柴油发电机组制造厂家·静音发电机·大型发电机组·美加墨世界杯官方合作备用电源

　　柴油发电机原理  简而言之，就是柴油机驱动发电机运转。         在汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴 喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下， 体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃， 混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘ 作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力 经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用 柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发 电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流 。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的 、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、 保护器件和回路。  06.01.04 柴油发电机启动/停机 一、 手动试机 １、发电机手动启动：先测试警报系统正常后，将控制开关切于手动 (MAN)位置后，发电机即可自行启动。 ２、发电机停车：将控制开关切至停止(STOP)位置或压下红色紧急停车钮 即可停止发电机运转。紧急状况时可直接压下紧急停车钮即可强迫停机。 若压下红色紧急停车钮时必须复归原位，否则发电机将无法启动。 二、 自动切换控制  １、将控制开关切到自动 (AUTO) ，并配合电源自动切换开关（ATS）控 制开关亦须置于自动位置使用，当市电停止时，A·T·S 会将启动信号给予 发电机控制系统，发电机即会自动起动。 ２、当控制开关切到停止(STOP)，或仍保持在自动，但市电已恢复时 ATS  即送来停车信号，发电机即会自动停止。 注意：运转中的发电机，因故障 （过速度，高水温，低油压，等）而发生自动停机时，于排除故障后须将 故障复归钮压下才能准备重新起动。  06.01.04 运转前检查 一、 外观检查： 引擎外部是否有损，缺件，螺丝是否松动，发电机输出线或控制线是否 损伤松动。 二、 燃料系统： １、燃油量是否足够，配线配管是否有没有漏油或管件松动(等) ，排除燃 油系统中的空气。 ２、润滑系统：引擎润滑油是否足够？新引擎或大修后重装的引擎在最 初运转 50 小时 必须实施下列各项保养： A、引擎润滑油更换。 B、引擎滑油滤清器更换。 C、引擎柴油滤清器更换。 D、气门阀间隙的检查调整。 E、引擎外部螺丝的检查。 三、 冷却系统：冷却散热器的水量是否足够？添加防锈剂。 四、 蓄电池：蓄电池的电解液是否在正常液面？电压是否正确?接头有 无松动？ 五、 充电机是否正常运作？ 六、 排气系统：消音器有无破损、排气管按装是否牢固。 七、 机组四周不可存放易燃物及杂物。 八、 发电机室之通风是否良好。 九、 闲杂人等勿随意进入机房。 06.01.04 运转中请注意以下几点  １. AC电流表：表针指示是否正常，切换电流切换开关，量测各相序间之相 电流值，各相序间相差最好不要超过10%。 ２. AC电压表：表针指示的电压是否正常。 ３. 油压表指示的油压是否在正常范围。 ４. 充电表：指针是否在（＋）的方向。 ５. 水温表指示的水温是否在正常65℃ ~ 93℃范围。 ６. 转速表：引擎的转数是否适当。（ 60Hz 为 1800 rpm） ７. 发电机引擎有无异常的声音或振动。  06.01.04 压力单位对照 0℃时水柱 15℃时水柱 之高度 之高度 Bar Kg/cm2 Lb/in2 标准气压 mm in m Ft 1 1.0204 14.51 0.9869 750.55 29.55 10.213 33.51 0.98 1 14.22 0.9672 735.5 28.96 10.009 32.84 0.0689 0.07031 1 0.0680 51.71 2.036 0.7037 2.309 1.0133 1.0340 14.706 1 760.52 29.94 10.35 33.95 1.3324 1.3595 19.34 1.3149 1000 39.37 13.61 44.64 0.03384 0.03453 0.4912 0.03340 25.40 1 0.3456 1.134 0.09791 0.09991 1.421 0.09663 73.49 2.893 1 3.281 0.02984 0.03045 0.4331 0.02945 22.40 0.8819 0.3048 1 06.01.04 功率单位对照 英制马力 公制马力 日制马力 kw kgm/sec ft.lb/sec kcal/sec Btu/sec 1 1.0144 1.0001 0.7461 76.13 550.7 0.1782 0.7072 0.9858 1 0.9859 0.7355 75.05 542.8 0.1757 0.6972 0.9999 1.0143 1 0.7460 76.12 550.4 0.1782 0.7071 1.3403 1.3596 1.3405 1 102.04 738.1 0.2389 0.9479 0.01314 0.01332 0.01314 0.0098 1 7.230 0.002341 0.00929 0.001816 0.001842 0.001816 0.001355 0.1383 1 0.0003237 0.001284 5.611 5.692 5.612 4.186 427.2 3089 1 3.968 1.414 1.434 1.414 1.055 107.6 778.6 0.25200 1 06.01.04 UPS系统与发电机组的兼容性  随着Internet的发展，数据中心对大功率UPS和发电机的需求迅猛增 长，由此也产生了一些新问题。本文就UPS输入端功率因数和输入滤波器 对发电机的影响，进行理论分析和实际案例的说明，以阐明问题产生的原 因，进而找出解决的方法。 １发电机组和UPS之间的配合问题 不间断电源系统的制造商和用户很早就已经注意到发电机组和UPS之 间的配合问题，特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的 电压调节器、UPS的同步电路产生的不良影响非常明显。因此，UPS系统工 程师们设计了输入滤波器并把其应用到UPS中，成功地在UPS应用中控制了 电流谐波。这些滤波器对UPS与发电机组的兼容性起到了关键作用。 事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端最具 破坏性的电流谐波。输入滤波器的设计考虑了UPS电路固有的和在满载情 况下的最大可能的全部谐波畸变的百分比。大多数滤波器的另一个益处是 提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应用带来的另一个后果 是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗１％左右的UPS功率。输入滤 波器的设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡。 06.01.04 为了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改 进。滤波器效率的提高，从很大程度上取决于将IGBT （绝缘门级晶体管）技术应 用到UPS设计中。IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可 以吸收某些电流谐波，同时吸收很小一部分有功功率。总之，滤波器中感性因素 对容性因素的比率降低了，UPS的体积变小了，效率提高了。在UPS领域的事情好 像得以解决了，然而新问题#0;#0;与发电机的兼容性又出现了，替代了老问题 。 ２功率因数的问题 通常，人们把注意力放在UPS满载或接近满载情况下的工作状态。绝大多数工 程师都能表述满载情况下的UPS工作特性，特别是输入滤波器的特性，然而很少有 人对滤波器在空载或接近空载时的状况感兴趣。毕竟UPS及其电气系统在轻载状态 下的电流谐波影响很小。然而，UPS空载时的工作参数，特别是输入功率因数对于 UPS与发电机的兼容性相当重要。 最新设计的输入滤波器，在减少电流谐波及提高满载情况下的功率因数方面 有了较好的效果。但是在空载或很小负载情况下却衍生出一个电容性超前的极低 的功率因数，特别是那些为了满足5％最大电流失真度的滤波器。一般情况下，当 负载低于25％时大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低。尽管如 此，输入功率因数却很少会低于30％，有些新的系统甚至已达到空载功率因数低 于2％，接近于理想的容性负载。 这种情况不影响UPS输出和关键负载，市电变压器和输配电系统也不受影响。 但发电机就不同了，有经验的发电机工程师知道：发电机带大容性负载时工作会 不正常，当接入较低功率因数负载，典型的低于15％～20％容性时，由于系统失 调，可能导致发电机停机。在市电停电后出现这种停机应急发电机系统带动UPS 系统负载将造成灾难性事故。由于下述两种原因停机给关键负载带来危险：第一 06.01.04 ，发电机需要手动重启，并且必须在UPS电池放电结束  前；第二，在停机前发电机可能引起系统的过压，它可能损坏电话设备、火警系 统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕的是，在事故发生后，很难区分责任，找出问 题所在并予以纠正。UPS厂商说UPS系统测试完好，并指出其它地方相同的设备没 有发生类似问题。发电机厂商说是负载的问题，无法调整发电机来解决问题。同 时，用户工程师则说明他的规格要求，希望两个厂商相互兼容。要了解为何会发 生事故及如何避免（或如何在关键应用中找出解决方案），首先需要了解发电机 与负载的工作关系。 ２.1发电机与负载 发电机依靠电压调节器控制输出电压。电压调节器检测三相输出电压，以其 平均值与要求的电压值相比较。调节器从发电机内部的辅助电源取得能量，通常 是与主发电机同轴的小发电机，传送ＤC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈 电流上升或下降，控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势EＭＦ的大小。 定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压。 发电机定子线圈的内阻以Z表示，包括感性和阻性部分；由转子励磁线圈控制 的发电机电动势用交流电压源以E表示。假设负载是纯感性的，在向量图中电流 滞后电压U正好90°电相位角。如果负载是纯阻性的，U和 的矢量将重合或同相。 实际上多数负载介于纯阻性和纯感性之间。电流通过定子线圈引起的电压降用电 压矢量I×Z表示。它实际上是两个较小的电压矢量之和，与 同相的电阻压降和超前 90°的电感压降。在本例中，它恰好与U同相。因为电动势必须等于发电机内阻的 电压降和输出电压之和，即矢量E＝U和I×Z的矢量和。电压调节器改变E可以有效 地控制电压U。  现在考虑用纯容性负载代替纯感性负载时，发电机的内部情况会发生什么变 化。这时的电流和感性负载时正好相反。电流 现在超前电压矢量U，内阻电压降 矢量I×Z，也正好反相。则U和I×Z的矢量和小于U。 06.01.04 由于和感性负载时相同的电动势E在容性负载时产生了较高的  发电机输出电压Ｕ，所以电压调节器必须明显地减小旋转磁场。实际上，电压调节器可 能没有足够的范围来完全调节输出电压。所有发电机的转子在一个方向连续励磁含有永 久磁场，即使电压调节器全关，转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压，这种 现象称为自激。自激的结果是过压或者是电压调节器关机，发电机的监控系统则认为 是电压调节器故障（即失励）。这任一种情况都会引起发电机停机。发电机输出端所 接的负载，可能是独立的，也可能是并联的，决定于自动切换柜工作的定时和设置。在 某些应用中，停电时UPS系统是发电机接入的第一个负载。在其它情况下，UPS和机械 负载同时接入。机械负载通常有启动接触器，停电后重新闭合需要一定时间，补偿UPS 输入滤波电容器的感性电动机负载要有延时。UPS本身有一段时间称为“软启动”周期， 将负载从电池转向发电机，使其输入功率因数提高。然而，UPS的输入滤波器并不参与 软启动过程，他们连接在UPS的输入端是UPS的一部分，因此，在某些情况下，停电时 首先接到发电机输出端的主要负载是UPS的输入滤波器，它们是高容性的（有时是纯容 性的）。 解决这一问题的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现，大致如下 ： 安装自动切换柜，使电动机负载先于UPS接入。某些切换柜可能不能实现这种方法 。另外，在维护时，工厂工程师可能需要单独调试UPS和发电机。 增加一个永久性反应电抗来补偿容性负载，通常使用并联缠绕电抗器，接在E-G或 发电机输出并联板上。这是很容易实现的，而且成本较低。但是无论在高负载还是在低 负载的情况下，电抗器总是在吸收电流并影响负载功率因数。而且不论UPS的数量多少 ，电抗器的数量总是固定的。 在每一台UPS中加装感性电抗器，正好补偿UPS的容抗。在低负载情况下由接触器 （选件）控制电抗器的投入。此方法电抗器较精确，但数量较大且安装和控制的成本高 06.01.04 。 在滤波电容前安装接触器，在低负载时断开。由于接触器的时  时间必须精确，控制比较复杂，只能在工厂安装。 哪一种方法是最佳的，要根据现场的情况和设备的性能来确定。 2.2共振问题 电容自激问题可能被其他电气状态所加重或掩盖，如串联共振。当发电机的感 抗的欧姆值和输入滤波器容抗的欧姆值相互拉近，并且系统的电阻值较小时将产生 振荡，电压可能超出电力系统的额定值。新近设计的UPS系统实质上为100％的电 容性输入阻抗。一台500kVA的UPS可能有150kvar的电容和接近于0的功率因数。并 联电感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的常规部件，这些部件都是感性的。 事实上他们和滤波器的电容一起使UPS总体表现为容性，可能在UPS内部已经存在 一些振荡。加上连到UPS的输电线的电容特性，整个系统的复杂性大为提高，超出 了一般工程师所能分析的范围。 近来在关键应用中两个附加因素使得这些问题更普遍。首先，根据用户高可靠 数据处理的要求，计算机设备厂商在其设备中更多地提供冗余电源输入。现在典型 的计算机柜都带有两个或更多电源线。其次，设备经理要求系统支持在线维护，他 们希望在UPS关机维护时关键负载也有保护。这两个因素使得典型数据中心UPS的 安装数量增加，每台UPS的负载容量减少。但是发电机的增加没有与UPS保持一致 。在设备经理的眼中发电机通常是备用的，容易安排维护。另外在一些大的项目中 资金压力限制昂贵的大功率发电机组的数量。结果是每台发电机带更多的UPS，这 是一个令UPS厂商高兴发电机厂商烦恼的趋势。 对自激和振荡的最佳防卫是物理学的基本知识。工程师应仔细地确定UPS系统 在所有负载条件下的功率因数特性。UPS设备安装后，业主应坚持全面的测试，在 调试验收时仔细测量整个系统的工作参数。当发现问题时，最佳的方案是成立由厂 商、工程师、承包商和业主组成的项目小组，对系统进行完全测试并找出解决办法 。  06.01.04 ３典型案例 以下是一个UPS和发电机兼容性问题的案例，一个在线服务供应商的新建数据中 心在调试运行时发生的。它表明厂商、工程师和用户如何发现并解决问题的。 现场装有3套MGE UPS 3000kVA系统，每一套由4台75 kVA IGBT调宽调频模块 组成，可扩展到6台。模块的设计负载率是65％，UPS模块配有输入隔离变压器和最 大5％输入电流谐波滤波器。所有的模块分别连到两组发电机并联总线 kW的发电机，可以扩展到6台。每台发电机都配有电子调压器。每条并联总 线的电源转换计划是，在第一批负载接入前，等待两台发电机并联。第一批负载包 含每套系统中的一台UPS和部分空调负载。随着后续发电机的并入，与第一批相同的 负载随后加入。在故障模式测试中操作员发现，带第一批负载的两台发电机中有一 台故障时，另一台将出现过压报警并于2s后关机。但是第一批负载远低于一台发电机 的容量，因为此时UPS的负载很轻。随即安排了进一步的测试，以确定UPS对单台发 电机的影响。因为首先怀疑的是UPS的输入环节对调压器的干扰，因此测试的UPS不 带负载，或UPS的逆变器关闭。测试装置包括直流电压和电流表，直接监测场激励线 圈，因为这些参数由调压器控制，可以立即反映出调压器的动作。同时用发电机本 身的仪表监测负载的功率（Ｗ）、电流电压（VA）、乏（var）。 首先用纯阻性负载进行测试以建立基准。它表明随着负载增加励磁电流和电压 上升，如我们所预期。较大的负载电流在发电机内阻Z上产生较大的压降I×Z，必须 克服它以保持输出电压U稳定。接着测试UPS对发电机的影响，每次增加一台。UPS 不带负载，观察UPS整流器软启动过程。测试结果很明显调压器的动作和纯阻性负载 时相反。接入两台UPS后，调压器已接近允许范围的边缘，再加一台使得发电机2s后 进入过载状态。 06.01.04 请注意单台750kVA UPS对应的负载值。它造成发电机关机实质上却没有真实负载， 每台UPS接近230kvar的容抗使得功率因数为０。 由工程师、业主、承包商、供货商和厂商组成的项目小组，在考虑了所有的可 能性后，选择了在每个容性负载上安装反应电抗器的方案。根据前面测试的数据， 厂商为每台UPS设计了200kvar并联电抗器，并由接触器控制，承包商在现场将其与 UPS的输入滤波器并联安装，工程师设计了外部控制电路，它测发电机的负载，仅当 UPS由发电机供电且发电机的总kW负载低于一个（可调）设定值时，才允许电抗器 接入。项目小组用修改后的UPS接入一台发电机重新测试。 这时电容的影响依然存在，电抗器只能平衡部分而不是全部电容。因此，随着 UPS的增加，励磁电流慢慢减少，然而这并不会造成问题。因为６台UPS已超出一台 发电机的容量，而调压器依然正常并控制着输出电压。  06.01.04 发电机励磁系统的演变 同步发电机是把机械能转换为交流电能的转换设备。自备电站 过去的油机发电机组同步发电机的励磁，广泛采用直流发电机提供 励磁电流来发电的。这种励磁方式，由于应用直流发电机，存在交 流电变为直流电通过整流子进行变换，而励磁电流又通过同步发电 机的铜环和炭刷向励磁绕组提供，因此，对维护和保证安全运行方 面都带来了很多问题。为了改进这种励磁方式。60年代主要发展了 带静止硅整流器的自励恒压的同步发电机，这种发电机依然存在炭 刷和

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