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从设计细节入手对柴油发电机组机械部分进行不断优化

作者:中威网络部 来源:本站 发表时间:2020-6-10 17:22:31 查看:
在供配电系统设计规范中将电力负荷分为一、三级。其中,一级负荷要求由两个电源供电;一级负荷中特别重要的负荷除要求由两个电源供电外,还要求增设应急电源,这是应急电源的强制性设置要求。另外,还有出于经济性、政治性等因素的考虑而设置备用电源,用以防止因正常电源的断电而引起的数据资料损失或造成政治形象等的不良影响。基于以上情况柴油发电机组作为应急备用电源的一种应用于许多工程中。以下简单介绍几点专业在设计柴油发电机时的相关内容。

1先进的机械设计
采用CAD计算机辅助设计、CAE计算机辅助工程、CAM计算机辅助制造等先进手段对柴油发电机组进行机械设计,并结合先进的实验手段对设计方案进行缤密的校核。从设计的细节入手实现了对柴油发电机组机械部分进行不断的优化,使柴油发电机机组的稳定性等得到进一步提高。

2柴油发电机容量的选择
一般在方案或初步设计阶段,我们没有办法知道具体的负载情况,这时,柴油发电机组的容量按配电变压器总容量的10%、 20%考虑,这在规范和专业的技术措施中都有说明。在施工图设计阶段,我们确定所需柴油发电机组的容量时,首先要确定柴发所带的负载类型,柴油发电机使用的情况,即柴油发电机是作为纯备用负荷使用,还是还需正常负荷在市电断电时也使用柴油发电机作为正常负荷的供电电源。这里前一点所说的备用负荷是指柴油发电机使用项目中由于消防要求、供电保障性要求所必须要求设置备用电源的负荷。供电负荷的确定是考虑到供电的可靠性、经济性等多种因素,在权衡利弊后得出的一个合理的方案。当一个项目的供电负荷确定后,才可以进一步确定柴发机组的容量。

3发电机组与供配电系统的设计
根据柴油发电机组的台数,所带负载的性质、功能及供电要求,采用柴油发电机组作为备用电源的供电系统有许多种。目前实际应用中常用的典型的供电系统有:发电机组直接为普通负载供电;多台发电机组并联为普通负载供电;单机组作为备用电源与市电分别给负载供电;多台机组、多个转换开关分别对负载供电;作为常用电源中的中、高压简单发电机使用的配电系统;多台发电机与市电电源采用母联或并联向负载供电的中高压系统;低压发电机采用升压变压器后向低压或中压配电系统供电等。具体采用什么样的供电方式应当根据当地电网的供电情况,结合负载使用的实际情况而定。其中单机组作为备用电源与市电分别给负载供电,多台机组、多个转换开关分别对负载供电更是许多工程中常用的低压供电配电系统。当确定的柴油发电机组容量较大,一般不小于8 kW时,宜设置两台同容量的柴油发电机组,这两台机组可分别带起部分负载,也可并机使用向所有负载供电。同时,设置两台柴油发电机组也可互为备用,当一台出现故障或需定期维修时,可先用另一台作为备用电源,向部分需要最优先或强制必须保障的负荷供电。一般柴油发电机组是不允许与市网并列运行的。主要是考虑如果柴发机组发生故障,将有可能波及到市网,从而扩大了故障影响面。所以,通常采用连锁来使用柴发与市电,以防止二者并列运行。
柴油发电机组的启动方式及要求也要根据所带负载的性质及供电方案确定。机组的控制柜等一般由厂家成套提供。由于柴油发电机组的启动一般采用电启动,需要充电机、蓄电池等启动设备所必须的市电电源,所以,柴油发电机房也是需要设置市电电源的。在使用柴油发电机组作为应急备用时,当正常电源即市电发生故障停电时,市电一柴发机组转换控制系统发出信号启动柴发机组;当市电恢复时,控制系统发出信号,柴油发电机组停机,恢复正常市电供电。无论转换市电一柴发机组转换控制系统核心采用PLC控制还是采用集成控制单元控制,一般都要求具有过负荷和短路保护等保护功能。当柴油发电机组容量不足时,能够卸掉次要负荷,当市电恢复正常时能够恢复被卸掉的负荷。

4柴油发电机组机房的选址
一般柴油发电机房宜设置在用电负荷中心,这样可以避免因线路过长而增加的电缆投资,以及为保证供电电压质量而增加的投资。柴油发电机房位置的选择还应考虑柴油发电机组运行过程中多方面因素:一方面是保证机组本身的运行环境,即机组运行中的通风、排风、排烟。这里我们仅考虑燃烧柴油作为燃料,因为就目前市场上大部分工程都是采用柴油作为燃料,燃料的供应及储存也是机房设置需要考虑的因素。柴油发电机组在运行过程中,由于柴油的燃烧会产生大量的烟,同时柴发机组本身运行产生气体和热量,这些烟、气和热量不仅不利于柴发机组本身的运行,也给人活动的场所造成了环境污染。所以,柴发机房选择位置时需考虑能很好的将这些烟、气和热量排送到远离室内和人员进出口的位置,并同时能给机房引人新风,形成良好的散热、通风环境。另一方面柴油发电机组运行时会振动并产生噪声,这就要求机房在选址时考虑振动及噪声对所在环境的影响,必要时应采取合理的减振及降噪的措施。综合以上需要考虑的因素,一般条件允许时,可将柴发机房设于项目附近的室外,并背离出入口,人员密集的地方。当条件不允许时,现在许多项目也都设于地下层,通过有效的通风、排风、排烟以及减振、降噪等措施,也运行良好,并取得较好的经济效益。

5柴油发电底座的优化设计
柴油发电机组底座是柴油发电机组的关键部件,它的设计水平和加工精度直接影响到机组的使用性能、振动、噪声、可靠性和寿命。柴油发电机机组底座的加工水平只能确保机组静止时的柴油机和柴油发电机的同轴度。然而机组运行过程中、吊装过程中机组底座的变形对同轴度的影响就需要从底座设计的角度去校核。在确保机组底座材料质量的前提下,结合丈量的实验数据,建立了机组底座的校核计算模型,采用限元计篡分析机组底座在各种状态下关键部位的应力分布情况。在有限元仿真的基础上,对底座结构进行相应的优化设计,每一次改进都使得底座能够更加牢固可靠。针对底座优化设计的另一个方面就是机组减振系统的设计。机组的减振对降低机房内和机房外噪声有車要影响:机组的减振性能直接关系到机组基础的动载荷大小,同时关系到机组组件的振动强度。性能卓越的机组减振效果将有利于降噪和提高机组的使用寿命。
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