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柴油發(fā)電機組降容原因和修正使用 |
摘要:在高原地區(qū)由于環(huán)境因素的變化,導致柴油發(fā)電機組的實際使用條件與原設(shè)計條件產(chǎn)生了較大的差異,致使柴油發(fā)電機組的功率、性能及可靠性嚴重下降,給企業(yè)經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)造成了持續(xù)不斷的損失。因此,加強柴油發(fā)電機組高原環(huán)境適應性技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作,對發(fā)展高原型工程機電裝備是必不可少的??得魉构驹诒疚膹睦碚摲治龀霭l(fā),結(jié)合柴發(fā)功率降容計算系數(shù),來探討高原環(huán)境對柴油發(fā)電機組功率下降、性能的影響極其對策措施。
一、降容原因和計算方法
柴油發(fā)電機組廣泛地應用于我國高原地區(qū)礦區(qū)、交通、建筑、農(nóng)田、水利等工程施工部門。目前我國生產(chǎn)的普通型柴油發(fā)電機組,只適用于海拔1000m以下。根據(jù)GB/T2820規(guī)定,在海拔1000m以上、3000m以下,采用功率修正的辦法。受高原特殊環(huán)境條件的影響,發(fā)電機組原動機功率下降,油耗增加,熱負荷上升,對發(fā)電機組功率及主要電氣參數(shù)產(chǎn)生較大影響;即使是強化增壓型發(fā)電機組,由于原動機受高原條件影響的實質(zhì)并未改變,只是性能下降幅度有所減小,問題依然存在。發(fā)電機組油耗率、熱負荷升高和可靠性的下降給用戶和國家造成的經(jīng)濟損失不可估量,嚴重影響高原地區(qū)的社會效益和部隊軍事裝備保障的有效性;動力性的下降,致使發(fā)電機組在使用時應有的負荷能力下降,造成設(shè)備和電網(wǎng)因電力供應不足,無法達到應有的工作和生產(chǎn)能力。
1、設(shè)備使用環(huán)境條件
根據(jù)國家標準GB/T 2820.1-2009 /ISO 8528-1:2005(E)的柴油發(fā)電機組基準條件為總大氣壓力100 kPa(海拔110m);環(huán)境空氣溫度298 K(25℃);相對濕度30%。如果發(fā)電機組現(xiàn)場運行條件不符合其標準可能就會出現(xiàn)降容現(xiàn)象,而引起發(fā)電機組額定輸出功率降低的主要因素就是溫度和高度兩個方面。
2、降容計算方法
首先了解和核實現(xiàn)場情況,包括發(fā)電機組型號及功率需求、應用類型環(huán)境溫度、海拔高度、濕度、電壓和頻率等參數(shù),然后根據(jù)相應參數(shù)來核算發(fā)電機組降容的幅度。發(fā)電機組降容主要包括發(fā)動機降容、發(fā)電機降容,同時應分開獨立計算,經(jīng)過二者比較取其最小值的數(shù)據(jù)為最終降容參考指標。
(1)發(fā)動機降容計算公式
發(fā)動機降容曲線如圖1所示,公式如下:
發(fā)動機降容后功率={(額定輸出總功率*降容%)-風扇功率}*發(fā)電機效率
(2)發(fā)電機降容計算公式
發(fā)電機降容曲線如圖2所示,公式如下:
發(fā)電機降容后電流=額定輸出電流*溫度降容系數(shù)*高度降容系數(shù)
圖1 發(fā)動機功率修正曲線圖 |
圖2 發(fā)電機輸出電流降容曲線圖 |
二、高度變化對性能的影響
發(fā)電機組12h標定輸出的發(fā)電功率與柴油機輸出功率間的關(guān)系為:
P=η1η2η3Nb
=ηzNb
=ηzMfnb
式中,P——發(fā)電機輸出額定電功率(KW);
η1——柴油機(軸輸出功率/額定功率)的輸出功率拆合系數(shù),Nf/Nb ;
Nf——飛輪輸出功率,Nf=Nb-△N;
△N——輔件消耗功率(KW);
η2——傳動效率;
η3——發(fā)電機效率;
ηz——發(fā)電機組總效率,ηz=η1η2η3;
Nb——柴油機標定功率(KW);
Mf——額定點飛輪輸出扭矩,Mf=Nf/nb(N?m);
nb——標定功率的轉(zhuǎn)速(r/min)
根據(jù)功率公式:
P=IUcosφ
式中,I——發(fā)電機電流(A);
U——發(fā)電機額定電壓(V);
cosφ——功率因素
所以電站輸出電流:
I=Mfnbηz/Ucosφ
由于nb、ηz作為固有特性,屬于與海拔高度無關(guān)的參數(shù),電壓U可通過電壓自動調(diào)節(jié)裝置保持常數(shù),功率因素cos小只與負載有關(guān),負載相同的情況下,cos小為常數(shù)。因此,發(fā)電機組的輸出電流是以柴油機輸出功率(或扭矩)為自變量的函數(shù),并且基本上呈線性關(guān)系I=f(Mf)=aMf。而功率(或扭矩)又是以海拔高度為自變量的函數(shù),即:I=f(H),其中H為海拔高度變化參數(shù)。由此可見,發(fā)電機組的輸出電流將隨海拔高的的變化為變化。海拔升高,發(fā)電機組的功率即輸出電流下降、油耗率上升,這種影響還不同程度地要波及到電氣性能指標。
總結(jié):
根據(jù)上文所述,要解決因高原環(huán)境引起的柴油發(fā)電機組電功率下降問題,首先要解決發(fā)動機的功率下降問題。通過功率恢復型增壓中冷等一系列高原適應性成套技術(shù)措施,有效地恢復發(fā)電機組原動柴油機的動力性、經(jīng)濟性、熱平衡性及低溫起動性能,從而使發(fā)電機組電氣性能恢復到原有水平,并將在較寬海拔高度范圍內(nèi)具有很強的環(huán)境適應能力。
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