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關于柴油發電機組的技術探討
一、華爾網同城柴油發電機組主要參數
當前,性能優良的柴油發電機是一個功能完善、華爾網同城功率容量范圍大、華爾網同城對環境和場地條件要求低、華爾網同城安裝使用方便的小型發電設備。其使用相對廣泛,輸出容量從數KVA到數兆VA。柴油發電機組主體主要由發動機、華爾網同城發電機和控制系統三部分組成。其中與現代柴油發電機組配套的同步交流發電機由于性能及結構的特點,普遍采用自勵恒壓型,通常選用自激式同步交流發電機和PMG永磁式激勵式同步交流發電機。發電機組包括以下幾項主要性能參數。
電壓調整率:在負載功率因數為0.8-1、華爾網同城負載空載至滿載變化、華爾網同城從冷機到滿機及轉速下跌4.5%以內等情況下,電壓調整率可以控制在±1%以內。
頻率調整率:負載從0-范圍內變化,頻率穩定不變。
隨機頻率波動:負載處于0-功率之間任何值,隨機頻率波動率 值±0.25%。
電壓波形:電路開路空載, 總波形畸變1.5%,只相平衡負載 總波形畸變5%。
金融業機房一般采用“市電——發電機——UPS”并機系統組成的供電系統。系統中,發電機的負載主要包括UPS、華爾網同城機房專用空調、華爾網同城應急照明、華爾網同城消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發電機產生振蕩和干擾。盡管在組成“市電——發電機——UPS”供電系統時,發電機的負載量在其額定輸出容量范圍內,但在實際情況中,市電中斷而發電機投人運行過程中卻經常發生工作不穩定,產生多種使“發電機——UPS”系統不能正常工作的現象。
1、華爾網同城負載反饋的波動電壓造成發電機輸出電壓穩定度較差,常出現發電機組輸出電壓振蕩現象。UPS整流器允許的輸人電壓范圍一般在±15%巧或更寬,發電機的輸出電壓不穩定對其影響較小。
2、華爾網同城UPS整流器的輸人諧波造成多個過零點。
3、華爾網同城發電機的頻率(轉速)振蕩一般情況下,頻率振蕩比電壓、華爾網同城電流振蕩范圍小,但影響比較大,導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態。頻率振蕩一般在±5%以內,由于負載有規律地忽大忽小,造成發電機組工作也忽強忽弱,加劇機組振動,加速機械磨損,甚至引起機件嚴重損壞。頻率振蕩明顯的特征之一,即柴油機工作噪聲有規律地忽大忽小,因此必須引起高度重視。
4、華爾網同城工作不正常空調壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導致發電機發生±Hz頻率漂移,造成UPS頻繁切換。當頻率、華爾網同城電壓振蕩變化超出UPS輸入工作范圍時,UPS由蓄電池供電,而發電機在無UPS負載時恢復正常,隨即UPS又自動投人,這樣交錯進行。頻率漂移會對UPS正常運行產生兩方面影響。一方面是不能旁路,另一方面是電池壽命縮短。
二、華爾網同城發電機運行不穩定原因分析
在“市電——發電機——UPS”供電系統中,UPS電路結構決定了其輸人非線性的特性。典型的是傳統雙變換在線式UPS,由于其輸人端AC/DC變換器是整流濾波電路,它的輸入電流是脈動電流,不僅輸入功率因數低(0.7一0.8),還包括大量的高次諧波電流(30%一40%)。低輸人功率因數和諧波電流都會通過發電機定子線圈的感性內阻,由于發電機組定子線圈內阻大于電力變壓器的短路阻抗,因此發電機更易受到非線性負載的影響,即在同樣的負載電流波形失真度(THDI)情況下,其電壓波形失真度(THDI)大于變壓器。同時的諧波電流使發電機損耗明顯增大(磁滯損耗正比于電流頻率,渦流損耗比于電流頻率的平方及導線的電流趨膚效應),并使得發電機的輸出電壓波形失真度明顯增大,嚴重影響發電機的正常工作。
此外,負載的階躍變化、華爾網同城UPS前端濾波器提供的容性電流都是造成發電機組不能正常工作的主要原因。
三、華爾網同城發電機組的使用與維護
為確保發電機組的運行,日常運行維護和快速的故障排除至關重要。根據發電機組的不同,維護和檢修的內容、華爾網同城步驟、華爾網同城方法有所區別,一般應按照發電機組保養要求和本單位制定的維護計劃進行。
(1)定期檢查項目定期測量發電機電池組的電壓及內阻情況,并進行記錄定期檢查空氣過濾器、華爾網同城冷卻液位、華爾網同城驅動皮帶、華爾網同城排煙系統、華爾網同城燃油液位、華爾網同城機油液位、華爾網同城各種控制器及工作環境等情況。
(2)須按照發電機組保養要求及時更換機油、華爾網同城三濾、華爾網同城啟動電池及冷卻液。
(3)定期由供應商對發電機組進行檢測,并出具報上口
(4)定期(至少一個季度一次)進行發電機組空載、華爾網同城帶載測試。
針對柴油發電機組出現的故障,應該有步驟有目的地進行檢查與分析,切不可盲目檢查,胡亂拆卸。應根據故障的異常征兆、華爾網同城跡象、華爾網同城響聲、華爾網同城出現時機、華爾網同城變化規律來尋找故障產生的部位,從原理與結構層面進行細致的分析推理,做出正確判斷來尋找產生故障原因。查找故障時,應從簡到繁、華爾網同城由表及里,按系統部位分段分步驟進行。
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發電機組冷卻液不循環的原因
發電機組運行負載時一定會產生熱量,機組除了靠風扇來散熱,主要還是依耐冷卻系統循環散熱。一旦冷卻系統發生不循環故障則機組過熱而無法運行。
冷卻液不循環的故障原因有以下幾個方面:
A:柴油發電機組節溫器故障。
發動機燃燒室內裝有節溫器,目的在于控制發動機燃燒室溫度,節溫器必須在規定溫度(85度)完全打開有助于小循環,如果沒有節溫器,冷卻液不能保持循環溫度,可能會產生溫度報警;
B:柴油發電機組散熱器散熱片堵塞或者損壞。散熱風扇不起作用或散熱片堵塞,使冷卻液溫度降不下來,散熱片銹損,造成漏液現象,也可造成循環不良;
C:柴油發電機組冷卻系統中混有空氣,造成管路不暢通,膨脹水箱上吸氣閥、華爾網排氣閥損壞也直接影響循環,這時應經常檢查它們的壓力值是否符合規定,吸氣壓力是 10kpa ,排氣壓力是 40kpa,除次之外排氣管路是否暢通也是影響循環的重要原因;
D:柴油發電機組冷卻液液面過低或不符合規定。液面過低可直接造成冷卻液溫度升高使冷卻液不循環,冷卻液按 規定是50%防凍液+50%軟化水+DCA4,若不符合規定將會造成管路堵塞,管壁內產生銹跡,使冷卻液無法正常循環;
E:柴油發電機組水泵故障。檢查水泵作用是否良好,如果發現水泵傳動齒軸磨損過限時說明水泵已起不到作用,需要更換后才能循環正常。
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柴油發電機中SVG與SVC的區別
柴油發電機中作為改善電能質量的無功補償裝置已被用來有效地抑制電壓波動與閃變、華爾網當地減小諧波和畸變、華爾網當地三相不平衡,使電壓的幅值和波形符合要求、華爾網當地提高功率因數等。靜止無功補償器(SVC)是目前相對先進實用的無功補償裝置,在電力系統中得到了廣泛應用。而靜止無功發生器(SVG)是 型無功補償裝置,可以對負荷進行動態跟隨。
電抗器電流是由一個可控硅閥組控制,借助于對可控硅觸發相角的調整,就可以改變流過電抗器的電流有效值,從而保證SVC在電網接入點的無功量正好能將該點電壓穩定在規定范圍內,起到電網無功補償的作用。
SVG以大功率電壓型逆變器為核心,通過調節逆變器輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制交流側電流的幅值和相位,迅速吸收或發出所需的無功功率,實現快速動態調節無功功率的目的。
發電機租賃響應速度快一般SVC的響應速速是2040ms。而SVG的響應速度不大于5ms,能更好的抑制電壓波動和閃變,在相同的補償容量下,SVG對電壓波動和閃變的補償效果 。發電機租賃低電壓特性好SVG具有電流源的特性,輸出容量受母線電壓的影響很小。
這一優點使SVG用于電壓控制時具有很大的優勢,系統電壓越低,越需要動態無功調節電壓,SVG的低電壓特性好,輸出的無功電流與系統電壓沒有關系,可以看作是一個可控恒定的電流源,系統電壓降低時,仍能輸出額定無功電流,具備很強的過載能力。
而SVC是阻抗型特性,輸出容量受母線電壓的影響很大,系統電壓越低,輸出無功電流的能力成比例降低,不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統電壓無關,而SVC的無功補償能力隨系統電壓的下降線性降低。
發電機租賃運行性能提高SVC以可控硅調節電抗加多組電容作為無功補償的主要手段,極容易發生諧振放大現象,導致事故,系統電壓波動大時,補償效果受很大影響,運行損耗大;SVG配套電容器不需要設置濾波器組,不存在諧振放大現象,SVG是有源型補償裝置,是采用可關斷器件IGBT構成的電流源裝置,從而避免了諧振現象,運行性能大大提高。
發電機租賃諧波特性SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統諧波影響大,而且自身會產生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身產生的諧波含量。
SVG采用三電平單相橋技術,單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調制方法,不僅受系統諧波影響小,還可以抑制系統的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、華爾網當地多電平或脈寬調節技術等措施后,大大減少了補償電流中的諧波含量。
發電機租賃占地面積小在相同的補償容量下,SVG的占地面積比SVC的減少1/2到2/3.由于SVG使用的電抗器和電容器比SVC少,因此大大縮小了裝置的體積和占地面積。
SVC中的電抗器不僅本身體積比較大,而且考慮到相互間的安裝間隔,整體占地面積較大。綜上所述,SVG無功補償裝置由于響應速度快、華爾網當地諧波含量少、華爾網當地無功調節能力強等優點,可以大大改善電網的電能質量,目前已成為無功補償技術的發展方向。
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