。
目前我國熱力發電廠的發電機皆采用二極、轉速為3000r/m的臥式結構。如圖2所示,發電機最基本的組成部件是定子和轉子。
圖2 300MW汽輪發電機組側視圖
1-發電機主體;2-主勵磁機;3-永磁副勵磁機;4-氣體冷卻器;5-勵磁機軸承;6-碳刷架隔音罩;7-電機端蓋;8-連接汽輪機背靠輪;9-電機接線盒;10-電路互感器;11-引出線;12測溫引線盒;13-基座
柴油發電機組基本概念:
柴油發電機組由柴油發動機、交流發電機、控制系統及各種輔助部件組成,是將機械能轉化為電能,通過電纜將電能提供給用戶的設備。
通常做為備用或主用電源,具有機動靈活、使用方便、隨時供電、維護簡單的特點。
按使用柴油的不同可以分為:輕柴機組、重油機組;
按轉速的不同可分為:高速機組、中速機組、慢速機組;
按用途不同可分為:陸用機組、船用機組;
按使用發電時間不同可分為:備用機組、長行機組;
按照使用特點分:拖車式機組、靜音型機組、防雨型機組、常規機組。
正在裝配:
柴油機系統結構:
柴油機分為四幾個系統、兩個機構組成:
1、燃油供應系統
2、進排氣系統
3、潤滑系統
4、冷卻系統
5、起動系統
6、配氣機構;
7、曲柄連桿機構
調速系統介紹:
噴油控制1:
機械調速抗干擾性能強,調速精度低。
噴油控制2:
噴油控制3:
發動機相關名詞/參數:
缸數:發動機設計缸體數量(4、6、8、10、12、16);
直列缸:缸體均垂直而立,活塞上下運動做功;
V型缸:缸體分列兩邊V型成60度;
排量:發動機面積乘行程乘缸數;
壓縮比:氣缸容積與燃燒室容積之比,叫壓縮比;
排風量:發動機風扇排出的風量;
燃氣量:發動機吸入用于燃燒的空氣量;
排煙量:排煙口出煙量;
排氣溫度:發動機排煙出渦輪增壓器口的溫度,一般300—600度左右。
發電機原理:
原理:
發動機牽引發電機轉子旋轉切割磁力線產生電壓。
內部部件圖:
電壓調節器:
品牌電機對比表:
單軸承、免維護;自勵磁、剩磁建壓;馬拉松370KW以上DVR、配永磁機,其它AVR;
一般H級絕緣。
防護等級:
IP等級系統提供了一個以電器設備和包裝的防塵﹑防水進行分類的方法。
保護等級以IP后跟隨兩個數字來表示,數字用來明白確保護等級。
IPXX:
絕緣等級:
柴油發電機組知識:
發電機組控制原理:
控制原理大致分為兩部分:
1、發電質量控制原理:
*供油系統通過精密自動監視發動機轉速,適時供油,盡量保證發動機在額定轉速下工作。
*電壓調節器通過監視電壓波動,適時增減勵磁保證電壓平穩。
2、機組運行保護原理:
*在實現以上功能時需要保護機組,于是在發電機組上裝了一些傳感器把信號傳送到模塊中,把執行報警或關機信號發出實現對機組的控制、保護。
柴油發電機組電性能指標:
穩態電壓調整率:
U—空載整定電壓(標定電壓)(V);
U1—負載漸變后的穩定電壓最大值(或最小值)(V);
Ⅰ、Ⅱ 、 Ⅲ類電站值為≤ ±(1~3)%;
Ⅳ類電站值為≤±5%。
瞬態電壓調整率:
U —標定電壓(V);
U1—負載突變前的穩定電壓(V);
U3—負載突變時的瞬時電壓最大值和最小值(V)。
穩態頻率調整率:
f—額定頻率(HZ);
f1—負載漸變后的穩定頻率最大值(或最小值)(HZ);
Ⅰ、Ⅱ 、 Ⅲ類電站值為≤ ±0.5%~3%;
Ⅳ類電站值為≤±5%。
瞬態頻率調整率:
U—標定頻率(HZ);
U1—負載突變前的穩定頻率(HZ);
U3—負載突變時的瞬時頻率最大值和最小值(HZ)。
電壓波動率:
UBmax和UBmin—分別為同一次觀測時間內的電壓;
最大值和最小值(V)。
頻率波動率:
fBmax和fBmin —分別為同一次觀測時間內的頻率;
最大值和最小值(V)。
電壓和頻率穩定時間:
電壓穩定時間—指從電壓突變時起至電壓開始穩定在與穩定電壓范圍內所需的時間。
頻率穩定時間—指從頻率突變時起至頻率開始穩定在頻率波動范圍內所需的時間。
柴油發電機組其它性能指標:
柴油發電機組功率標定:
柴油機標定運行的標準環境狀況是:
(1)環境空氣溫度0℃~+40℃;
(2)海拔高度不超過1000m;
(3)空氣相對濕度不大于95%(溫度為+25℃時);
(4)有霉菌。
柴油發電機組功率標定:通常標定功率位12h功率,說明在標定功率。
下連續運行時間為12h。其中包括超過10%;
標定功率情況下連續運行1h。通常持續功率為12h功率的90%。
標準運行環境對比表:
柴油發電機組功率修正:
非標環境狀況下使用時,機組的功率修正公式為:
Nf=(Ne·K1-Nfan)K2
Nf:機組輸出功率(KW);
Ne:柴油機標準環境狀況下的標定功率(KW);
Nfan:風扇消耗的功率(KW);
K1:非標環境下濕度,溫度與大氣壓力的綜合換算系數;
K2:發電機效率;
Nef:標準工況下的機組額定功率。
注:柴油發電機組功率修正的簡要算法:
Nf=Nef·K1
柴油發電機組功率修正:
柴油機的標準輸出功率是在標準環境下:氣溫25℃,大氣壓力100Kpa,測試的相對濕度30%。所以因地域差異,發動機輸出功率會隨著氣溫的升高,大氣壓力的下降,相對溫度的增加而下降,此時應對發電機組的額定輸出功率作適當修正。避免發動機過熱,造成早期損壞,修正表如下:
機組功率修正表(此為國標,進口機比這相對好些)
常用行業標準:
GB/T2820.1-2009《往復式內燃機驅動的交流發電機組第1部分》
GB/T12786-2006《自動化內燃機電站通用技術條件》
GB2819-1995 《移動電站通用技術條件》
JB/T8194-2001 《內燃機電站名詞術語》
YD/T502-91(2000)《通訊專用柴油發電機組技術要求》
直接起動異步電動機的能力:
起動風機、水泵負載能力:
無線電干擾允許值:
機組自動化性能要求:
一級自動化機組:
(1)自動維持應急準備運行狀態;
(2)能自動啟動/停止機組運行;
(3)機組異常情況自動保護停機功能;
(4)聲光信號系統;
(5)無人值守情況下連續運行4h。
二級自動化機組:(滿足一級自動化要求外,還應滿足下述要求)
(1)具有燃油、機油、冷卻液自動補充功能。
(2)無人值守情況下連續運行240h。
三級自動化機組:(滿足一二級自動化要求外,還應滿足下述要求)
(1)當機組自啟動失敗時,自動起動備用機組。
(2)自動并機和解列。
(3)并機運行時能自動分配有功功率和無功功率。
機組預熱裝置:
預熱設備的使用范圍:在機組工作環境溫度低于0℃的預熱—確保機組啟動成功率。
機組配套設備(ATS):由ATS雙電源自動轉換開關,時間繼電器,中間繼電器,按鈕,指示燈等組成。
有手動/自動操作功能,自動操作,檢測市電當市電掉電輸出開關量信號起動發電機組,機組建壓ATS轉為機組供電。
機組的并車性能要求:
兩臺規格型號完全相同的機組,在額定功率因數下,應能在額定功率的20%~100%范圍內穩定并聯運行。
要求機組中柴油機調速器的穩態調速率在2%~5%范圍內調節,控制屏內的調壓裝置可使穩態電壓調整率在5%范圍內調整。
機組并聯條件:
相同品牌相同功率機組并聯操作比較理想。
非相同品牌相同功率機組并聯應滿足下列條件
1、柴油機:可以遠程調速,調速率相同、電壓相同、相位相同;
2、發電機:可以遠程調壓,有電壓調差功能。
3、并聯機組功率相差不能超過1:3。
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