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关于云南普洱柴油发电机组的技术探讨
一、云南普洱柴油发电机组主要参数
当前,性能优良的云南普洱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。云南普洱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。其中与现代云南普洱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。
针对云南普洱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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柴油发动机进排气管的作用
进、排气管的作用是将新鲜空气分别送到柴油机各个气缸并导出各缸的废气,使之经排气消声器排除。进、排气管通常用铸铁制成。进、排气管应具有较小的流通阻力,以减少吸气和排气损失,并应尽可能地将进气均匀的分配道各气缸中。
增压柴油机在进气管上安装有空气阻力指示器(空滤堵塞报警器),当空滤器堵塞到一定程度时,提示对柴油空滤器滤芯进行保养或更换。该指示器有机械式、真空感应式两种形式。当滤芯被灰尘和油污阻塞时,机械式阻力指示器窗口中的红色标记逐渐升高,更换或装回滤芯后,按下复位按钮使指示器复原。真空感应式阻力指示器实际上是一个压力开关,自然吸气式柴油机在额定转速时,当进气真空达到5±0.5kPa时,报警器会提示保养滤芯,因此可将指示器接头放在口里吸气以试验该装置好坏。涡轮增压式柴油机在满负荷为进气真空度不得超过6.1kPa。
要十分注意空滤器出口至柴油机进气口管路的密封性,一旦密封不严,脏空气就会吸入柴油机,空滤器也就失去了作用。因此,在保养空滤器时,应检查这一管路的可靠密封,及胶管有无老化破裂,教官与钢管连接处的卡箍是否失效或振动,有问题应及时更换或拧紧。
柴油机使用的是“动脉式”排气歧管并带有一个由多段组成的涡轮增压入口管段(排气歧管出口),6BT柴油机脉冲式废气涡轮增压器的管路结构。6BT柴油机各缸工作顺序为1-5-3-6-2-4,将1、2、3缸的排气道和4、5、6缸排气道分别连接在两根排气歧管上,再分别引入涡轮机壳上的两条进气道,这样,各缸排气互不干扰,可以充分利用
废气的脉冲能量,并能利用压力高峰后的瞬时真空,一粒与排气门关闭时的扫气,也可防止某缸排气压力波高峰倒流到正在吸气的另一缸中去。为了使零件具有一致性,自然吸气式柴油机使用了相同的排气歧管。
排气管末端装有消声器,用来减小排气时的响声和废气中的火星。因为压力较高的废气在排入大气时,会产生强烈的排气噪声。典型的排气消声器的工作原理为:当废气经过消声器时,会多次穿过其中的小孔,改变方向,得到膨胀和冷却,结果废气压力和温度都得到降低,振动减轻,排气噪声显著变小。
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云南普洱柴油发电机组的污染控制
云南普洱柴油发电机组进气系统主要是将经过灰尘、杂质过滤的空气送入气缸内。通过对进气系统的改进,控制进入的空气量能有效减少燃烧后的空气污染。根据行业内的相关知识和研究经验,有以下两种改进方式:
1.采用可变涡流进气系统:由于进气涡流强度对NOx的排放影响较大,采用可变涡流进气系统的方式依据转速和负荷的变化来控制涡流强度,可在不牺牲经济性的情况下降低NOx的生成量。
2.采用多气门技术:可扩大进、排气门的总流通截面积,充量系数增加,且喷油器可垂直布置在汽缸轴线上,有利于燃油在燃烧室空间中均匀分布,其混合气形成和燃烧条件大为改善,使放热规律更为合理,尾气排敏中NOx的排放下降,CO的排放也有所减少,而且炭烟在大负荷时也明显下降。
在使用云南普洱柴油发电机组时,也要加强发电机组维护保养,更要控制好污染排放,才能实现绿色、可持续发展。