現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)維修機(jī)組之新特點及發(fā)展趨勢
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現(xiàn)供機(jī)房重要設(shè)備發(fā)電機(jī)組，隨著其它設(shè)備對供電的要求不同，有較大的發(fā)展。作者結(jié)合自身體會，參考了有關(guān)資料，對其新特點及發(fā)展趨勢進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)。供機(jī)房設(shè)計、成套、選購等人員參考。
1 現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)維修的新特點
柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)水平與柴油發(fā)動機(jī)的技術(shù)發(fā)展及水平密切相關(guān)，衡量和評價柴油發(fā)電機(jī)組的性能往往將柴油發(fā)動機(jī)作為重要內(nèi)容。因為日常使用維護(hù)及經(jīng)常性的工作，主要是柴油發(fā)動機(jī)，因而性能優(yōu)良的柴油發(fā)動機(jī)是現(xiàn)代發(fā)電機(jī)組的堅實基礎(chǔ)。
1) 不斷完善機(jī)構(gòu)，采用渦輪增壓中冷等技術(shù)。
日前，國外的柴油發(fā)電機(jī)維修機(jī)組采用柴油發(fā)動機(jī)功率大于50kW的，都普遍用渦輪增壓技術(shù)改善比功率，同時有用不同的申冷技術(shù)，結(jié)合多氣門技術(shù)，使柴油發(fā)動機(jī)的比功率進(jìn)一步強(qiáng)化。其比質(zhì)量最高值可達(dá)1.98kg/kW，而普通柴油發(fā)動機(jī)比質(zhì)量在8.0～20kg/kW，可見其差別懸殊。由于比功率的強(qiáng)化，對進(jìn)氣系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、活塞組、曲軸連桿機(jī)構(gòu)的材料性能都要進(jìn)行不斷完善及改進(jìn)，對生產(chǎn)工藝水平也提出了更高要求。
2) 廣泛使用高速柴油發(fā)電機(jī)維修。中、小功率巳(2000kW以下機(jī)組)普遍采用高速柴油發(fā)電機(jī)維修，從近十年來世界各地定購的機(jī)組的情況看，80%為轉(zhuǎn)速1500r/min的柴油發(fā)動機(jī)，使機(jī)組整體性能得到提高。
3) 采用電噴技術(shù)、電子調(diào)速器、電子液壓調(diào)速器。提高了機(jī)組的供電質(zhì)量，降低了排氣對環(huán)境的污染。
4) 采用雙燃科技術(shù)。將柴油發(fā)動機(jī)燃料系統(tǒng)設(shè)計成既能燃用柴油，又能燃用天然氣，以提高其適應(yīng)性。
5) 制造精度高，接近零公差生產(chǎn)，機(jī)械性能好。首次大修運磚時間為25000～30000小時，一般機(jī)組20000小時以內(nèi)。
6) 采用高壓共軌式燃油供給系統(tǒng)，通過精密的電子控制燃油噴射裝置，可以自由控制噴油時刻、噴油量和噴油壓力，達(dá)到最大限度降低柴油發(fā)電機(jī)維修燃燒噪聲、有效控制柴油機(jī)有害氣體排放的目的。并可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。降低了燃油消耗，如奔馳MUT機(jī)組燃油消耗率為198g/kWh，機(jī)組表面噪聲只達(dá)到106dB，降低了排氣污染，增加了突加載能力，2～4s
內(nèi)即可加載70%。一般機(jī)組在15s左右?guī)лd。
7) 冷啟動性能，在無輔助裝置且在-20C肘能成功啟動有輔助裝置時可在-50C時成功啟動。
2 交流同步發(fā)電機(jī)維修及勵磁調(diào)壓新技術(shù)
現(xiàn)代同步交流發(fā)電機(jī)維修在電機(jī)結(jié)構(gòu)及勵磁方式上改進(jìn)較大，且為了適應(yīng)現(xiàn)代電器設(shè)備負(fù)載的變化仍在不斷完善。
1) 發(fā)展單軸承交流同步發(fā)電機(jī)。采用單軸承結(jié)構(gòu)，縮小了機(jī)組的總尺寸，使發(fā)電機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)的聯(lián)接更加可靠，降低機(jī)組噪聲和振動。
2) 采用無刷勵磁方式。無刷勵磁方式一般以通過交流勵磁機(jī)進(jìn)行勵磁的無刷自勵方式為標(biāo)準(zhǔn)方式，采用電流互感器和線性電抗器的功率矢量合激式勵磁及復(fù)激自勵方式。為了適應(yīng)現(xiàn)代負(fù)載，隨著高性能永磁鐵的研制，無刷PMG(永磁發(fā)電機(jī))勵磁方式已被大量采用，該勵磁方式下勵磁狀況不受負(fù)載的影響，且具有可供持續(xù)短路電流的優(yōu)點。幾種勵磁系統(tǒng)的性能特點及比較，見表1。
表1 不同勵磁方式性能對比
勵磁方式 穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整△U% 響應(yīng)性(時間)(s) 電壓波形 無線電干擾 效率 溫度補(bǔ)償能力 體積和重量 供電持續(xù)短路電流
無刷并激自勵(可控硅) ±1～±3 0.5 般 較大 90 好 小 否
無刷復(fù)激自勵(相復(fù)勵) ±1～±2 ≤0.3 一般 小 90 較差 大 可
無刷復(fù)激自勵(諧波自硅) ±1 ≤0.3 較差 小 90 較好 較大 可
無刷PMG(永磁發(fā)電機(jī)) ≤±0.5 0.5 好 小 90以上 好 小 可
3) 采用高等絕緣材料。發(fā)電機(jī)采用高等絕緣材料(H級)，以確保發(fā)電機(jī)在苛刻環(huán)境下長期可靠運行，同時具有自動除潮功能。
4) 短路電流大，在三倍額定電流下可運行105。如法國（Leroy Somer)利萊森瑪發(fā)電機(jī)。
5) 保護(hù)等級高，高性能機(jī)組為IP23，一般機(jī)組為IP2l。
6) 普遍采用2/3節(jié)距繞組，最大限度降低了三次諧波和中線電流，適合于非線性負(fù)載用戶，可用脈沖抑制器保護(hù)二極管免受電壓峰值的影響。
3 配電及控制系統(tǒng)
現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)維修機(jī)組的控制系統(tǒng)廣泛使用光機(jī) 電一體化新成果。從簡單手控演變到由運用可編程控制器或微處理器等一系列新技術(shù)實施控制。從單機(jī)向多機(jī)聯(lián)動冗余備份，以確保供電系統(tǒng)的可靠。提高發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)有效改善發(fā)電機(jī)維修機(jī)組性能的途徑。
1) 采用微處理器或可編程等專用控制器。利用計算機(jī)技術(shù)的專用控制器使機(jī)組使用過程更加靈活，運行更加可靠，歸納起來主要有以下兒種模式:
(1) 單機(jī)自動控制功能。包括根據(jù)情況設(shè)置自啟動機(jī)組，低油壓、高水(油)溫、超速告警及停機(jī)保護(hù)等。
(2) 單機(jī)自啟動、與ATS配合實現(xiàn)自動切換功能。檢測市電指標(biāo)，當(dāng)市電異常時，機(jī)組自動起動，自動與ATS配合向負(fù)載供電，并市電優(yōu)先供電。一旦市電恢復(fù)正常，自動切換到市電，機(jī)組延時冷卻自動停機(jī)。
(3) 對兩臺或多臺機(jī)控制?？筛鶕?jù)單機(jī)運行狀態(tài)，使兩臺互為備用;對于多臺機(jī)根據(jù)負(fù)荷情況，自行起動機(jī)組并機(jī)運行或解列，合理分配負(fù)荷。
(4) 具有遠(yuǎn)程控制接口，以便完成遙控、遙信、遙測、遙調(diào)即”四遙”功能。在機(jī)組的控制系統(tǒng)中具有Rs232/485通信接□，運用目前常用的微型計算機(jī)即可用來對機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控，并可對機(jī)組進(jìn)行遙控啟動，遙控正常停機(jī)，遙控緊急停機(jī)，遙控故障復(fù)位等;傳輸其電壓、電流、頻率、油壓、水溫、蓄電池電壓及各種物理量信號等。
(5)采用數(shù)字化顯示。將機(jī)組的電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、油壓、水溫等由原機(jī)械式儀表向數(shù)字式顯示方向轉(zhuǎn)變，以便加強(qiáng)機(jī)組輔助裝置的可靠性和可視性。
如發(fā)電機(jī)維修機(jī)組。國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證;產(chǎn)品服務(wù)體系符合1509001國際標(biāo)準(zhǔn);瞬間性能符合或超過ISO8528#5要求;產(chǎn)品性能符合甚至優(yōu)于ANSI，lEEE和NEMA所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn);發(fā)電機(jī)組實驗完全達(dá)到苛刻的美國軍事標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD7O5B。
4 現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢
電力工業(yè)是一種先行工業(yè)，世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的經(jīng)驗表明，只有當(dāng)電力工業(yè)的增長率高于其他工業(yè)的發(fā)展速度，才能促使整個國民經(jīng)濟(jì)的全面快速增長，并滿足人民生活的各種需求。
柴油發(fā)電機(jī)維修機(jī)組是主、備用電源的重要組成部分。用電設(shè)備技術(shù)現(xiàn)代化程度愈來愈先進(jìn)，對柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性要求愈來愈嚴(yán)格。同時柴油發(fā)電機(jī)組是集機(jī)械、電子為一體的技術(shù)密集型產(chǎn)品，涉及電磁學(xué)、電機(jī)學(xué)、機(jī)械工程、自動控制工程、現(xiàn)代設(shè)計方法等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，這一綜合技術(shù)水平有了很大的飛躍。
現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)維修機(jī)組在技術(shù)吸收了當(dāng)代新技術(shù)，因而在技術(shù)上有許多重大改進(jìn)，增強(qiáng)功能、改善性能、增加環(huán)境適應(yīng)性、增強(qiáng)可靠性等，以適應(yīng)不同場所的用電需求。
例如:Leroy Somer無刷同步自勵發(fā)電機(jī)。Leroy Somer公司為國際著名的發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠，無論從質(zhì)量上還是數(shù)量上都處于世界領(lǐng)先地位，LSA發(fā)電機(jī)為Leroy Somer公司專為柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計、生產(chǎn)，特別適合柴油發(fā)電機(jī)組的使用，該發(fā)電機(jī)具有如下特點：
采用低磁阻材料，發(fā)電機(jī)維修轉(zhuǎn)換效率高;絕緣等級H級;采用AREP無刷勵磁方式，響應(yīng)迅速，抗沖擊，瞬態(tài)特性好;AVR電壓調(diào)整器，電壓輸出精度高，穩(wěn)態(tài)電壓輸出調(diào)整率為<+1%;輸出波形質(zhì)量高，諧波含量<4%;強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，延長保養(yǎng)工作周朝，保養(yǎng)周期為3600小時。
由于世界著名大型發(fā)動機(jī)公司、飛機(jī)制造公司以及著名軍工企業(yè)加入發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)行列，對進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)組的技術(shù)水平有極大的推動作用。如奔馳公司制造的MTU發(fā)電機(jī)組。
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