作为发电设备,柴油发电机组有着一些独特的好处:体积相对较小,灵活便捷;操作方便,简易易控制;能源原料(燃油)来源广泛,启动快,可以快速供电和快速停止发电;供电平稳,供电品质可以通过技术改良得以提高,可以对负荷进行点对点的直接供电;受各种自然气候和地理环境影响较小,能全天发电。
毫无疑问,根据这些长处,其作为备载电源、移动电源和自备电源的优势在短期内是无可取代的。而人类社会越发展,对电力供应的需求越高,对供电保障的要求越高,因而对备用电源、移动电源和自备电源的使用也会水涨船高。故而,笔者专门研讨了这一低成本、高性能又环保的发电机组用柴油发电机组
关于康明斯动力装备(深圳)有限公司的280KW型号为KC280GF发电机组用柴油发电机组的应用探求,具体依托于康明斯M11系列6缸四气门柴油发电机组,在此基本上进行应用讨论,提高调速性能要求,满足公用电力类用电设备的需要,满足在 50 ℃环境温度下的正常作业要求及一40 ℃低温下的正常起动要求。
因为机组的使用范围为公用电力归类的备用应急电站,依据GB/T 282旧一2009中电站性能等级的区分,按照G2级要求进行设计柴油发电机组调速性能就可以满足机组要求。GB02820.5一2009中规定 c,2级电站调速要求如下:频率降5%,稳态频率带巧%,瞬态频率偏差:100%突减容量时12%,突加功率时一10%,频率恢复时间/5 s。
为了满足这一调速性能要求,发电机组的调速装置采用电子调速板。发电机组电子速度控制器按控制方式分为模拟式和数字式两种,基本机理采用的都是 PID闭环控制,PID控制步骤是工业流程控制领域中广泛应用的一种办法。因为发电机组速度机构基本上可以看成是一个惯性加小纯滞后装置,近似线性装置,于是采用PID方式控制发电机组速度,在很宽的范围内可以保证发电机组具有良好的速度特性。
此次运用探讨的发电机组采用康明斯公司的电子速度控制器,首先发电机组、转速探头、控制面板、执行器通过一定的连接结构一个速度闭合环路,由监控系统根据转速传感器检验到的发电机组速度信号对发电机组速度进行控制。其中最为关键的部件是控制界面,此处采用众智6110系列控制界面,众智系列操作界面就是采用PID控制机理设计制作,控制模块原理见图1。
控制器由模拟放电网路、微分电路、积分电路、PWM等电路组成。它的输人信号是转速探头输出的正弦波信号,输出信号是驱动执行器的 PWM方波调校容量信号它的作业程序是:首先在控制系统内部的基准电路单元上设置标定速度,然后对输人作业转速信号与设定速度进行比较,两者的差作为偏差信号。该偏差信号经过PID运算,变成相应的校正信号,调校信号放大后输出给执行器(功率输出信号有单向的0一/+,也有双向的一/一/+;对应单、双向执行器)。偏差越大,输出的校正信号电压越高,校正偏差的速度越快;随着偏差的减少,调校电压逐渐减小。当输人转速高于设定速度时,输出电压为零。由于发电机组自身品质和摩擦以及负载变化等起因,使得偏差始终存在,因此调节过程会持续不断地进行,最终使《匚作转速恒定在没定速度上。
对于该机组要求满足环境温度50 ℃条件下正常使用的要求,康明斯发电机厂家通过对发电机组散热机构的理论计算,在原来已有试验数据的基础上,将发电机组的风扇直径设计为700 mm,水箱散热面积设计为 93 m2,然过测试互召值,来评估高温下发电机组能否正常作业。当互召值冫50 ℃时,判定为满足要求。
互召=不一乙,+乙 (1)式中,互7诏为在试验进行时的大气压力下冷却液沸腾时周围空气的温度,℃;乙为散热器盖上的蒸汽阀在额定开启压力下,冷却液的沸腾温度,℃;不,为发电机组出水凵处稳定水温,℃;乙为水温达到稳定时,机组进气口的空气温度(也就是环境空气温度),℃。表1给出了主用散热器盖蒸汽阀作业压力和水的沸腾温度的对应值。
为了满足机组在一40 ℃环境温度下的应急备载能力,对发电机组采用缸套水预热的方法,在备用期间用220 v/380 v的大电通过预热系统对缸套水进行加热。通过机组的控制器设定预热机构的工作温度范围为36、50 ℃,水温低于36 ℃时,起动加热;水温高于50 ℃时,加热停止,使发电机组水套的温度始终保持在36、50 ℃左右,发电机组处于热备载状态。机油、柴油采用满足一40 ℃环境温度使用条件的油品,从而保证发电机组在巧s内能顺利实现启动。
100%突减容量时:转速瞬时速度”1为1 578 转/分钟,恢复时间3 s ,由公式计算:
60%突加功率时:速度瞬时转速”2为1 436 转/分钟,恢复时间4 s ,由公式计算如用0%:一4,3%(按照2820·5中负荷接受曲线%左右,根据我公司发电机组情况,此处可以实现60%突加容量)。从以上试验数据可以看出,调速性能完全满足G2级电站调速要求。
在高温性能试验中,由于发电机组的散热器蒸汽阀工作压力为70 kPa,此时水的沸点在1巧℃ 左右,受发电机组所能承受的热负载限制,发电机组仅能在短时间内能承受110 ℃的冷却液温,考虑到机组需要持续作业,广西康明斯发电机发电机组需要稳定运转,于是设定丆:100 ℃。从试验参数中得出,:85 ·2 ℃,乙:36·5 ℃,由公式互B:乙一+计算:工B:
发电机组的性能试验曲线,通过解析以上试验参数及下面的特性曲线图可以得出以下结论: a.采用以上配置的柴油发电机组能够实现G2级电站的调速要求,能够满足环境温度50 ℃时的正常使用要求,在一40 ℃下能够实现顺利起动。
发电机组用柴油发电机组经过严格的出厂试验及现场调试,已经在康明斯电力装备(中国)有限公司成功实现批量化配套应用,产品已经出口出售到中东、俄罗斯等地区,并在国内其他多家发电机组公司得到应用。以低温起动可靠,运行稳定,青岛康明斯发电机在高温下可靠作业,得到用户的青睐。此运用研究和方案的成功实施,可为类似用途柴油发电机组的方案设计供应参考。
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【电力行业相关知识解答】
柴油发电机组厂家常见问题分享:
简述什么叫逐项操作指令?
答:逐项操作指令是指值班调度员按操作任务顺序逐项下达,受令单位按指令的顺序逐项执行的操作指令。一般用于涉及两个及以上单位的操作,如线路停送电等。调度员必须事先按操作原则编写操作任务票。操作时由值班调度员逐项下达操作指令,现场值班人员按指令顺序逐项操作。
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