发电机组设计手册.docx
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1、一、概述1、本设计手册范围本手册适用于沃尔奔达(VeryPower)柴油发电机组 的安装指南。在设计和安装柴油发电机组之前,请仔细阅读本手册,详细了解设备情况,只有正确的安装并维护保养设备,才能够保证设备安全有效地运转。机组运行的故障和意外伤害,多数情况是由于没有遵循设备的精心整理应紧张时的电力需求。在电力资源相对充足的情况下柴油发电机组一般作为备用电源。2、机组功率选择2.1 功率的定义和匹配沃尔奔达发电机组功率定义遵循 ISO8528 标准,柴油发电机组的输出功率受周围环境的限制,沃尔奔达发 电机组标定的功率是在“标准状态”下的输出功率。标准状态:环境温度 0 40,大气压力海拔 1000
2、m安装规范而产生的。本手册的内容包括机组的选型、基础设计、排风和冷却系统、燃油系统、启动系统、电气系统、噪声控制 系统、机房尺寸建议及相关法律法规。本手册内容编入 环保安装,符合国家环境法规要求。2、安装规范业主在购买、安装沃尔奔达柴油发电机组前应该注意:2.1 机房建筑应获得批准;2.2 机组的功率符合环保要求;2.3 对以下方面做出控制,符合相应规范: 机房燃油符合消防规范( GB50045-95)机组噪声符合环境噪声标准( GB3096-2008) 尾气排放符合大气污染物排放标准(DB44-27-2001)电气安装符合国家电气安装规范(GB50055-93/JGT16-92 )二、发电机
3、组选型1、概述柴油发电机组一般分为主用和备用。为了缓解全国用电紧张状况,一些工厂及生产企业将柴油发电机组作 为主用电源,以应对电力系统停电或错峰供电等电力供以下。常用功率(额定功率):发电机组在此标定功率下可 连续运行 12 小时,并允许有 1 小时的 10%过载能力。备用功率:发电机组年运行时间不大于 500 小时;备用功率连续运行时间不超过 1 小时;年平功率不超过标定功率的 70%;无过载能力。发电机组功率匹配:发电机组在额定功率 80% 90%负载下运行,发电机组磨损及燃油的经济性将达到最优状 态,获得最佳的经济特性。2.2 选择机组时考虑因素a.负载总容量b.用电设备瞬间电压/频率波
4、动允许值c.用电设备稳态电压/频率波动允许值d.可允许的谐波含量e.机房的通风、排烟状况f.负载特性(如非线性负载,用电设备单机最大容量)2.3 功率折损当周围的环境比上述的“标准状态”更恶劣时,发电机组的功率会有一定的折损,要进行功率修正。3、负载对机组的影响精心整理突加较大负载及大功率异步电动机的起动对发电机组影响较大,发电机组在突加负载后必须有足够的恢复 频率能力。沃尔奔达发电机组所有机型对首次突加 60%额定功 率已经过多次实践证实;对于首次突加负载超过 60%额定功率时,请咨询沃尔奔达新能源股份有限公司技术开发中心。大功率异步电动机的起动会有超过电动机额定电流5 7 倍以上的起动电流
5、,对发电机组的冲击很大,如果在发电机组选型时没有正确的计算,可能会造成电动机无 法起动。机组选型时需根据电动机起动情况预留足够的 余量。(1) 计算设备总负荷,根据实际情况选择需要系数 Kx(一般取 0.85-0.95),cosm-电动机的起动功率因数,一般取 0.4; K-电动机的起动倍数;C-全压起动 C=l.0,Y起动 C=0.67,自耦变压器起动 50抽头 C=0.25,65抽头C=0.42,80抽头 C=0.64。(3) 按起动电动机时母线容许电压降计算发电机功率:P=PnKCXd(1E-1)(kW)式中:Pn-造成母线压降最大的电动机或成组起动电动 机组的容量(kW)K-电动机的起
6、动电流倍数;C-全压起动 C=l.0,Y起动 C=0.67,自耦变压器起动 50抽头 C=0.25,65抽头 C=0.42, 80抽头 C=0.64。计算容量 P =KxPj,柴油发电机组的功率按下式计算:Xd-发电机的暂态电抗,一般取 0.25;P=kP j式中:P-柴油发电机组的功率 kW;P -负荷设备的计算功率 kW;jP -总负荷功率 kW;-发电机并联运行不均匀系数一般取 0.9,单台取 1;k-可靠系数,一般取 1.1。(2) 按最大的单台电动机或成组电动机起动的需要,计算发电机组功率:E-母线允许的瞬时电压降,有电梯时取 0.20, 无电梯时取 0.25。工程实例:以某工程为例
7、,该工程建筑面积 10000m2, 12 层,为二类高层,保安性负荷主要为消防负荷,其容 量为 191kW,最大一台电动机为喷淋泵 37kW,采用自耦降压 80抽头降压起动。(1)按计算设备总负荷计算P=kP =1.11911=210.1kWj(2)按最大的单台电动机起动的需要计算P=(P-Pm)+PmKCcosm(kW)P=(P-Pm)+PmKCcosm式中:Pm-功率最大的电动机或成组电动机的功率(kW); -总负荷的计算效率,一般取 0.85;=(191-37)0.85+3760.640.4=238kW。(3) 按起动电动机时发电母线允许电压降计算:精心整理P=PnKCXd(1E-1)=
8、3760.640.25(1 0.20-1)=142.08kW根据以上计算,以计算值中最大的功率进行选型, 应选择一台238kW 的发电机组,因此可选一台功率相近的 250kW 机组。4、控制系统的选择(1) CP620-MRS10 自动控制箱组成:控制器件:MRS10 控制器(LCD 液晶显示屏),急停按钮。屏内元器件:蓄电池浮充电器,熔断器,继电器等。操作功能:本地机组运行起动/停止,急停。远程机组运行起动/停机,可编程输入/输出接口。远程计算机读取参数,机组运行起动/停机(加装专用软件,线路)。显示功能:三相交流电压、电流、频率、机油压力、水温、运行时间、蓄电池电压、发动机转速。报警功能:
9、高压/低压、低油位、高水温、蓄电池电 压低、低/超速度、紧急停机、停机失败,公共报警开关 输出。(2) CP680-IGNT 自动控制箱组成:控制器件:IGNT 控制器(LCD 液晶显示屏),急停按钮。屏内元器件:蓄电池浮充电器,熔断器,继电器等。操作功能:本地机组运行起动/停止,急停。远程机组运行起动/停机。并网运行,可编程输入/输出接口。RS232/485 接口, 开放的 Modbus 协议,实现遥控,遥信,遥测三遥功能,实现远程读取参数,机组运行起动/停机等功能(加装专 用软件,线路)。显示功能:三相电压、三相电流、转速、频率、水温、油压、有功功率、无功功率、功率因素、视在功率、 运行时
10、间、起动次数、下次检修时间、蓄电池电压、有功、无功电度表、及发电机电压、频率、相位差等同步参数。报警功能:低油压、高水温、超速、超频、起动失败、过流、电压过高或过低、电压不平衡、电流不平衡、 逆功率保护停机,公共报警开关输出。a. 全自动并机,自动按设定的比例实现有功和无功负载的无差分配,自动根据负载大小投入和解列机组。b. 实现多台机组备用时供电不间断负载转移。c. 机组并机起动优先顺序可在面板上修改或在计算机上修改。d. 机组之间通过 CAN 总线进行通讯。e. 控制器具有可编程输入/输出接口,实现更多功 能。根据用户需要可方便扩展并机机组,最多可达 32 台。(3)CP630CP660
11、功能概述略,各型控制器对比见下表。精心整理CP620CP630CP660CP680说明CP620自启动可电脑监控液晶显示、中文界面(按订购时保护功能报警功能通信接口采用科迈 MRS10CP630自启动可电脑监控,可液晶显示、中文界面(按订购时保护功能报警功能RS232 通信接口采用开放的采用科迈 MRS10CP660自启动可电脑监控,可液晶显示、中文界面(按订购时保护功能报警功能提供 ATS 干接点RS232 通信接口采用开放的采用科迈 AMF25CP680自启动可电脑监控,可液晶显示、中文界面(按订购时保护功能报警功能可实现手动/自RS232 通信接口采用开放的采用科迈控制箱型号液晶显示三相
12、电压三相电流当中线电流频率市电显转速示水温油压功电池电压能油位有功功率无功功率视在功率功率因素运行时间输入输出状态历史记录有功电度表无功电度表启动次数显示日期/时间中英文切换传感器曲线 下次维修时间运行时间密码保护保油压护水温功高电压能低电压超速 低速电池高电压电池低电压过载保护 短路保护中线电流报警电流不平衡 怠速充电失败手动设定设电脑设定置传感器曲线设定预留可编程接点面板控制启停控远程控制启停制电脑控制启停方电脑读取状态式提供 MODBUS 开调制解调器拨号断电时,发电机组自动起动,提供电源,经过自动转换系统(ATS),将负载切换到发电机组上, 由发电机组供 电。当市电5、自动转换系统恢复
13、后,自动将负载转换至市电供给,切断发电机组供电,同时发电机组卸载冷却运行 3 5 分钟后自动停机。ATS 控制柜的主要功能:ATS 的基本功能是:当主电源(市电)故障时,ATS 经过 0 10 秒延时自动把负载切换至备用电源(发电机组)端;当市电恢复后,ATS经过 0 10 秒延时自动把负载切换至市电端。ATS 柜的切换延时,保证切换前市电或发电机组各项电参数的稳定性。ATS 控制柜具有手动和自动切换电源的功能。ATS 具有市电优先的功能,即在发电机组供电状态,只要市电恢复正常,立刻切换至市电供电。ATS 检测到市电故障信号时,能及时发出自起动控制信号到,机组自启动,准备供电。ATS 具有机械
14、联锁和电气联锁,确保切换的准确和安全;同时 ATS 具有缺相保护的功能。ATS+MCCB 可使 ATS 柜增加短路、过载保护功能。ATS 控制柜由以下器件组成:a. 核心部件:自动电源转换开关(SKT 或SOCOMEC 等)。b. 控制器。c. 自启动电路、联锁电路和速熔保护电路。d. 手动操作部件和面板信号指示灯及其外围电路。按其核心切换开关的品牌来分,ATS 柜主要有:a. 法国 SOCOMEC 四极自动电源转换柜;b. 国有爱斯凯 SKT 四极自动电源转换柜;c. ATS 规格的选用主要考虑用电负荷的匹配。ATS 转换6、全自动并机、并网系统为了提高供电的经济性和可靠性,或者需要增容时,
15、需要采用多台机组并联运行方式。并机系统主要功能:a. 同步并机准确,无冲击,并机时间短(少于 5 秒)。b. 根据负载需要待并机组自动并机或解列,使运行更为经济。c. 多台机组并机工作时,负载分配差值小于 5%,保证了机组运行的可靠性。d. 配合机组自启动控制箱,在自动模式下实现市电故障时自动起动和投入,自动并机; 市电恢复后自动解列和停机。智能并机并网系统:e. 智能并机系统采用带并机并网功能的控制器 CP680-IGNT。IGNT 发电机组控制系统为欧洲科迈公司生产,适用于单台、多台后备并网发电机组。这个组合式模块让使用者能升级到最适合的方案,适应不同客户要求。可内置同步器、负载分配器、市
16、电及发电机保护功能,实现发电机组自动或手动起动、并机、与市电并网等功能。7、静音机组低噪音箱式发电机组为我公司自主设计的电源产品,总体结构紧凑,美观大方,采用组合箱体;回流式风道;高性能耐老化阻燃型隔音、吸音材料;内置式阻抗复合式消声器; 有效抑制噪音,噪音可降至 75dBA 以下。结构特点:a. 采用进口发动机、发电机,优良的减震器,具有卓越的防音性能:b. 标准集装箱式防音箱,优质的板材及喷涂工艺,耐腐蚀,防锈能力强。c. 数字化技术,微处理制控制器,加油、加水口人性化设计,操作便捷。d. 每一台机组都严格的检测,完全满足不同环境使用。防音箱8、特种车类机组8.1 电源车电源车是我公司自主
17、研发的移动电源设 备,具有应急反应迅速、机动性强、使用快捷、操作方便、稳定可靠、设施齐全、环保等显着特点。选用世界知名品牌发动机,并优化降噪、重心合理布置,采用单元化、标准化设计,车厢采用客车工艺,电源车具有无外电源起动功能。环境适用性强,外型美观大方,提供快速、可靠的电源,是城市应急机制中的核心硬件设备之一。a. 可选发电机组系列:沃尔沃、大宇、康明斯等。b. 可选的汽车底盘:解放、东风、庆铃、江铃、依维柯、重汽等。电源车8.2 拖车及半挂车低噪声拖车移动发电机组系列有多种结 构和功能,有手推式、三轮、四轮、汽车电站、拖车电站、移动低噪声电站、移动集装箱电站、电力工程车等。结构特点:牵引:采
18、用活动式挂钩,360转盘、转向灵活、确保行驶中的安全。制动:具有可靠的气刹接口和手摇式刹车系统,确保行驶中的安全性。支撑:为保证电源车操作时的稳定性,配有 4 只机械或液压支撑装置。防音:拖车的车箱、车门等全部用双层结构,应用吸音板消声;排气管用保温棉包裹, 噪声在 75dB(A)以下。拖车 半挂车三、发电机组机房的设计及布置1、概述发电机组的机房必须经过设计以满足消防法规及其它适用的规定。机房的设计及布置,必须满足以下条件:a. 总使用面积及局限性;b. 噪声的限制(城市区域环境噪声标准 或工业企业厂噪声标准)及相关规定要求;c. 机房通道、机组运输安装的可行性; c.服务车辆的可到达性;d
19、. 通风散热条件; 安装注意:a. 根据相应的法律法规,机房内应有足量的新鲜空气。机房位置确认需注意的事项:b. 根据机房内需容纳的设备,确认机房需要的总使用面积及局限性,发电机组、冷却系统、排烟系统、日用油箱、发电机组相关的电器设备柜,对噪音的限制要求,即是否需要机房消声环保工程。2、基础设计基本原则2.1 基础作用正确合理的基础是确保机组的可靠性和发挥机组优良性能的保证,设计基础有如下作用:a. 支撑发电机组的全部重量;b. 保证机组和辅助设备间的安装位置; c.将发电机组的振动与周围结构隔离; d.利于机组防潮防湿;e.分散基础的受力面积;2.2 基础设计原理a. 基础不能和建筑物的地基
20、相连; b.基础深度和宽度应满足要求;c. 基础要牢固,机组安装后应保持水平无倾斜,能支撑机组重量和机组运行产生的冲击力;d. 基础不能产生任何方向的位移,保证机组起动时无强烈振动;e. 便于机组操作检修;f. 噪声和振动控制:吸声、隔音、消声、隔振、阻尼和个人防护;2.3 机组安装在混凝土地板上当发电机组安装到混凝土地板上时,应该在地板上浇筑一个混凝土基座,基座采用钢筋混凝土结构,并经过 28 天 173kPa 以上压力测试合格,混凝土平台应高出周围地面至少100mm,沿机组底座每边至少扩展 100mm。2.4 机组安装在隔离振动基础上当周围环境对振动或噪声有较高要求时, 发电机组应安装在专
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