摘要：柴油发电机组用发动机必须适于使用符合国家标准的条件，以国标轻柴油作燃料，采用水冷或风冷、四冲程、直接喷射、自然或压力送气。发动机冷却水温度高于95 °C报警，高于98 °C停机。发动机的额定功率须符合国家标准连续运行的要求并与发电机持续运转的额定功率相配合，其超载能力须在招标文件中加以规定。本文标准适用于功率范围不超过3200 kW、额定频率为50 Hz的应急和备用柴油发电机组，60 Hz机组也可参照使用。本文系统梳理了规范性引用文件；详细定义了应急柴油发电机组与备用柴油发电机组的区分，以及快速并联运行的定义；全面阐述了柴发机组的基本配置要求，可为柴油发电机组的选型、采购与验收提供技术规范参考。
一、规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
引用标准清单及各标准的主要内容如下：
1. 车辆与尺寸标准
（1）GB 1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》：适用于移动式柴油发电机组的运输尺寸和重量限制，确保机组可通过公路运输。
2. 环境试验与电气标准
（2）GB/T 2423.16-2008《电工电子产品基本环境试验 第2部分：试验J和导则 长霉》（idt IEC 60068-2-10:2005）：适用于发电机组控制箱、控制屏等电子设备在湿热环境下的抗霉菌性能试验。
（3）GB/T 2681-1981《电工成套装置中的导线颜色》：规定了发电机组控制柜内部接线导线的颜色标识，便于识别和维护。
3. 发电机组基础标准（GB/T 2820系列）
（4）GB/T 2820.1-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第1部分：用途、定额和性能》（ISO 8528-1:2005，IDT）：规定了发电机组的用途分类、功率定额定义（COP/PRP/LTP/ESP）及性能等级划分（G1～G4），是发电机组选型的基础标准。
（5）GB/T 2820.2-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第2部分：发动机》（ISO 8528-2:2005，IDT）：规定了发电机组配套发动机的技术要求，包括功率标定、转速控制、调速性能等。
（6）GB/T 2820.3-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第3部分：发电机组用交流发电机》（ISO 8528-3:2005，IDT）：规定了配套交流发电机的电气性能、绝缘等级（通常H级）、防护等级（IP23）等要求。
（7）GB/T 2820.4-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第4部分：控制装置和开关装置》（ISO 8528-5:2005，IDT）：规定了发电机组的控制、监测、保护和开关装置的技术要求（注明：原文此条引用标准编号与标准名称括号内的ISO编号可能存在差异，实际以ISO 8528-4为准）。
（8）GB/T 2820.5-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第5部分：发电机组》（ISO 8528-4:2005，IDT）：规定了发电机组整机的性能要求、环境适应性、标记和包装等（注明：原文此条引用标准编号与标准名称括号内的ISO编号可能存在差异，实际以ISO 8528-5为准）。
（9）GB/T 2820.6-2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第6部分：试验方法》（ISO 8528-6:2005，IDT）：规定了发电机组的各类试验方法——稳态性能试验、瞬态性能试验、并车试验、温升试验、噪声测量、振动测量等。
（10）GB/T 2820.8-2002《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第8部分：对小功率发电机组的要求和试验》（ISO 8528-8:2016，MOD）：适用于小功率（通常≤10 kW）发电机组的特殊要求和试验方法。
（11）GB/T 2820.12-2002《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第12部分：对安全装置的应急供电》（ISO 8528-12:1997，MOD）：规定了发电机组的应急安全供电要求，包括启动时间（≤15 s）和带载能力。
4. 发动机性能标准
（12）GB/T 6072.1-2008《往复式内燃机性能 第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法 通用发动机的附加要求》（ISO 3046-1:2002，IDT）：规定了发动机功率标定、燃油消耗率和机油消耗率的测量方法。
5. 电站通用技术标准
（13）GB/T 12786-2006《自动化内燃机电站通用技术条件》：适用于自动化柴油发电机组的总体技术要求，包括自动启动、自动并机、自动负载分配等功能。
6. 标志与排放标准
（14）GB/T 13306-2011《标牌》：规定了发电机组铭牌的尺寸、材质、内容和安装要求。
（15）GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》：规定了发电机组的烟尘、SO₂、NOx等大气污染物的排放限值。
（16）GB/T 20136-2006《内燃机应急和备用柴油发电机组通用试验方法》：规定了应急和备用发电机组的通用试验程序和验收标准。
（17）GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》：规定了柴油机排放限值，是发电机组排放合规的依据。
二、柴发机型定义
根据GB/T 2820.1～2820.6-2009、GB/T 2820.12-2002、GB/T 6072.1-2008和JB/T 8194-2001确定的术语和定义适用于本文件。
1. 应急柴油发电机组
在主供和备用电源全部发生中断的情况下，为能保障用户保安负荷（如消防设备、应急照明、安全监控、应急通信等）可靠供电而配置的柴油发电机组。
1）核心特征：应急机组要求启动速度快（通常10～15秒内完成启动并具备带载条件）、可靠性极高（启动成功率＞99%）、不允许长时间连续运行（年运行时间通常≤200小时）。
2）适用场所：适用于医院手术室和重症监护室、数据中心和通信枢纽、消防设施、高层建筑的消防电梯和应急照明、核电站安全相关系统等关键场所。
3）配置要求：必须配备自动启动装置和ATS自动转换开关，市电中断后自动启动并在规定时间内投入供电，市电恢复后自动停机并切换回市电。
2. 备用柴油发电机组
根据用户在安全、业务和生产上对供电可靠性的实际需求，在主供电源发生故障或断电时，为能保障对全部负荷或主要业务和生产负荷供电而配置的柴油发电机组。
1）核心特征：备用机组可根据用户需求灵活配置功率和台数，年运行时间相对灵活（通常≤500小时），启动时间要求相对宽松（15～60秒），适用于商业建筑、工厂、通信基站等场景。
2）与应急机组的区别：备用机组的供电范围更广（可覆盖全部负荷而非仅保安负荷），运行时间更长，启动时间要求相对宽松。应急机组侧重“关键时刻保安全”，备用机组侧重“停电期间保生产”。
3. 快速并联运行
快速并联运行完成时间<20秒，明显低于常规并联运行完成时间（<60秒）。
1）技术原理：在进行2台及以上机组并联运行时，当前采用先合闸后励磁的方式（即机组先以怠速或略低于额定转速合闸，合闸后再建立励磁并自动追踪同步），省去了常规并联运行时需等待频差、压差和相角差均满足条件后再合闸的同步时间，从而达到快速并联的效果。
2）主要优势：大幅缩短多机并联系统从启动到全部投入带载的时间（从60秒缩短至20秒以内），适用于对并机时间有严格要求的应急场合（如大型数据中心、重要军事设施）。
3）技术要求：先合闸后励磁方式需要发电机组具备快速励磁建立能力和低冲击合闸保护功能，对控制系统和断路器的性能要求较高。
三、柴发机组基本配置
开架式柴油发电机组结构组成如图1所示，带静音箱外罩的外观如图2所示。
1. 燃料系统
发动机须装设一套完整的燃料储存和分配系统，燃油喷射系统须配有一次和二次油滤清器，其组件应可更换；一台由发动机驱动的正位移油泵，上述装置均安装在发动机上。主储油罐和日用油箱均应符合相关要求。
（1）主储油罐的要求如下：
① 主储油罐容量不少于8小时全负载运行所需燃油量。
② 储油罐须采用厚度不小于6 mm的钢板制成，并须提供足够和稳固的支承以预防有关设备在安装或使用时变形。
③ 储油罐须提供人孔。所有接缝须经焊接处理。油位测量管的正下方须设有适当大小的金属圆盘以防止油缸底部受到撞击而导致油位测量杆受损，金属圆盘同样须由厚度不小于6 mm的钢板制成。
④ 储油罐入油处须设有一容量显示计及油位超高的警示器。所有测量计、指示器及配线必须为当地消防局批准的设备和物料。
⑤ 油位测量管须距油罐底部小于40 mm，而吸油管须接至距离油罐底部75 mm处（防止吸入沉积的杂质和水分）。
⑥ 所有燃油系统的配线须采用矿物绝缘类耐火电缆，而各接电配件均须为防爆设备。
⑦ 储油罐须提供妥善的接地，以消除所产生的静电。
⑧ 储油罐四周均以不含盐分的幼沙所覆盖，而储油罐须坡向排油口方向安装（便于排油和清理）。
（2）日用油箱的要求如下：
① 须配置至少1 m³的油箱。油箱中须装置低油位开关，并设置20%和50%两阶段油位的预告信号（20%预警提示补油，50%为备用油位信号）。
② 油箱须按国家标准的要求制造，使用不小于4 mm的厚优质钢板制作，端部作盘形和凸缘形，全部采用电焊。
③ 油箱须配备面盖板、油位表、充油管密封帽、防火器、通风帽、滴盘、排渣管、油位开关、溢流管、入油口、存油量计等。存油量计必须为圆盘形，具有相当的尺寸清楚地标以存油量，如空位、1/4、1/2、3/4及满位。油量计的校验须在现场示范。
④ 在出油口处须装置不超过120网孔（每平方英寸120个网孔）的网形滤清器。
⑤ 如油箱的静压不足以供所选用的发动机，须提供辅助的电动输油泵及其附属管道及相关电源，以便把油从主油箱输送到发动机。油泵的全部电气装置，包括开关设备、电动机启动器、电缆终端均须为防爆型。
⑥ 在油箱和发动机供油管上须装设用拉线以手动操作的“关闭”阀，供事故时在机房外关机（紧急切断燃油供给）。
⑦ 供油及回油管路必须距温度超过200 °C的表面50 mm。如供给软油管，则所选材料必须耐250 °C的高温。
⑧ 在油箱上须装设一台半周旋转的手摇输油泵并带一根足够长度的入油软管、阀门、三通和旋塞。
2. 调速系统
机械调速、电子调速或高压共轨。发动机转速不能超过1650 r/min（发动机额定转速均为1500 r/min的情况下，即超速不超过10%）。其正常旋转方向须为逆时针旋转。须装设机械的超速跳闸机构，当超速10%时切断燃料供应。
3. 过滤系统
包含空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器。空气滤清器上装有阻力指示器，以指导保养及更换；空气滤清器还须包括自动报警装置，当滤清器堵塞时，能自动报警。燃油系统可加装油水分离器。润滑系统为封闭式压力供给润滑系统，须配有正位移机械润滑油泵、润滑油冷却器、滤清器和油位指示器。
4. 散热器
投标厂家应根据招标文件和项目的实际情况，选择符合要求的风冷发电机组或水冷发电机组，各种发电机组均有相关要求。
（1）风冷发电机组的相关要求如下：
① 发动机须由配套的散热器进行风冷。
② 须将散热器分装在专为之设计和经批准的支架上。
③ 散热器须装设通风管道的法兰盘接头，使通风管道能附在散热器上。在散热器和金属百叶窗之间须装设一节带挠性连接器的风管。管道须由镀锌薄钢板制作。所有管道须具有密封的接头。
④ 风扇须有足够的容量并考虑到气流经过管道和百叶窗的附加阻力。
（2）水冷发电机组的相关要求如下：
① 发动机须由配套的散热器进行水冷，包括带传动风扇、冷却液泵、恒温器控制的液冷排气管、中间冷却器、耐腐蚀并适用于当地条件的冷却液滤清器。
② 须将散热器分装在专为之设计和经批准的支架上。
③ 散热器须装置通风管道的法兰盘接头，使通风管道能附在散热器上。在散热器和金属百叶窗之间须装设一节带挠性连接器的风管。管道须由镀锌薄钢板制作。所有管道须具有密封的接头。
④ 风扇须有足够的容量并考虑到气流经过管道和百叶窗的附加阻力。
⑤ 冷却系统中须加防腐蚀剂。
⑥ 冷却系统须配备冷却液加热器，使冷却液的温度保持在25 °C左右，以保证在需要时能易于启动。冷却系统中也须加入防冻剂。
5. 进排气系统
进气系统自然进气或经涡轮增压器进气，排气系统配置排烟弯管、波纹伸缩排烟管，并配置工业用消声器。
① 排烟系统由消声器、膨胀波纹管、吊杆、管道、管夹、连接法兰、抗热接头等部件组成。
② 在排烟系统中的连接须使用带抗热接头的连接法兰。
③ 在消声器后须连接碳钢或不锈钢膨胀节，波纹管将烟气垂直向上排至规定位置。排烟管须由符合国标的黑色钢管、碳管或不锈钢管制作，或符合国家规范要求并由专业厂家生产的不锈钢焊接烟管。
④ 排烟管的弯头具有须等于3倍管径的最小弯曲半径，以满足柴油发电机组的背压要求为准（防止弯头过小导致排气背压升高）。
⑤ 自排气口至排气管末端的整个系统，除不锈钢膨胀波纹管外，均须涂以抗热油漆。
⑥ 整个排烟系统须于镀锌金属网上，裹以符合国家标准的非燃性绝缘材料保温层，金属网孔径及保温层厚度亦需满足国家标准，排烟管加保温层后外表温度应不大于70 °C（防止烫伤和辐射热）。
⑦ 全部排烟管道和消声器的表面须裹以厚度不小于0.8 mm的铝金属或不锈钢包层。
⑧ 整个系统须由弹簧吊杆悬挂。悬挂吊杆的设计须经批准。
⑨ 排气出口处所排出的废气烟色最高容许度不应高于林格曼黑度一度（Ringelmann Shade No.1），烟尘排放浓度不得高于80 mg/m³，并须符合当地环保部门的规定。
⑩ 柴油发电机排放的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烃等污染气体需满足GB 20426-2006《煤炭工业污染物排放标准》的要求。
6. 电启动系统
直流启动系统和充电系统需满足以下要求：
① 发电机组须配备一台发动机启动电动机，由12 V或24 V直流运转（通常配置阀控式铅酸蓄电池组），能手动或自动启动，并附切断开关。
② 发动机启动控制设备须能将供电的电池充电器切断，以避免启动时过载。
③ 启动电动机须具有足够的功率，且是非滞留型。在启动电动机充分通电运转前，其小齿轮轴向运动与发动机飞轮上的大齿轮啮合。当发动机启动成功或电动机不通电时，小齿轮须被解脱。
④ 启动设备须配备可自动断开启动电动机的启动失败装置。当发动机在预定时间，如15秒内不能启动时，可自动断开，以避免电池组过放电。如在15秒内启动失败，须间隔5～60秒后再启动，可总共启动发动机3次，而不会达到制造厂商规定损坏电池的程度。此后，由启动失败装置把启动电动机断开并发出声光报警信号。在手动使启动失败装置复位前，自动启动系统不应再次使发动机启动。
⑤ 须配备一组具有足够安时容量和放电率的电池，直流发动机启动用12 V或24 V免维护铅酸蓄电池组，安装在邻近发动机底座处或专用电池架或柜内。
⑥ 电池充电器必须是恒电压型，附带直流电压和电流计、冲击波抑制器、控制器、浮充和快速再充电选择器、电池放电指示、过量充电保护和指示、充电器故障警报信号装置，所有控制器和感应器须接至发电机组控制屏内。
7. 低温启动性能
为增强发电机组低温启动性能，应配置高品质（优质不锈钢加工而成）发动机水套加热器，须保持发动机水套中的水温在25 °C左右，或按制造厂商建议，以保证当需要时易于启动。加热器须由恒温器采用手动/自动控制。平时为自动控制，检修时为手动控制。当发动机投入运转后即应被断接。
8. 电子监控管理系统
电子监控管理系统要求采用计算机控制系统，实现全数字化电子监控管理，保证发动机控制精度高，瞬态特性好。可以实现在启动、负载突变状态下迅速响应，恢复时间短，过冲小，振荡时间短的特性。
9. 排放标准
发电机组的尾气排放应符合GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》相关要求。
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图1 固定式柴油发电机组外观图 |
图2 集装箱式柴油发电机组（带静音效果） |
总结
本文从规范性引用文件、柴发机型定义和柴发机组基本配置三个层面，系统规定了应急和备用柴油发电机组的技术要求。应急柴油发电机组在主供和备用电源全部中断时保障保安负荷供电，备用柴油发电机组在主供电源故障时为全部或主要负荷供电，快速并联运行（<20 s）采用先合闸后励磁方式省去同步时间。基本配置涵盖燃料系统（主储油罐≥8 h容量、厚度≥6 mm钢板、油位测量管距罐底<40 mm、吸油管距罐底75 mm；日用油箱≥1 m³、20%和50%两阶段油位信号、出油口≤120网孔滤清器、供油回油管路距>200 °C表面≥50 mm）、调速系统（转速≤1650 r/min、超速10%机械跳闸）、过滤系统（空气滤清器带阻力指示器及自动报警）、散热器（风冷/水冷要求，水冷配加热器保持25 °C、加防腐蚀剂和防冻剂）、进排气系统（弯头最小弯曲半径3倍管径、保温后外表温度≤70 °C、林格曼黑度≤1度、烟尘≤80 mg/m³）、电启动系统（12 V/24 V、15 s启动失败间隔5～60 s再启动共3次、恒电压充电器）、低温启动性能（水套加热器25 °C）、电子监控管理系统（全数字化控制）及排放标准（GB 20891-2014）。上述技术要求为柴油发电机组的选型、采购、安装与验收提供了全面依据。
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