新聞主題	柴油發電機組的基本技術要求

 

摘要：柴油發電機應該放置在干燥、通風、無塵、無腐蝕性氣體的環境中。因為柴油發電機內部有許多精密的機械部件，如果長時間處于潮濕、塵土飛揚、有腐蝕性氣體的環境中，會導致機械部件的損壞和腐蝕，從而影響柴油發電機的性能和壽命。正是由于柴油發電機使用環境有著諸多重要的影響，因此在使用柴油發電機時需要注意使用環境要求，以保證柴油發電機的正常運行和長期使用。

 

一、環境條件

 

      以飛機場用發電設備為例，民用航空行業標準MH/T6019-1999《飛機地面電源機組Aircraftgroundsupportpowerunits》標準規定了柴油發電機組的技術要求、試驗方法、檢驗規則及包裝、標志、儲運，并且于2014年12月1日實施了一項新的行業標準來代替此標準。該類柴油發電機組主要用于為停場準備及地面維護過程中的飛機供電，還可用于飛機制造廠、維修廠、試飛場、研究所的試驗電源，包括輸出400Hz三相交流中頻電源及直流電源。

1、柴油發電機組在下列條件下應能輸出額定功率

（1）環境溫度不大于40℃；

（2）相對濕度不大于60％；

（3）海拔不高于1000m。

2、柴油發電機組在下列條件下應能輸出規定功率并可靠工作（允許修正功率）

（1）環境溫度為-30℃～＋55℃；

（2）相對濕度為10％～100％（無凝露）；

（3）海拔不超過4000m。

3、功率和環境溫度修正

      當柴油發電機組的實際工作條件不符合上述規定時，其輸出的額定功率應按GB／T 20404 規定換算出實際運行條件下的柴油機功率后再折算成的電功率，但此電功率最大不應超過發電機的額定功率。當發電機組運行在海拔1000m，環境溫度40℃以下運行時不會有功率降低（但不超過4000m），當超過上限值按下列數據修正。

（1）海拔＜3000m時，按4%/500m修正；海拔＞3000m時，按6%/500m修正。

（2）環境溫度修正系數為1.5%/5℃。

（3） 相對濕度對功率無影響。

      冷卻液的成分：應在軟水中添加康明斯公司的防凍劑或防腐添加劑。

（1）軟水，應作用PH值為6~8的清潔水或經軟化處理并經沉淀的水。

（2）在有冰凍危險地區應加40%的康明斯乙二醇防凍劑，在此劑添加比例下，冷卻液的冰點為-25℃，若增大至50%或60%則冰點降為-40℃或-46℃。再加大添加比例，冰點下降不明顯。

（3）在冰凍危險地區，冷卻水中應加添康明斯防腐蝕添加劑。其比例為30（水）：1（防腐劑）

（4）乙二醇防凍劑與防腐蝕添加劑不能同時使用，否則會產生嚴重的泡沫，從而降低冷卻液的冷卻效果。

注意：這2種添加劑對人體的健康有害，使用時注意防護！

 

二、電氣特性

 

1、交流電源

      交流電源為額定電壓115/200V、額定頻率400Hz、額定功率因數為0.8（滯后）、相序為A-B-C的三相四線制的星形聯結供電系統。典型示例如圖1所示。

（1）交流電路接線圖

      三相交流電源輸出線的電路連接如圖2中所示。

      三相電源向負載供電時，發電機的三相定子繞組必須進行恰當的連接。把三相定子繞組的末端連在一起，三個始端為電源的輸出端，這種連接形式稱為三相電源的星形連接，用連接表示。末端連接在一起的點稱為中性點（簡稱中點）或零點。

      從中點引出的導線稱為中線或零線，從始端A、B、C引出的三根導線稱為相線或端線，俗稱火線。

      相線與中線間的電壓，即每相定子繞組始端與末端之間的電壓，稱為相電壓；參考方向由相線指向中線，電源相電壓用符號U_A、U_B、U_C表示。

      相線與相線之間的電壓，即任意兩端線間的電壓，稱為線電壓；用U_AB、U_BC、U_CA表示，參考方向分別為A→B、B→C、C→A。

 

圖1  三相四線制的星形連接供電系統示意圖

圖2  柴油發電機組交流電源接線圖

 

 

 

（2）交流負載能力

      交流電源負載能力為持續容量（kVA），負載能力應滿足表1的要求。

表1    交流負載能力

注：功率因數是三相功率因數的平均值，每相功率因數可以不同。

（3）交流穩態輸出特性

① 交流電源負載特性

      交流電源負載特性見表2。

表2    交流電源負載特性

注：在所有條件下，附加的負載可以是阻性的。在電源的容量限制條件下，以上的情況可能同時出現。

② 交流電源穩態特性

      交流電源穩態特性見表3。

表3   115/200V 交流電源穩態特性表

 

      電壓畸變頻譜曲線如圖3所示。電壓波形不再保持理性的正弦變化波形稱為電壓畸變。電壓畸變率是指各次諧波有效值平方和的根對基波有效值的百分比。國內對于6～10KV供電電壓畸變不超過4%，0.38KV電壓畸變不超過5%。

      頻率調制頻譜分量極限如圖4所示。頻率調制是指負載變化前后，發電機組穩定頻率的差值與額定頻率之比的%數。穩態頻率調整率越小，說明負載變化時頻率越穩定。穩態頻率調整率與發動機的調速性能有關，調速器的調節能力越強，則負載變化時頻率越穩定。

 

圖3 柴油發電機組電壓畸變頻譜曲線

圖4 柴油發電機組頻率調制頻譜分量極限

 

（4）交流瞬態輸出特性

① 交流瞬態負載特性

      在正常工作期間，飛機連接器處的交流瞬態負載特性如下：

a. 突加或突減1～100％，功率因數為0.8的額定容量的三相平衡負載；

b. 電動機負載啟動，在基礎負載條件下，再加上低功率因數（典型值為0.4～0.6滯后）電動機啟動負載，總負載功率不超過電源的額定輸出能力；

c. 在不中斷電力傳輸（NBPT）工作狀態，可短時與機載電源并聯運行。

② 交流瞬態電壓極限

      在交流瞬態負載條件下，電源的交流瞬態電壓特性應保持在如圖5所示的極限曲線內。

③ 交流瞬態頻率極限

      在交流瞬態負載條件下，電源的瞬態頻率特性應保持在如圖6所示的極限曲線內。

 

圖5  柴油發電機組交流瞬態電壓極限

圖6  柴油發電機組交流瞬態頻率極限

 

（5）不中斷電力傳輸（NBPT）限制

      在不中斷電源的轉換過程中，柴油發電機組能夠以不中斷的方式運行，并且在與機載電源不同步時，電壓頻率應保持在規定的極限值內：在最大時間為100ms以內，地面電源與機載電源之間的相位差不超過±30°。頻率差不超過±2Hz、方均根電壓差不超過±10V。若超出不中斷轉換條件的規定時，則柴油發電機組啟動自己的保護裝置。

2、直流電源

      直流電源為兩線系統，正常輸出額定電壓28V，輸出連接方式如圖7所示。

      直流柴油發電機組的輸出電流分為400A、600A、800A三種規格。直流柴油發電機組具有持續工作和啟動飛機發動機兩種工況。

      各工況持續工作電流和飛機發動機啟動電流滿足表4中直流負載能力要求。

表4   直流負載能力

（1）直流穩態輸出特性

      負載電流從空載到額定持續工作電流的范圍內運行時，飛機連接器處的直流穩態輸出特性滿足表5所列的要求，畸變頻譜滿足如圖8所示要求。

 

圖7  柴油發電機組直流接線圖

圖8  柴油發電機組28V直流系統畸變頻譜

 

表5    28V直流穩態輸出特性

（2）直流瞬態輸出特性

① 直流瞬態負載（非發動機啟動）

      在正常工作期間，飛機連接器處的直流瞬態負載特性包含突加或突減不超過持續工作電流的負載。

② 直流瞬態電壓特性

      直流瞬態電壓特性如圖9所示。

 

圖9  柴油發電機組直流瞬態電壓特性

 

總結：

      柴油發電機應該在溫度范圍內操作，一般應在-15℃至40℃之間，適用于高寒地區或炎熱地區環境。柴油發電機可以在低于1000米的海拔高度操作，如果海拔高度超過1000米，則需要根據發動機的壓縮比進行調整。柴油發電機應該在干燥的環境中運行，濕度不能超過95%。除此之外，柴油發電機應該放置在通風良好的地方。因為柴油發電機在運行時會產生大量的熱量，如果放置在密閉的環境中，會導致熱量無法散發，從而影響發電機的性能和壽命。因此，在放置柴油發電機時，應該選擇通風良好的地方，并保持發電機周圍的空氣流通。

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