在選擇、應(yīng)用和維護(hù)柴油發(fā)電機(jī)組的工作中，了解其整機(jī)的性能規(guī)范、機(jī)型特點(diǎn)是十分必要的。

1 柴油發(fā)電機(jī)組的常用規(guī)范

1.1 型號(hào)、規(guī)格的編制原則

我國(guó)早在1981年就對(duì)燃油發(fā)電機(jī)組的名稱和型號(hào)編制方法、機(jī)組工作條件等制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2819-81。其中機(jī)組的型號(hào)及相關(guān)代碼由6部分組成:

□ - □ □ □ □ — □

1 2 3 4 5 6

各部分定義為:

1:用數(shù)字表示燃油發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率,以kW為單位。

2:表示機(jī)組輸出電流的種類(lèi),工頻(50Hz)用字母G代表。

3:發(fā)電機(jī)組用字母F代表。

4:自動(dòng)化機(jī)組用Z表示,基本型機(jī)組無(wú)代號(hào)。

5:以數(shù)字表示生產(chǎn)廠家的代號(hào)。

6:用數(shù)字表示工廠在制造機(jī)組時(shí)是否改進(jìn)、變型。

例如:產(chǎn)品銘牌上標(biāo)注550GFZ3-2就表示此柴油發(fā)電機(jī)組是額定輸出功率為550kW的工頻、自動(dòng)化發(fā)電機(jī)組。它是由代號(hào)為3的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的2型產(chǎn)品。

1.2 機(jī)組的分類(lèi)

根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)和生產(chǎn)水平,按照機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式、控制方式和保護(hù)功能等將油機(jī)(汽油機(jī)、柴油機(jī)等)發(fā)電機(jī)組分為三種類(lèi)型;

(1)基本型機(jī)組

指由燃油(汽油、柴油等)內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))、同步發(fā)電機(jī)和控制屏(柜)按一定的技術(shù)條件整合構(gòu)成的機(jī)組,具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和同步發(fā)電機(jī)輸出電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

(2)自動(dòng)化機(jī)組

在基本型機(jī)組的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)控制裝置。市電突然中斷時(shí)能自動(dòng)起動(dòng)、自動(dòng)切換送電,市電恢復(fù)后又能自動(dòng)關(guān)機(jī)。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)油(潤(rùn)滑油)壓力過(guò)低、油溫或冷卻液溫度過(guò)高時(shí)可自動(dòng)報(bào)警。主軸轉(zhuǎn)速超速而又不能調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)機(jī)組。

(3)微機(jī)控制自動(dòng)化機(jī)組

除了包含自動(dòng)化機(jī)組的全部功能外,還具有各種完善的檢測(cè)、故障報(bào)警、記錄和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。它的信息通訊口可以與局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守及遙控、遙測(cè)和遙信。

隨著信息化在全社會(huì)的迅速發(fā)展，對(duì)油機(jī)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高。1984年又制定了將機(jī)組自動(dòng)化分為三級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4712-84。它除了規(guī)定機(jī)組應(yīng)具備全面的自動(dòng)化功能外，還對(duì)燃油、機(jī)油和冷卻液的自動(dòng)補(bǔ)給，機(jī)組自動(dòng)維持應(yīng)急準(zhǔn)備起動(dòng)狀態(tài)、無(wú)人值守連續(xù)運(yùn)行時(shí)間及機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行功能等都分級(jí)做了要求。

1.3 機(jī)組的工作條件規(guī)范

對(duì)于油機(jī)發(fā)電機(jī)組的適用工作條件,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在海拔高度4km以內(nèi),環(huán)境溫度最高40℃、45℃,最低5℃、-25℃、-40℃,相對(duì)濕度為60%、90%、95%的情況下,不同的電站(機(jī)組)應(yīng)能在相應(yīng)的自然條件下可靠地工作。并將適應(yīng)1km高度、40℃溫度和60%相對(duì)濕度以上條件的機(jī)組劃為A類(lèi)。B類(lèi)機(jī)組則只能在海拔0m、溫度20℃、相對(duì)濕度60%以上的自然環(huán)境下可靠地運(yùn)行。

1.4 常用主要技術(shù)性能指標(biāo)

對(duì)于評(píng)定柴油發(fā)電機(jī)組的整機(jī)性能,也規(guī)范了相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。這給生產(chǎn)廠家、科研單位和使用者都提供了從不同角度評(píng)價(jià)產(chǎn)品的統(tǒng)一規(guī)范。主要技術(shù)性能指標(biāo)通常是在機(jī)組功率因數(shù)為0.8～1,三相對(duì)稱負(fù)載在0～100%額定值的范圍內(nèi),正、反向漸變或突變的條件下測(cè)定的。

(1)空載電壓整定范圍

機(jī)組在空載工作時(shí),應(yīng)能對(duì)其額定輸出電壓值在95%～105%范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),且穩(wěn)定運(yùn)行。例如:額定輸出電壓為400V的機(jī)組,其空載時(shí)輸出電壓可在380～420V之間調(diào)整。

(2)電壓穩(wěn)定時(shí)間

從機(jī)組的負(fù)載突變開(kāi)始,到輸出電壓穩(wěn)定所經(jīng)歷的時(shí)間。用秒(s)計(jì)量。0.5～1s的為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)機(jī)組,Ⅳ類(lèi)機(jī)組是3s。

(3)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率δu

其公式為:δu=(U1-U)÷U×100%,式中:U是機(jī)組空載輸出電壓值,U1代表負(fù)載變化后的穩(wěn)定輸出電壓的最大或最小值。機(jī)組δu值在±(1～3)%

范圍的為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)。Ⅳ類(lèi)不超過(guò)±5%。

(4)頻率穩(wěn)定時(shí)間

機(jī)組負(fù)載從突變開(kāi)始到輸出頻率穩(wěn)定所需的時(shí)間。以秒(s)為單位。Ⅰ～Ⅲ類(lèi)機(jī)組在2～5s范圍內(nèi)。7s的則屬于Ⅳ類(lèi)機(jī)組。

(5)穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率δf

定義為:δf=(f1-f2)÷f×100%,式中:f是機(jī)組的額定輸出頻率(50Hz)，f2為機(jī)組帶額定負(fù)載時(shí)的頻率,f1則代表負(fù)載變化后的穩(wěn)定輸出頻率的最大或最小值。δf值為0.5%～3%的為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)機(jī)組。Ⅳ類(lèi)機(jī)組不能超過(guò)5%。

從這些常用的主要技術(shù)性能指標(biāo)中可以看出,柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)于其負(fù)載的漸變或突變的響應(yīng)程度是衡量整機(jī)性能的主要依據(jù)。

1.5 油機(jī)功率的標(biāo)定

燃油(汽油、柴油)機(jī)發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率,是衡量機(jī)組帶載能力的重要技術(shù)指標(biāo),也是使用者最關(guān)注的參數(shù)之一。機(jī)組的輸出功率實(shí)際上是同步發(fā)電機(jī)的額定輸出功率,然而它是在油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下才能供出的功率。顯然要使油機(jī)發(fā)電機(jī)組輸出很大的功率,發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))就必須給出巨大的動(dòng)能。但受到機(jī)內(nèi)活動(dòng)零部件之間的磨損和熱損耗的限制,發(fā)動(dòng)機(jī)不能長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。否則會(huì)造成效率迅速降低甚至損壞機(jī)器。因此規(guī)定了只允許油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)以有效功率Ne(Ne是指發(fā)動(dòng)機(jī)工作中,燃油爆燃時(shí)推動(dòng)活塞所做的有用功Ni,減去機(jī)械摩擦及輔助機(jī)構(gòu)消耗的功率Nm,而真正成為曲軸動(dòng)能的功率，即Ne=Ni-Nm)的最大值在一定的時(shí)間段內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。此時(shí)間段內(nèi)的功率，稱為標(biāo)定功率。就柴油發(fā)電機(jī)組中的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而言,其標(biāo)定功率在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所劃分的四類(lèi)之中。A：15min功率、B:1h功率、C:12h功率。這三項(xiàng)時(shí)間段，都是規(guī)定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以有效功率的最大值連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最長(zhǎng)時(shí)間。例如:15min標(biāo)定功率，就規(guī)定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)若連續(xù)輸出最大有效功率時(shí)不能超過(guò)15min。15min以后應(yīng)該將負(fù)荷減下來(lái)，保持在八、九成的狀態(tài)下運(yùn)行。D:持續(xù)功率，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以有效功率的最大值長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出功率。

柴油發(fā)電機(jī)組中的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1105-74規(guī)定為12h標(biāo)定功率,即指在標(biāo)準(zhǔn)工況下,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)行12h的輸出最大有效功率。

我國(guó)的柴油發(fā)電機(jī)組市場(chǎng),由國(guó)產(chǎn)、合資、進(jìn)口三種產(chǎn)品形成。通常將機(jī)組按其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率分為備用機(jī)組(輸出的電功率稱為備用功率)和長(zhǎng)行機(jī)組(輸出的電功率叫做長(zhǎng)行功率或持續(xù)功率),一般兩者功率之比為0.91:1。這也與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的12h功率和持續(xù)功率之比相吻合。

1.6 同步發(fā)電機(jī)的額定功率

柴油發(fā)電機(jī)組中的交流同步發(fā)電機(jī)的額定功率,是指在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出的電功率。其額定功率PH可以用公式表達(dá)

PH=K1×η(K2K3NeH-Np) (單位為kW)

式中:K1是單位變換系數(shù)，常取0.736，η代表同步發(fā)電機(jī)的效率，K2、K3分別為柴油機(jī)功率和環(huán)境條件的修正系數(shù)。Np是柴油機(jī)風(fēng)扇與其它機(jī)件消耗的機(jī)械功率。NeH為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)額定輸出功率。

從式中可以看出,柴油發(fā)電機(jī)組中的同步發(fā)電機(jī)的額定輸出功率與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有著密不可分的關(guān)系。通常將柴油機(jī)的輸出額定功率(PS)與同步發(fā)電機(jī)的輸出額定功率之比叫做匹配比K,一般取1.6～2。這就是俗話說(shuō)的:柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)要比發(fā)電機(jī)的“勁頭”大一半以上才行。

柴油發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率一般用有功功率PH(kW)標(biāo)注,也有的用視在功率SH(kVA)標(biāo)注。因?yàn)榻涣魍桨l(fā)電機(jī)通常是按照功率因數(shù)(cosφ)為0.8設(shè)計(jì)和制造的,所以PH是SH的80%。

2 常用機(jī)型及特點(diǎn)

目前,全自動(dòng)化、智能化的機(jī)械加工中心和機(jī)電一體化技術(shù),已成為機(jī)械制造業(yè)的主流。零部件的加工精度早已從絲級(jí)(也稱為道級(jí),1絲即0.01mm)邁向μ級(jí)(1μ是0.001mm)。就柴油發(fā)電機(jī)組而言,現(xiàn)代產(chǎn)品不僅效率高、性能優(yōu)良,而且一般都是自動(dòng)化、智能化機(jī)組。按照生產(chǎn)者和使用者多年的實(shí)踐和習(xí)慣,也常將柴油發(fā)電機(jī)組分為以下幾種:

2.1 固定式機(jī)組

這是最常用的、各行各業(yè)裝機(jī)量最多的柴油發(fā)電機(jī)組。又因這類(lèi)機(jī)組產(chǎn)量大,產(chǎn)品型號(hào)、規(guī)格、序列完整齊備。它們又很容易被變通裝配成靜音機(jī)組、移動(dòng)式機(jī)組等,因而固定式機(jī)組又常被稱為標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組。

機(jī)組的額定輸出功率范圍一般在6kW(7.5kVA)

到2400kW(3000kVA)之間,分為許多規(guī)格和檔次。它們也是按照柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率分為備用機(jī)組和長(zhǎng)行機(jī)組(持續(xù)機(jī)組),同規(guī)格的長(zhǎng)行機(jī)組要比備用機(jī)組的額定輸出功率低10%左右,其成本也略高于備用機(jī)組。這為廣大用戶根據(jù)本單位的環(huán)境條件、使用要求和投資額度等情況,選擇適用的機(jī)組提供了許多考慮的余地。

固定式機(jī)組，顧名思義就是柴油發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)久地固定安裝在使用場(chǎng)合，并且與市電電網(wǎng)通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)換器(ATS)構(gòu)成了規(guī)范、固定的連接。使用場(chǎng)所也為機(jī)組的工作創(chuàng)造了通風(fēng)、散熱、降噪聲、隔震動(dòng)、供油、給起動(dòng)電池充電等永久性的便利條件。

固定式機(jī)組的特點(diǎn):

(1)相對(duì)而言,這類(lèi)機(jī)組體積大、重量重,然而也有利于其運(yùn)行的穩(wěn)定性。大多數(shù)單位安裝的是100kW以上的機(jī)組,通常都給它們安排一個(gè)較為合適的機(jī)房。

(2)機(jī)組的自動(dòng)化、智能化程度高,一般都能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,自動(dòng)運(yùn)行。滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4712-84連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)4h的規(guī)定。只要燃油、機(jī)油(潤(rùn)滑油)、冷卻液滿足長(zhǎng)期自動(dòng)補(bǔ)給的條件,也可達(dá)到無(wú)人值守連續(xù)運(yùn)行240小時(shí)的規(guī)定。

(3)機(jī)組內(nèi)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)制造精良,普遍采用了進(jìn)氣增壓、中冷、燃油電噴、電子調(diào)速和功能齊備的報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)。

(4)同步發(fā)電機(jī)全部是無(wú)刷交流勵(lì)磁、旋轉(zhuǎn)整流器及電子調(diào)壓結(jié)構(gòu)。整機(jī)H級(jí)絕緣，耐短路電流和尖峰電壓沖擊，在額定負(fù)載范圍內(nèi)輸出電壓穩(wěn)定。

(5)一般(特別是大功率機(jī)組)都需要外設(shè)柴油罐、機(jī)油罐等,并可對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)給。有的大型機(jī)組為了散熱效果更佳,將水箱散熱器、排風(fēng)扇與主機(jī)分離單獨(dú)安裝,用加長(zhǎng)的管路保障冷卻液的循環(huán)。

(6)平常備機(jī)待起動(dòng)狀態(tài)時(shí),需由機(jī)房?jī)?nèi)的市電為柴油發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)用蓄電池充電。

(7)對(duì)于安裝有自動(dòng)百葉窗的機(jī)房,應(yīng)能實(shí)現(xiàn)與固定式機(jī)組的聯(lián)動(dòng)。機(jī)組起動(dòng)時(shí)百葉窗自動(dòng)打開(kāi),停機(jī)后自動(dòng)閉合。以達(dá)到開(kāi)機(jī)時(shí)通風(fēng),關(guān)機(jī)時(shí)保暖的要求。

(8)冬季,特別寒冷的地區(qū),需對(duì)固定式機(jī)組的冷卻液、機(jī)油(潤(rùn)滑油)、柴油系統(tǒng)利用市電進(jìn)行加熱保溫,以保持機(jī)組的待機(jī)狀態(tài)良好。

(9)固定式柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)按照規(guī)范定期進(jìn)行維護(hù)。

2.2 靜音型機(jī)組

從原理上或技術(shù)實(shí)踐上,其實(shí)就是將固定式機(jī)組按要求裝配在可以隔聲的封閉箱內(nèi)。以盡量減少柴油發(fā)電機(jī)組工作所產(chǎn)生的噪聲對(duì)環(huán)境的干擾。所以只要有需要,一般6～2400kW的柴油發(fā)電機(jī)組都可以用防音罩把它們封起來(lái)。

靜音型機(jī)組的特點(diǎn)：

(1)靜音罩(靜音箱)的內(nèi)壁嵌附吸聲并阻燃的材料。在保證正常工作通風(fēng)、排氣的條件下,各處密封良好。

(2)機(jī)組的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管,安裝性能優(yōu)良的消聲器,并特殊設(shè)計(jì)排氣口。

(3)靜音罩內(nèi)設(shè)置可自動(dòng)補(bǔ)給機(jī)組的燃油儲(chǔ)備箱和電力饋送裝置，使其為自成一體的獨(dú)立發(fā)電設(shè)備。

(4)整體搬動(dòng)方便,有的靜音機(jī)組就安裝在拖車(chē)上。機(jī)組的底座設(shè)計(jì)考究,對(duì)使用場(chǎng)地沒(méi)有什么要求,一般靜音機(jī)組不必再建機(jī)房。

(5)靜音機(jī)組是全自動(dòng)化機(jī)組,工作時(shí)全由智能控制屏管理。只要隔著密封玻璃窗就可以看見(jiàn)控制屏所顯示的運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)然也可以通過(guò)機(jī)組的數(shù)據(jù)口遠(yuǎn)距離測(cè)控。

(6)在1m的距離，靜音罩(箱)內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)組的工作噪聲，應(yīng)比它在敞開(kāi)環(huán)境下的工作噪聲小很多，符合ISO3744國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所制定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 移動(dòng)式機(jī)組

移動(dòng)式機(jī)組的最大特點(diǎn)是挪動(dòng)方便。機(jī)組的額定輸出功率一般在6kW(7.5kVA)到16kW(20kVA)范圍。

它也是自成一體,有備用油箱、電力電纜盤(pán)、插接頭等，適用于應(yīng)急場(chǎng)合供電。移動(dòng)式機(jī)組的底盤(pán)一般都安裝有輪子及掛接裝置，可以掛在汽車(chē)上隨時(shí)前往需要的地方。箱內(nèi)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組具有快速起動(dòng)，在不良自然條件下連續(xù)工作的優(yōu)良性能。

2.4 便攜式機(jī)組

體積小、輕便,通?？咳肆Π釀?dòng)。機(jī)組就是一個(gè)超小型的發(fā)電站,通常的額定輸出功率大致在0.6kW(0.75kVA)～12kW(15kVA)左右,也有許多便攜式機(jī)組采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)電機(jī)一般用的都是同步單相或三相機(jī)。它們主要用于用電量不大的應(yīng)急供電場(chǎng)合。

2.5 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組

在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)、清潔能源的現(xiàn)代社會(huì)，這是有著廣闊前途的發(fā)電機(jī)組。

目前機(jī)組的額定輸出功率基本上在20kW(25kVA)到80kW(100kVA)數(shù)量級(jí)。更大功率的實(shí)驗(yàn)型燃?xì)怆娬疽惨呀ǔ蓭鬃?。它們的突出特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)不燒燃油,而是用燃?xì)?一般是用天然氣)。這就使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排出的廢氣中的有害物質(zhì)含量大大減少,可以稱為綠色能源。特別是在天然氣資源豐富的地區(qū),推廣使用這種機(jī)組,可達(dá)環(huán)保、節(jié)能兩全。人們巧妙地利用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組工作中排出的高溫廢氣來(lái)取暖、加溫洗浴用水,甚至轉(zhuǎn)換制冷,從而形成一個(gè)以發(fā)電為主的天然氣綜合利用系統(tǒng)。天然氣發(fā)電機(jī)組的發(fā)展前景十分美好。