电力系统

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电力系统-柴油发电机组机房设计

发电机组额定功率

发电机组额定功率的定义随运行方式（备载、常载和连续基本功率）的改变而变

化，并随温升和绝缘等的不同而变化。

备载、常载和连续基本功率

备载适用于大部分紧急/备用状态，备载额定功率不允许过载。故在设计时，过载能

力需考虑更多的设备成本，更多的运行成本和较大的维护工作。

备载功率。市电断电时提供备用电源，市电供电可靠，80%负载运行，每年运

行时间200h。某些制造厂商用于高峰期功率补偿几乎无过载能力。

常载功率。用于无市电供电场合，可连续使用，70%负载运行，每12h允许10%

过载1h，每年运行时间，负载＞100%时不允许超过500h。

连续基本功率。用于长期与市电母排并联或制造厂商和发电厂基本负载要

求，100%基本额定功率可连续运行（即70%负载运行），无过载能力。

发电机组温升、绝缘等级和额定带载能力

发电机组额定功率随发电机温升和绝缘等级不同，其额定带载能力也将变化。

h级－155oc，备载。155oc指在环境温度40oc基础上，允许温升130oc，即最大绕

组温度为170oc。

f级－105oc，备载。105oc指在环境温度40oc基础上，允许温升105oc。

b级－80oc，备载。80oc指在环境温度40oc基础上，允许温升80oc。

较高环境温度下，发电机额定功率衰减，传统绝缘等级为h。

温升定义为绕组温度高于环境温度极值。

康明斯电力系统柴油发电机组绝缘等级为h级，备载温升为125oc，常载为105oc。

机房冷却/通风系统

机房冷却/通风系统考虑不佳将影响发电机组额定功率，冷却系统可限制发动机功率输

出，把可变为有效功率输出的热量通过冷却液释放出去。通风系统可增加燃烧空气的温度，减少冷却系统的冷却效果。

发电机组冷却系统

发电机组为机电设备，将化学能（燃料）转换为电能。机房通风应进出平衡，否则温

度将越来越高，压力将越来越大。散热水箱式冷却系统设计时应考虑：最高冷却温度、预期运行温度、功率衰减、冷却液膨胀体积。为保证正常起动和带载的最低冷却液温度、监视/安全停机、发动机制造商数据正确、散热水箱/冷却风扇数据正确、运行参数、对环境散热、机体加热器、冷却液流速等。

机组散热量的计算

假定柴油产生140 000btu/gal热量，转换效率为35%。燃油消耗快速估算方法：

发动机燃油消耗＝使用额定功率（kw）×0.07（u.s.gal）＝（kw）×0.0185（l）（1）式中，使用额定功率（kw）先转换为

btu.min-1=(kw)×(57)btu.min-1

通常发动机散热通过液体空气热交换冷却系统，大约为燃油消耗产生热量的25%（如需要，请经过精确计算确认）。液体－空气热交换（散热水箱）为最普通散热器。

其他散热量快速计算法：排气系统30%、幅射散热10%、功率输出35%。

通风系统空气计算

通风系统提供发动机燃烧空气，带走机房热量，提供发电机冷却空气，冷却发动机（通

过散热水箱）。

空气流过系统时，产生较大的温升。发电机组冷却系统的设计要求实际测算，制造厂

商的数据仅供参考。不佳的设计难以使发电机组在高温环境下进行满负载运行。

q=mcp

（2）

式中　q－排放热量

m－流体质量

cp－在恒定的温度t和压力下允许机房的温度变化

空气需求量（cfm）=（58）（散热量）/（温升）

（3）

空气需求量（cfm）=(58)(b.min-1)/（fo）

（4）

式（3）和式（4）要注意单位统一。

快速估算。有效排风口通风面积约等于散热水箱面积；有效进风口面积约等

于1.5倍的散热水箱面积。

排风回流循环系统。在低温环境下，冷空气进入机房前，允许排风回流，使

机组讯速升温。一般设计为常闭（防止外面冷空气回流过机组），由发电机组交流（ac）输出或直流（dc）供给电源。

通风系统小结。机房通风系统直接影响发电机组额定功率输出和长期安全、

可靠运行。足够的进排风面积，避免进排风短路，理顺空气流向，排风回流地方，直进直出设计机房其他热源（即无隔热的排烟管、锅炉）。

注意不同的发动机需求不同，2冲程需要更多的空气。

机房隔震和消噪

发电机组摆动需要彻底隔震、防止过早损坏。电缆要软联接。

噪声源主要有：进气系统、废气涡轮增压器、燃烧噪声、冷却风扇和次震动。

噪声产生

噪声大小和传播远近取决于周围的噪声水平，大多数人难以分辨声3db（a）差别的

2个噪声源，然而6db（a）差别则为2倍的噪声强度，高频噪声容易听见，精确测试要求环境噪声小于发电机组至少10db（a）。若系统噪声太大，可能会超出当地法规所允许的范围。

机房机组距离的影响。近区域：距离大于2倍的噪声场，噪声级变化较大；自由区域：

预计噪声级－距离2倍减少6db（a）；反射区域：自由区域，临近反射区域。

消噪措施

当地法规通常规定居民区噪声限制在40~50db（a），因过后处理非常昂贵，对于邻近

发电机组噪声问题需提前进行计划。

当发电机组运行时，机房要求有保护听力的设施，噪声应满足osha标准。噪声源至

接受者应作好隔离，建立切实可行的目标，测量和预测噪声级别，评估消噪需求。有效的消噪取决于墙壁硬度、有效的开阔区域、可见的噪声通道、所使用的吸音材料、噪声反射和噪声泄漏等。好的净音型外罩通常减少空气流过外罩。

现场消噪的措施有：

①增加接受距离。据快速估算，距离增加2倍，噪声减少6db（a）。

②加入高密度吸音材料，改变噪声方向，注意较硬的反射表面。据快速估算，2个相同的反射墙会增加噪声3db（a）。

总之，要隔离机组的一切