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关于柴油发电机组的探讨
一、发电机组主要参数
当前,性能优良的柴油发电机是一个功能完善、功率容量范围大、对环境和场地条件要求低、安装使用方便的小型发电设备。其使用相对广泛,输出容量从数KVA到数兆VA。柴油发电机组主体主要由发动机、发电机和控制系统三部分组成。其中与现代柴油发电机组配套的同步交流发电机由于性能及结构的特点,普遍采用自励恒压型,通常选用自激式同步交流发电机和PMG永磁式激励式同步交流发电机。发电机组包括以下几项主要性能参数。
电压调整率:在负载功率因数为0.8-1、负载空载至满载变化、从冷机到满机及转速下跌4.5%以内等情况下,电压调整率可以控制在±1%以内。
频率调整率:负载从0-范围内变化,频率稳定不变。
随机频率波动:负载处于0-功率之间任何值,随机频率波动率 值±0.25%。
电压波形:电路开路空载, 总波形畸变1.5%,只相平衡负载 总波形畸变5%。
金融业机房一般采用“市电——发电机——UPS”并机系统组成的供电系统。系统中,发电机的负载主要包括UPS、机房专用空调、应急照明、消防电梯等,这些负载启动或运行时都会对发电机产生振荡和干扰。尽管在组成“市电——发电机——UPS”供电系统时,发电机的负载量在其额定输出容量范围内,但在实际情况中,市电中断而发电机投人运行过程中却经常发生工作不稳定,产生多种使“发电机——UPS”系统不能正常工作的现象。
1、负载反馈的波动电压造成发电机输出电压稳定度较差,常出现发电机组输出电压振荡现象。UPS整流器允许的输人电压范围一般在±15%巧或更宽,发电机的输出电压不稳定对其影响较小。
2、UPS整流器的输人谐波造成多个过零点。
3、发电机的频率(转速)振荡一般情况下,频率振荡比电压、电流振荡范围小,但影响比较大,导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内,由于负载有规律地忽大忽小,造成发电机组工作也忽强忽弱,加剧机组振动,加速机械磨损,甚至引起机件严重损坏。频率振荡明显的特征之一,即柴油机工作噪声有规律地忽大忽小,因此必须引起高度重视。
4、工作不正常空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生±Hz频率漂移,造成UPS频繁切换。当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时,UPS由蓄电池供电,而发电机在无UPS负载时恢复正常,随即UPS又自动投人,这样交错进行。频率漂移会对UPS正常运行产生两方面影响。一方面是不能旁路,另一方面是电池寿命缩短。
二、发电机运行不稳定原因分析
在“市电——发电机——UPS”供电系统中,UPS电路结构决定了其输人非线性的特性。典型的是传统双变换在线式UPS,由于其输人端AC/DC变换器是整流滤波电路,它的输入电流是脉动电流,不仅输入功率因数低(0.7一0.8),还包括大量的高次谐波电流(30%一40%)。低输人功率因数和谐波电流都会通过发电机定子线圈的感性内阻,由于发电机组定子线圈内阻大于电力变压器的短路阻抗,因此发电机更易受到非线性负载的影响,即在同样的负载电流波形失真度(THDI)情况下,其电压波形失真度(THDI)大于变压器。同时的谐波电流使发电机损耗明显增大(磁滞损耗正比于电流频率,涡流损耗比于电流频率的平方及导线的电流趋肤效应),并使得发电机的输出电压波形失真度明显增大,严重影响发电机的正常工作。
此外,负载的阶跃变化、UPS前端滤波器提供的容性电流都是造成发电机组不能正常工作的主要原因。
三、发电机组的使用与维护
为确保发电机组的运行,日常运行维护和快速的故障排除至关重要。根据发电机组的不同,维护和检修的内容、步骤、方法有所区别,一般应按照发电机组保养要求和本单位制定的维护计划进行。
(1)定期检查项目定期测量发电机电池组的电压及内阻情况,并进行记录定期检查空气过滤器、冷却液位、驱动皮带、排烟系统、燃油液位、机油液位、各种控制器及工作环境等情况。
(2)须按照发电机组保养要求及时更换机油、三滤、启动电池及冷却液。
(3)定期由供应商对发电机组进行检测,并出具报上口
(4)定期(至少一个季度一次)进行发电机组空载、带载测试。
针对柴油发电机组出现的故障,应该有步骤有目的地进行检查与分析,切不可盲目检查,胡乱拆卸。应根据故障的异常征兆、迹象、响声、出现时机、变化规律来寻找故障产生的部位,从原理与结构层面进行细致的分析推理,做出正确判断来寻找产生故障原因。查找故障时,应从简到繁、由表及里,按系统部位分段分步骤进行。
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柴油发电机运行要注意的一些问题
1、开机前的准备工作
①将附着机组的水迹、油迹和铁绣等杂物干净。
②对机组各装置巡视一遍,检查各连接、紧固和操纵部分是否都已装接牢固妥当,串透式减震器(即紧固螺栓穿过底脚减震垫及底架)的螺母不得拧得过紧(即该螺母旋至与底脚刚接触的位置为止,此时两个螺母必须相互锁紧,以防松脱),否则会使减震失效。
③检查油箱内燃油储存量是否满足需要。
④检查柴油机油底壳及喷油泵、调速器内的机油量是否足够。
⑤向水箱(即散热器)注满冷却永。
⑥检查所有电气部分,各接点应牢固正确,自动空气开关应处在“断开”位置,检查蓄电池能否正常工作,并注意启动系统一般为负极搭铁。
⑦ 机组间断一段时间再运行时,必须先用500V兆欧表测量发电机各绕组和控制系统对地的绝缘电阻,常温下应不低于2兆欧,若绝缘电阻低于上述数值,必须进行干燥处理。
2、开机步骤
① 拧松喷油泵上的放气螺钉,用燃油手泵排除燃油系统内的空气,同时将调整控制手柄固定在适宜启动转速的油门位置。
②按下启动按钮,使柴油机启动,如10秒(多15秒) 柴油机仍不能着火启动,则应待1分钟后再作第二次启动,若连续三次仍无法启动则应检查并找出故障原因。
③柴油机启动后,应密切注意机油压力表读数(正常运转时为2.5—3.5kg/C㎡),如机油压力表不指示,应立即停机检查,并检查电流表有无充电指示。
④机组启动后,空载转速逐渐增加到1000—1200r/min,(注意不得长时间低速运转),进行柴油机的预热过程后,再将转速提高到额定转速。待出水温度达到55℃,机油温度达到45℃时,才允许进入全负荷运转。
⑤当机组各仪表指示正常时,即可合上负荷开关向负载送电,随着机组负荷的变化,若频率和电压不在规定范围内,应及时调整频率和电压,使其保持额定值,严禁机组在低转速情况下带负荷,以免损坏设备。
⑥机组投入正常运转后,应随时注意观察水温、油温、油压的变化以及功率表、频率表、电流表、电压表的读数,发现异常应及时处理。
3、停机步骤
① 逐渐卸去负荷,断开负荷开关。
②降低转速在1000转/分左右的空载状态下,让柴油机运转几分钟,待油温、水温有明显下降时,再调节调速手柄至初次起动时的位置后即可停机, 拆除蓄电池搭铁线。
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