康明斯集成電力解決方案可滿足較嚴苛的關鍵任務應用的需求,并以無與倫比的全球支持網(wǎng)絡為后盾。
摘要:在選型之前需要確定所需的柴油發(fā)電機類型,包括靜音型、手推式、移動式等。一般來說,靜音型發(fā)電機組適合小型建筑應用,移動電站適合需要移動供電的場合,因此,選擇適合自己應用場景的柴油發(fā)電機是非常重要的。康明斯公司本文通過計算柴油發(fā)電機的選型和考慮實際需求、環(huán)境條件等因素,可以選擇到較適合您的柴油發(fā)電機,確保其具備良好的性能和可靠性。
一、選型的考慮因素
1、負載類型
負載類型分為純電阻性負載、純電感性負載、純電容性負載和混合負載等。其中,純電阻性負載較為穩(wěn)定,負載波動較小,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的1.2-1.5倍;純電感性負載相對穩(wěn)定,但有過負載的風險,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的2-2.5倍;純電容性負載及混合負載的波動性較大,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的2.5-3倍。
2、環(huán)境條件
環(huán)境條件包括溫度、氣壓、海拔高度等。這些因素會影響柴油發(fā)電機的輸出功率和工作效率。
3、需要供電的設備功率和數(shù)量
柴油發(fā)電機的額定功率必須大于所需供電設備的總功率,并考慮到設備的啟動峰值功率和過載剩余能力。
康明斯發(fā)電機組側(cè)面圖
二、容量選擇
1、選型和數(shù)量確定
柴油發(fā)電機容量與臺數(shù)應根據(jù)負荷大小和投入順序以及單臺電動機較大啟動容量等因素綜合確定。當應急或備用負荷較大時,可采用多機并列運行,應急柴油發(fā)電機組并機臺數(shù)不宜超過4臺,備用柴油發(fā)電機組并機不宜超過7臺。額定電壓為230V/400V的機組并機后總?cè)萘坎灰顺^3000kW。當受并機條件限制時,可實施分區(qū)供電。
2、方案設計
在方案及初步設計階段,按以下方法估算,并取容量較大值。
(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%。按照我國實際情況,建筑物規(guī)模大時取下限,規(guī)模小時取上限。
3、施工階段
施工圖階段,柴油發(fā)電機容量選擇
(1)按照下述方法進行計算,并取其中容量較大者:
① 按需要供電的穩(wěn)定負荷來計算發(fā)電機容量;
② 按較大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要,計算發(fā)電機容量;
③ 按啟動電動機時,發(fā)電機母線允許電壓降計算發(fā)電機容量。
(2)施工圖設計階段應根據(jù)一級負荷、消防負荷及重要的二級負荷進行計算,并應滿足功率較大一臺電動機的啟動條件。
(3)按其供電范圍內(nèi)的總設備容量計算柴油發(fā)電機容量,計算公式如下:
Pe=K·Kx·Pn/η
式中Pe——發(fā)電機組的額定功率(kW);
K——可靠系數(shù)(取1.1-1.2);
Kx——需要系數(shù);
Pn——總設備容量(kW);
η——并聯(lián)機組不均勻系數(shù),一般取0.9,單臺時取1.0。
(4)按較大一臺電動機啟動條件校驗發(fā)電機的容量,即:
Pe≥K·P1+P
式中,Pe——柴油發(fā)電機額定功率(kW);
K——發(fā)電機組供電負荷中較大一臺電動機的較小啟動倍數(shù)(見表1);
P1——較大一臺電動機額定功率(kW);
P——在較大一臺電動機啟動之前,發(fā)電機已帶的負荷(kW)。
表1 發(fā)電機組供電負荷中較大一臺電動機的較小啟動倍數(shù) (K)
電動機啟動方式 | 全壓啟動 | Y-△啟動 | 自耦變壓器啟動 | ||
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)當柴油發(fā)電機組除為消防、安防等負荷供電,同時還為其它非消防重要負荷(如:宴會廳、大型商業(yè)營業(yè)廳、高級客房、計算機房等照明及部分客梯等)供電時,在火災發(fā)生時,應自動切除非消防重要負荷。發(fā)電機的容量應按消防負荷及非消防重要負荷之間的較大者確定發(fā)電機的容量。
(6)有電梯和消防水泵負荷時,在全電壓直接啟動較大一臺異步電動機情況下,發(fā)電機母線電壓應不低于額定電壓的80%,當無電梯負荷時,發(fā)電機母線電壓應不低于額定電壓的75%。
當條件允許時,電動機可采用降壓啟動方式。電動機的較小啟動倍數(shù)見表1。
(7)發(fā)電機的使用容量應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,按下表校正系數(shù)進行校正,即:實際功率=額定功率×C。
注:增壓柴油機是指柴油發(fā)電機組的柴油機帶有增壓器,增壓柴油機工作時,燃燒所需的空氣是經(jīng)增壓后送入柴油機。
三、額定電壓選擇
1、當符合下列情況之一時,宜選擇低壓柴油發(fā)電機組:
(1)電壓降能滿足規(guī)范要求,只需向低壓設備供電;
(2)機組不需要并機運行,或并機后總?cè)萘坎淮笥?200kW。
2、當符合下列情況之一時,宜選擇高壓柴油發(fā)電機組:
(1)經(jīng)計算,低壓供電不滿足電壓降要求;
(2)需向高壓設備供電時;
(3)多臺大容量機組并聯(lián)運行。
康明斯發(fā)電機組后視圖
四、性能等級分類
為了覆蓋各供電系統(tǒng)(負載)的不同要求、性能等級劃分為:
(1)G1:
連接的負載只規(guī)定基本的電壓和頻率參數(shù),適用于照明和簡單的電氣負載。
(2)G2:
電壓特性與電網(wǎng)類似,當負載發(fā)生變化時,允許暫時的然而是允許的電壓和頻率的偏差,適用于照明、水泵、風機等。
(3)G3:
連接的設備對發(fā)電機的電壓、頻率和波形有特別嚴格要求,適用于電信負載和晶閘管控制的設備。
(4)G4:
連接的設備對發(fā)電機的電壓、頻率和波形有特別嚴格要求,適用于數(shù)據(jù)處理設備和計算機系統(tǒng)。
五、機組選型
1、采用發(fā)電機長期運行的負荷率不應低于15%,且不宜高于85%。
2、為響應節(jié)能等綠色設計理念,宜盡量選擇機組外形尺寸小、結構緊湊、重量輕、且耗油和輔助設備少的產(chǎn)品,以減少機房的面積和高度。
3、宜選用高速柴油發(fā)電機組和無刷勵磁交流同步發(fā)電機,并選擇耗油量少、效率高的產(chǎn)品。配自動電壓調(diào)整裝置。選用的機組應裝設快速自啟動裝置和雙電源自動切換裝置。
4、當用電負荷諧波較大時,應考慮對發(fā)電機的影響。
5、自啟動裝置應保證在市電中斷后15s內(nèi)自啟動供電,并具有三次自啟動功能,其總計時間不大于30s。自啟動方式為電氣啟動(啟動電源為直流電壓24V)。
6、冷卻方式的選擇應根據(jù)建筑物特點、對應急電源的運行要求、建筑物所處的環(huán)境及配置條件選擇。
7、宜選用單臺機組,且額定容量不宜超過2000kVA。當需多臺機組為同一系統(tǒng)并聯(lián)供電時,發(fā)電機組總臺數(shù)不宜超過4臺,此時單臺機組的額定容量不宜超過1000kVA:當受并列條件限制時,可分區(qū)設置。
8、選用多臺機組時,應選擇型號、規(guī)格和特性相同的機組和配套設備。
9、為同一系統(tǒng)供電的發(fā)電機組在兩臺以上時,應考慮機組并列(并機)運行,但不考慮與當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的并聯(lián)運行。其并機的基本條件是:待并機組與系統(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)。機組的并機方式,可采用手動準同期法;當兩臺自啟動機組并機時,應采用自動同期法,在機組間同期后再向負荷供電。
10、柴油發(fā)電機的單機容量,額定電壓為3kV~10kV時不宜超過2400kW,額定電壓為1kV以下時不宜超過1600kW。
11、3kV~10kV高壓發(fā)電機組的電壓等級宜與用戶側(cè)供電電壓等級一致。
12、柴油發(fā)電機組產(chǎn)品性能表(參考表2)
表2 康明斯發(fā)電機組技術參數(shù)表(低壓)
發(fā)電機組型號 | 備用功率 | 基本功率 |
起動電壓 | 燃油消耗 | 機油容量 | 冷卻液容量(發(fā)動機)
| 冷卻液容量(散熱器)
| 較大排氣背壓 | 較小 冷卻通風量 | 燃燒空氣量 | 較小 進風面積 | 較小 排風面積
| 排風口尺寸
| 機組尺寸
|
機組重量 |
(kW) | (V) | (L/h) | (L) | (L) | (L) | (kPa) | (m3/s) | (m3/s) | (m2) | (m2) | 寬x高 (mm) | 長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)電機組電壓等級為AC400V。
(2)本表根據(jù)康明斯公司提供的技術資料編制,發(fā)電機組型號參數(shù)以較新樣本為準。
六、功率性質(zhì)說明
1、持續(xù)功率(COP)(恒定負荷持續(xù)運行)
在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),機組以恒定負載持續(xù)運行,且每年運行時間不受限制的最大功率。
(1)特性:
無運行時間限制,為恒定負載連續(xù)供電的最大功率,通常用于負荷變化不大,需持續(xù)供電的場所(比如金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心)。
(2)應用范圍
① 固定負載與市電長期并聯(lián)使用的場所;
② 熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)的單位;
③ 功率恒定的同時運行時間不限。
2、基本功率(PRP)(變負荷連續(xù)運行)
在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),機組以可變負載連續(xù)運行,其每年運行時間不受限制的最大功率。24h運行周期內(nèi)允許的平均功率輸出(Ppp)應不超過PRP的70%。
(1)特性:
通常用于負載經(jīng)常變化,其需要連續(xù)供電的場所(比如生產(chǎn)不能停止的工廠)。
(2)應用范圍
① 自然災害偏多且偏遠地區(qū),沒有市電的用戶;
② 調(diào)峰、削減用電費率的用戶;
③ 年運行時間超過200小時應急備用。
注:推薦至少兩臺機組+ATS切換功能
3、限時運行功率(LTP)
在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),機組每年運行時間可達500h的最大功率。
(1)特性:
通常用于負荷變化不大,無需長期持續(xù)供電的場所(如B級數(shù)據(jù)中心)。
(2)應用范圍
① 市電高峰,基底負荷,自用的場所;
② 與市電并網(wǎng),運行時間≤ 500小時的用戶。
4、應急備用功率(ESP)(變負荷限時運行)
在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),在市電一旦中斷或在試驗條件下,機組以可變負載運行且每年運行時間可達200h(按100%ESP運行,每次運行一般不超過1h)的最大功率,24h運行周期內(nèi)允許的平均功率輸出 (Ppp)應不超過70%ESP。
(1)特性:
通常用于市電供電可靠的場合,提供短時供電和照明(比如消防負荷)。
(2)應用范圍
① 市電供電可靠性高場所;
② 應急備用:人身安全、法定需要的用戶;
③ 非法定備用,僅為減少經(jīng)濟損失或設備損壞的用戶;
總結:
現(xiàn)代社會中,在應急電力設計中會經(jīng)常性將柴油發(fā)電機用作備用電源,在其所有參數(shù)中設備的功率是較重要的一項指標。如果功率過小將無法為您的用電設備供電;如果功率過大,除了浪費購買成本還會增加維護費用。因此,我們首先應該確定用電負載真實數(shù)據(jù),并通過瞬間電流啟動系數(shù)計算出較終設備的容量,才能真正滿足您當前的電力需求和預期的需求。
http://m.vzsg.cn