康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机组的基本技术要求

 

摘要：柴油发电机应该放置在干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体的环境中。因为柴油发电机内部有许多精密的机械部件，如果长时间处于潮湿、尘土飞扬、有腐蚀性气体的环境中，会导致机械部件的损坏和腐蚀，从而影响柴油发电机的性能和寿命。正是由于柴油发电机使用环境有着诸多重要的影响，因此在使用柴油发电机时需要注意使用环境要求，以保证柴油发电机的正常运行和长期使用。

 

一、环境条件

 

      以飞机场用发电设备为例，民用航空行业标准MH/T6019-1999《飞机地面电源机组Aircraftgroundsupportpowerunits》标准规定了柴油发电机组的技术要求、试验方法、检验规则及包装、标志、储运，并且于2014年12月1日实施了一项新的行业标准来代替此标准。该类柴油发电机组主要用于为停场准备及地面维护过程中的飞机供电，还可用于飞机制造厂、维修厂、试飞场、研究所的试验电源，包括输出400Hz三相交流中频电源及直流电源。

1、柴油发电机组在下列条件下应能输出额定功率

（1）环境温度不大于40℃；

（2）相对湿度不大于60％；

（3）海拔不高于1000m。

2、柴油发电机组在下列条件下应能输出规定功率并可靠工作（允许修正功率）

（1）环境温度为-30℃～＋55℃；

（2）相对湿度为10％～100％（无凝露）；

（3）海拔不超过4000m。

3、功率和环境温度修正

      当柴油发电机组的实际工作条件不符合上述规定时，其输出的额定功率应按GB／T 20404 规定换算出实际运行条件下的柴油机功率后再折算成的电功率，但此电功率最大不应超过发电机的额定功率。当发电机组运行在海拔1000m，环境温度40℃以下运行时不会有功率降低（但不超过4000m），当超过上限值按下列数据修正。

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

（2）环境温度修正系数为1.5%/5℃。

（3） 相对湿度对功率无影响。

      冷却液的成分：应在软水中添加康明斯公司的防冻剂或防腐添加剂。

（1）软水，应作用PH值为6~8的清洁水或经软化处理并经沉淀的水。

（2）在有冰冻危险地区应加40%的康明斯乙二醇防冻剂，在此剂添加比例下，冷却液的冰点为-25℃，若增大至50%或60%则冰点降为-40℃或-46℃。再加大添加比例，冰点下降不明显。

（3）在冰冻危险地区，冷却水中应加添康明斯防腐蚀添加剂。其比例为30（水）：1（防腐剂）

（4）乙二醇防冻剂与防腐蚀添加剂不能同时使用，否则会产生严重的泡沫，从而降低冷却液的冷却效果。

注意：这2种添加剂对人体的健康有害，使用时注意防护！

 

二、电气特性

 

1、交流电源

      交流电源为额定电压115/200V、额定频率400Hz、额定功率因数为0.8（滞后）、相序为A-B-C的三相四线制的星形联结供电系统。典型示例如图1所示。

（1）交流电路接线图

      三相交流电源输出线的电路连接如图2中所示。

      三相电源向负载供电时，发电机的三相定子绕组必须进行恰当的连接。把三相定子绕组的末端连在一起，三个始端为电源的输出端，这种连接形式称为三相电源的星形连接，用连接表示。末端连接在一起的点称为中性点（简称中点）或零点。

      从中点引出的导线称为中线或零线，从始端A、B、C引出的三根导线称为相线或端线，俗称火线。

      相线与中线间的电压，即每相定子绕组始端与末端之间的电压，称为相电压；参考方向由相线指向中线，电源相电压用符号U_A、U_B、U_C表示。

      相线与相线之间的电压，即任意两端线间的电压，称为线电压；用U_AB、U_BC、U_CA表示，参考方向分别为A→B、B→C、C→A。

 

图1  三相四线制的星形连接供电系统示意图

图2  柴油发电机组交流电源接线图

 

 

 

（2）交流负载能力

      交流电源负载能力为持续容量（kVA），负载能力应满足表1的要求。

表1    交流负载能力

注：功率因数是三相功率因数的平均值，每相功率因数可以不同。

（3）交流稳态输出特性

① 交流电源负载特性

      交流电源负载特性见表2。

表2    交流电源负载特性

注：在所有条件下，附加的负载可以是阻性的。在电源的容量限制条件下，以上的情况可能同时出现。

② 交流电源稳态特性

      交流电源稳态特性见表3。

表3   115/200V 交流电源稳态特性表

 

      电压畸变频谱曲线如图3所示。电压波形不再保持理性的正弦变化波形称为电压畸变。电压畸变率是指各次谐波有效值平方和的根对基波有效值的百分比。国内对于6～10KV供电电压畸变不超过4%，0.38KV电压畸变不超过5%。

      频率调制频谱分量极限如图4所示。频率调制是指负载变化前后，发电机组稳定频率的差值与额定频率之比的%数。稳态频率调整率越小，说明负载变化时频率越稳定。稳态频率调整率与发动机的调速性能有关，调速器的调节能力越强，则负载变化时频率越稳定。

 

图3 柴油发电机组电压畸变频谱曲线

图4 柴油发电机组频率调制频谱分量极限

 

（4）交流瞬态输出特性

① 交流瞬态负载特性

      在正常工作期间，飞机连接器处的交流瞬态负载特性如下：

a. 突加或突减1～100％，功率因数为0.8的额定容量的三相平衡负载；

b. 电动机负载启动，在基础负载条件下，再加上低功率因数（典型值为0.4～0.6滞后）电动机启动负载，总负载功率不超过电源的额定输出能力；

c. 在不中断电力传输（NBPT）工作状态，可短时与机载电源并联运行。

② 交流瞬态电压极限

      在交流瞬态负载条件下，电源的交流瞬态电压特性应保持在如图5所示的极限曲线内。

③ 交流瞬态频率极限

      在交流瞬态负载条件下，电源的瞬态频率特性应保持在如图6所示的极限曲线内。

 

图5  柴油发电机组交流瞬态电压极限

图6  柴油发电机组交流瞬态频率极限

 

（5）不中断电力传输（NBPT）限制

      在不中断电源的转换过程中，柴油发电机组能够以不中断的方式运行，并且在与机载电源不同步时，电压频率应保持在规定的极限值内：在最大时间为100ms以内，地面电源与机载电源之间的相位差不超过±30°。频率差不超过±2Hz、方均根电压差不超过±10V。若超出不中断转换条件的规定时，则柴油发电机组启动自己的保护装置。

2、直流电源

      直流电源为两线系统，正常输出额定电压28V，输出连接方式如图7所示。

      直流柴油发电机组的输出电流分为400A、600A、800A三种规格。直流柴油发电机组具有持续工作和启动飞机发动机两种工况。

      各工况持续工作电流和飞机发动机启动电流满足表4中直流负载能力要求。

表4   直流负载能力

（1）直流稳态输出特性

      负载电流从空载到额定持续工作电流的范围内运行时，飞机连接器处的直流稳态输出特性满足表5所列的要求，畸变频谱满足如图8所示要求。

 

图7  柴油发电机组直流接线图

图8  柴油发电机组28V直流系统畸变频谱

 

表5    28V直流稳态输出特性

（2）直流瞬态输出特性

① 直流瞬态负载（非发动机启动）

      在正常工作期间，飞机连接器处的直流瞬态负载特性包含突加或突减不超过持续工作电流的负载。

② 直流瞬态电压特性

      直流瞬态电压特性如图9所示。

 

图9  柴油发电机组直流瞬态电压特性

 

总结：

      柴油发电机应该在温度范围内操作，一般应在-15℃至40℃之间，适用于高寒地区或炎热地区环境。柴油发电机可以在低于1000米的海拔高度操作，如果海拔高度超过1000米，则需要根据发动机的压缩比进行调整。柴油发电机应该在干燥的环境中运行，湿度不能超过95%。除此之外，柴油发电机应该放置在通风良好的地方。因为柴油发电机在运行时会产生大量的热量，如果放置在密闭的环境中，会导致热量无法散发，从而影响发电机的性能和寿命。因此，在放置柴油发电机时，应该选择通风良好的地方，并保持发电机周围的空气流通。

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