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柴油發(fā)電機(jī)容量規(guī)格計(jì)算及選型表
發(fā)布時(shí)間:2023-07-26 22:21:25  ▏閱讀:


新聞主題

柴油發(fā)電機(jī)容量規(guī)格計(jì)算及選型表

 

摘要:現(xiàn)代社會(huì)中,在應(yīng)急電力設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常性將柴油發(fā)電機(jī)用作備用電源,在其所有參數(shù)中設(shè)備的功率是最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。如果功率過(guò)小將無(wú)法為您的用電設(shè)備供電;如果功率過(guò)大,除了浪費(fèi)購(gòu)買(mǎi)成本還會(huì)增加維護(hù)費(fèi)用。因此,我們首先應(yīng)該確定用電負(fù)載真實(shí)數(shù)據(jù),并通過(guò)瞬間電流啟動(dòng)系數(shù)計(jì)算出最終設(shè)備的容量,才能真正滿足您當(dāng)前的電力需求和預(yù)期的需求。

 

一、設(shè)置需求

 

      圖1為發(fā)電機(jī)房典型設(shè)計(jì)范例,圖2為發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換過(guò)程示意圖。民用建筑工程符合下列情況之一時(shí),應(yīng)設(shè)置自備電源,當(dāng)運(yùn)行中斷供電時(shí)間為30s低壓 (60s高壓)的供電,可選用快速自動(dòng)啟動(dòng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組:

(1)一級(jí)負(fù)荷中含有特別重要負(fù)荷;

(2)設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源更經(jīng)濟(jì)合理,或第二電源不能滿足一級(jí)負(fù)荷要求;

(3)但雙重電源中的一路為冷備用,且不能滿足消防電源運(yùn)行中斷供電時(shí)間的要求;

(4)建筑高度超過(guò)50m的公共建筑的外部只有一回電源不能滿足用電要求。

注:各類(lèi)負(fù)荷定義詳見(jiàn)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A

 

柴油發(fā)電機(jī)房典型設(shè)計(jì)案例.png

圖1  柴油發(fā)電機(jī)房典型設(shè)計(jì)案例

柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換形式.png

圖2  柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換形式

 

 

二、容量選擇

 

1、柴油發(fā)電機(jī)容量與臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小和投入順序以及單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)容量等因素綜合確定。當(dāng)應(yīng)急或備用負(fù)荷較大時(shí),可采用多機(jī)并列運(yùn)行,應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)4臺(tái),備用柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)不宜超過(guò)7臺(tái)。額定電壓為230V/400V的機(jī)組并機(jī)后總?cè)萘坎灰顺^(guò)3000kW。當(dāng)受并機(jī)條件限制時(shí),可實(shí)施分區(qū)供電。

2、在方案及初步設(shè)計(jì)階段,按以下方法估算,并取容量最大值。

(1)按建筑面積估算,建筑面積在10000㎡以上的建筑按15~20w/㎡,建筑面積在10000㎡以下的建筑按10~15w/㎡。

(2)按配電變壓器容量估算,占配電變壓器的10%~20%。按照我國(guó)實(shí)際情況,建筑物規(guī)模大時(shí)取下限,規(guī)模小時(shí)取上限。

3、施工圖階段,柴油發(fā)電機(jī)容量選擇

(1)按照下述方法進(jìn)行計(jì)算,并取其中容量最大者:

① 按需要供電的穩(wěn)定負(fù)荷來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)容量;

② 按最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的需要,計(jì)算發(fā)電機(jī)容量;

③ 按啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí),發(fā)電機(jī)母線允許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量。

(2)施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷及重要的二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算,并應(yīng)滿足功率最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。

(3)按其供電范圍內(nèi)的總設(shè)備容量計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)容量,計(jì)算公式如下:

Pe=K·Kx·Pn/η

式中Pe——發(fā)電機(jī)組的額定功率(kW);

 

K——可靠系數(shù)(取1.1-1.2);

Kx——需要系數(shù);

Pn——總設(shè)備容量(kW);

η——并聯(lián)機(jī)組不均勻系數(shù),一般取0.9,單臺(tái)時(shí)取1.0。

(4)按最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)條件校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的容量,即:

Pe≥K·P1+P

式中,Pe——柴油發(fā)電機(jī)額定功率(kW);

K——發(fā)電機(jī)組供電負(fù)荷中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù)(見(jiàn)表1);

P1——最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率(kW);

P——在最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前,發(fā)電機(jī)已帶的負(fù)荷(kW)。

表1 發(fā)電機(jī)組供電負(fù)荷中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù) (K)

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式

全壓?jiǎn)?dòng)

Y-△啟動(dòng)

自耦變壓器啟動(dòng)

0.65U.

0.80.

母線允許

電壓降

20%

5.5

1.9

2.4

3.6

15%

7

2.3

3.0

4.5

10%

7.8

2.6

3.3

5.0

(5)當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組除為消防、安防等負(fù)荷供電,同時(shí)還為其它非消防重要負(fù)荷(如:宴會(huì)廳、大型商業(yè)營(yíng)業(yè)廳、高級(jí)客房、計(jì)算機(jī)房等照明及部分客梯等)供電時(shí),在火災(zāi)發(fā)生時(shí),應(yīng)自動(dòng)切除非消防重要負(fù)荷。發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)按消防負(fù)荷及非消防重要負(fù)荷之間的較大者確定發(fā)電機(jī)的容量。

(6)有電梯和消防水泵負(fù)荷時(shí),在全電壓直接啟動(dòng)最大一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)情況下,發(fā)電機(jī)母線電壓應(yīng)不低于額定電壓的80%,當(dāng)無(wú)電梯負(fù)荷時(shí),發(fā)電機(jī)母線電壓應(yīng)不低于額定電壓的75%。

      當(dāng)條件允許時(shí),電動(dòng)機(jī)可采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù)見(jiàn)表1。

(7)發(fā)電機(jī)的使用容量應(yīng)考慮海拔高度及溫濕度等環(huán)境的影響。

      外界環(huán)境氣壓、溫度、濕度等條件不同時(shí),按下表校正系數(shù)進(jìn)行校正,即:實(shí)際功率=額定功率×C。 

注:增壓柴油機(jī)是指柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)帶有增壓器,增壓柴油機(jī)工作時(shí),燃燒所需的空氣是經(jīng)增壓后送入柴油機(jī)。

 

三、額定電壓選擇

 

1、當(dāng)符合下列情況之一時(shí),宜選擇低壓柴油發(fā)電機(jī)組:

(1)電壓降能滿足規(guī)范要求,只需向低壓設(shè)備供電;

(2)機(jī)組不需要并機(jī)運(yùn)行,或并機(jī)后總?cè)萘坎淮笥?200kW。

2、當(dāng)符合下列情況之一時(shí),宜選擇高壓柴油發(fā)電機(jī)組:

(1)經(jīng)計(jì)算,低壓供電不滿足電壓降要求;

(2)需向高壓設(shè)備供電時(shí);

(3)多臺(tái)大容量機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。

 

四、性能等級(jí)分類(lèi)

 

      為了覆蓋各供電系統(tǒng)(負(fù)載)的不同要求、性能等級(jí)劃分為:

(1)G1:

      連接的負(fù)載只規(guī)定基本的電壓和頻率參數(shù),適用于照明和簡(jiǎn)單的電氣負(fù)載。

(2)G2:

      電壓特性與電網(wǎng)類(lèi)似,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí),允許暫時(shí)的然而是允許的電壓和頻率的偏差,適用于照明、水泵、風(fēng)機(jī)等。

(3)G3:

      連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和波形有特別嚴(yán)格要求,適用于電信負(fù)載和晶閘管控制的設(shè)備。

(4)G4:

      連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和波形有特別嚴(yán)格要求,適用于數(shù)據(jù)處理設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

 

五、機(jī)組選型

 

1、采用發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的負(fù)荷率不應(yīng)低于15%,且不宜高于85%。

2、為響應(yīng)節(jié)能等綠色設(shè)計(jì)理念,宜盡量選擇機(jī)組外形尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、且耗油和輔助設(shè)備少的產(chǎn)品,以減少機(jī)房的面積和高度。

3、宜選用高速柴油發(fā)電機(jī)組和無(wú)刷勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī),并選擇耗油量少、效率高的產(chǎn)品。配自動(dòng)電壓調(diào)整裝置。選用的機(jī)組應(yīng)裝設(shè)快速自啟動(dòng)裝置和雙電源自動(dòng)切換裝置,外形如圖3所示,電路如圖4所示。

 

雙電源轉(zhuǎn)換柜外形圖.png

圖3  雙電源轉(zhuǎn)換柜外形圖

發(fā)電機(jī)組雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路圖.png

圖4  發(fā)電機(jī)組雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路圖

 

4、當(dāng)用電負(fù)荷諧波較大時(shí),應(yīng)考慮對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。

5、自啟動(dòng)裝置應(yīng)保證在市電中斷后15s內(nèi)自啟動(dòng)供電,并具有三次自啟動(dòng)功能,其總計(jì)時(shí)間不大于30s。自啟動(dòng)方式為電氣啟動(dòng)(啟動(dòng)電源為直流電壓24V)。

6、冷卻方式的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物特點(diǎn)、對(duì)應(yīng)急電源的運(yùn)行要求、建筑物所處的環(huán)境及配置條件選擇。

7、宜選用單臺(tái)機(jī)組,且額定容量不宜超過(guò)2000kVA。當(dāng)需多臺(tái)機(jī)組為同一系統(tǒng)并聯(lián)供電時(shí),發(fā)電機(jī)組總臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)4臺(tái),此時(shí)單臺(tái)機(jī)組的額定容量不宜超過(guò)1000kVA:當(dāng)受并列條件限制時(shí),可分區(qū)設(shè)置。

8、選用多臺(tái)機(jī)組時(shí),應(yīng)選擇型號(hào)、規(guī)格和特性相同的機(jī)組和配套設(shè)備。

9、為同一系統(tǒng)供電的發(fā)電機(jī)組在兩臺(tái)以上時(shí),應(yīng)考慮機(jī)組并列(并機(jī))運(yùn)行,但不考慮與當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行。其并機(jī)的基本條件是:待并機(jī)組與系統(tǒng)的相序、電壓波形一致(電壓波形畸變率不大于10%且都是正弦波)。機(jī)組的并機(jī)方式,可采用手動(dòng)準(zhǔn)同期法;當(dāng)兩臺(tái)自啟動(dòng)機(jī)組并機(jī)時(shí),應(yīng)采用自動(dòng)同期法,在機(jī)組間同期后再向負(fù)荷供電。

10、柴油發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量,額定電壓為3kV~10kV時(shí)不宜超過(guò)2400kW,額定電壓為1kV以下時(shí)不宜超過(guò)1600kW。

11、3kV~10kV高壓發(fā)電機(jī)組的電壓等級(jí)宜與用戶側(cè)供電電壓等級(jí)一致。

12、柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品性能表(參考表2)

表2  康明斯發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)表(低壓)

發(fā)電機(jī)組型號(hào)
備用功率
基本功率
 
起動(dòng)電壓
燃油消耗
機(jī)油容量
冷卻液容量(發(fā)動(dòng)機(jī))
 
冷卻液容量(散熱器)
 
最大排氣背壓
最小
冷卻通風(fēng)量
燃燒空氣量
最小
進(jìn)風(fēng)面積
最小
排風(fēng)面積
 
排風(fēng)口尺寸
 
機(jī)組尺寸
 
 
機(jī)組重量
(kW)
(V)
(L/h)
(L)
(L)
(L)
(kPa)
(m³/s)
(m³/s)
(m²)
(m²)
寬x高
(mm)
長(zhǎng)x寬x高
(mm)
 (kg)
C55D5
44
40
24
11
11
8
13
10
1.5
0.05
0.9
0.7
760X770
1920x1050x1468
990
C80D5
64
58
24
15
16
8
32
10
4.7
0.10
0.9
0.7
760X770
2268x1050x155.3
1392
C90D5
72
65
24
17
16
8
32
10
4.7
0.10
0.9
0.7
760X770
2284x1050x1553
1442
C10005
80
73
24
19
16
8
32
10
4.7
0.10
0.9
0.7
760X770
2374x1050x1548
1462
C110D5
88
80
24
21
16
10
32
10
4.7
0.12
0.9
0.7
760X770
2374x1050x1548
1487
C140D5
110
100
24
27.8
16
10
32
10
5.3
0.12
0.9
0.7
760X770
2389x1050x1548
1537
C175D5
140
128
24
34
24
12
41
10
6.8
0.21
1.3
1.0
860X990
2463x1050x1811
1802
C20005
160
145
24
38
24
12
41
10
6.8
0.21
1.3
1.0
860X990
2463x1050x1811
1827
C220D5
176
160
24
43
24
12
41
10
7.7
0.19
1.3
1.0
860X990
2746x1100x1646
2907
C26005
208
190
24
53
28
11
55
10
8.7
0.30
1.5
1.2
1039X1040
3086x1360x1829
2431
C275D5
220
200
24
55
37
21
45
10
7.4
0.35
1.8
1.4
1000x1176
3293x1100x1994
3150
C315D5
250
220
24
62
37
21
45
10
7.6
0.39
1.8
1.4
1000x1176
3393x1100x1994
3170
C350D5
280
256
24
69
39
21
45
10
8.1
0.42
1.8
1.4
1000x1176
3393x1100x1994
3310
C380D5
310
280
24
76
37
21
45
10
8.3
0.43
1.8
1.4
1000x1176
3393x1100x1994
3450
C440D5
352
320
24
97
37.
21
45
10
8.3
0.55
1.8
1.4
1149x993
3563x1155x2035
3787
C50005
400
360
24
93
91
24
80
10
10.4
0.61
2.2
1.7
1220x1147
3524x1500x2035
4550
C550D5
440
400
24
103
91
24
80
10
10.4
0.61
2.2
1.7
1220x1147
3524x1500x2035
4580
C640D5
505
460
24
119
50
30
80
10
12.5
0.73
3.2
2.4
1442x1409
3684x1454x2000
4564
C690D5
550
500
24
128
50
30
80
10
10.8
0.75
3.2
2.4
1442x1409
3684x1454x2000
4700

注:

(1)柴油發(fā)電機(jī)組電壓等級(jí)為AC400V。

(2)本表根據(jù)康明斯公司提供的技術(shù)資料編制,發(fā)電機(jī)組型號(hào)參數(shù)以最新樣本為準(zhǔn)。

 

六、功率性質(zhì)說(shuō)明

 

1、持續(xù)功率(COP)(恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行)

      在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),機(jī)組以恒定負(fù)載持續(xù)運(yùn)行,且每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。

(1)特性:

      無(wú)運(yùn)行時(shí)間限制,為恒定負(fù)載連續(xù)供電的最大功率,通常用于負(fù)荷變化不大,需持續(xù)供電的場(chǎng)所(比如金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心)。

(2)應(yīng)用范圍

① 固定負(fù)載與市電長(zhǎng)期并聯(lián)使用的場(chǎng)所;

② 熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)的單位;

③ 功率恒定的同時(shí)運(yùn)行時(shí)間不限。

2、基本功率(PRP)(變負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行)

      在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),機(jī)組以可變負(fù)載連續(xù)運(yùn)行,其每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。24h運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出(Ppp)應(yīng)不超過(guò)PRP的70%。

(1)特性:

      通常用于負(fù)載經(jīng)常變化,其需要連續(xù)供電的場(chǎng)所(比如生產(chǎn)不能停止的工廠)。

(2)應(yīng)用范圍

① 自然災(zāi)害偏多且偏遠(yuǎn)地區(qū),沒(méi)有市電的用戶;

② 調(diào)峰、削減用電費(fèi)率的用戶;

③ 年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)200小時(shí)應(yīng)急備用。

注:推薦至少兩臺(tái)機(jī)組+ATS切換功能

3、限時(shí)運(yùn)行功率(LTP)

      在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)500h的最大功率。

(1)特性:

      通常用于負(fù)荷變化不大,無(wú)需長(zhǎng)期持續(xù)供電的場(chǎng)所(如B級(jí)數(shù)據(jù)中心)。

(2)應(yīng)用范圍

① 市電高峰,基底負(fù)荷,自用的場(chǎng)所;

② 與市電并網(wǎng),運(yùn)行時(shí)間≤ 500小時(shí)的用戶。

4、應(yīng)急備用功率(ESP)(變負(fù)荷限時(shí)運(yùn)行)

      在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),在市電一旦中斷或在試驗(yàn)條件下,機(jī)組以可變負(fù)載運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)200h(按100%ESP運(yùn)行,每次運(yùn)行一般不超過(guò)1h)的最大功率,24h運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出 (Ppp)應(yīng)不超過(guò)70%ESP。

(1)特性:

通常用于市電供電可靠的場(chǎng)合,提供短時(shí)供電和照明(比如消防負(fù)荷)。

(2)應(yīng)用范圍

① 市電供電可靠性高場(chǎng)所;

② 應(yīng)急備用:人身安全、法定需要的用戶;

③ 非法定備用,僅為減少經(jīng)濟(jì)損失或設(shè)備損壞的用戶;

 

總結(jié):

      在選型之前需要確定所需的柴油發(fā)電機(jī)類(lèi)型,包括靜音型、手推式、移動(dòng)式等。一般來(lái)說(shuō),靜音型發(fā)電機(jī)組適合小型建筑應(yīng)用,移動(dòng)電站適合需要移動(dòng)供電的場(chǎng)合因此,選擇適合自己應(yīng)用場(chǎng)景的柴油發(fā)電機(jī)是非常重要的。康明斯公司本文通過(guò)計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)的選型和考慮實(shí)際需求、環(huán)境條件等因素,可以選擇到最適合柴油發(fā)電機(jī),確保其具備良好的性能和可靠性。


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