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关于柴油发电机组的探讨
一、发电机组主要参数
当前,性能优良的柴油发电机是一个功能完善、功率容量范围大、对环境和场地条件要求低、安装使用方便的小型发电设备。其使用相对广泛,输出容量从数KVA到数兆VA。柴油发电机组主体主要由发动机、发电机和控制系统三部分组成。其中与现代柴油发电机组配套的同步交流发电机由于性能及结构的特点，普遍采用自励恒压型,通常选用自激式同步交流发电机和PMG永磁式激励式同步交流发电机。发电机组包括以下几项主要性能参数。
电压调整率：在负载功率因数为0.8-1、负载空载至满载变化、从冷机到满机及转速下跌4.5%以内等情况下,电压调整率可以控制在±1%以内。
频率调整率：负载从0-范围内变化,频率稳定不变。
随机频率波动：负载处于0-功率之间任何值,随机频率波动率 值±0.25%。
电压波形：电路开路空载, 总波形畸变1.5%,只相平衡负载 总波形畸变5%。
金融业机房一般采用“市电——发电机——UPS”并机系统组成的供电系统。系统中,发电机的负载主要包括UPS、机房专用空调、应急照明、消防电梯等,这些负载启动或运行时都会对发电机产生振荡和干扰。尽管在组成“市电——发电机——UPS”供电系统时,发电机的负载量在其额定输出容量范围内，但在实际情况中，市电中断而发电机投人运行过程中却经常发生工作不稳定，产生多种使“发电机——UPS”系统不能正常工作的现象。
1、负载反馈的波动电压造成发电机输出电压稳定度较差，常出现发电机组输出电压振荡现象。UPS整流器允许的输人电压范围一般在±15%巧或更宽,发电机的输出电压不稳定对其影响较小。
2、UPS整流器的输人谐波造成多个过零点。
3、发电机的频率（转速）振荡一般情况下，频率振荡比电压、电流振荡范围小，但影响比较大，导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内，由于负载有规律地忽大忽小，造成发电机组工作也忽强忽弱，加剧机组振动，加速机械磨损,甚至引起机件严重损坏。频率振荡明显的特征之一，即柴油机工作噪声有规律地忽大忽小，因此必须引起高度重视。
4、工作不正常空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生±Hz频率漂移,造成UPS频繁切换。当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时，UPS由蓄电池供电,而发电机在无UPS负载时恢复正常，随即UPS又自动投人，这样交错进行。频率漂移会对UPS正常运行产生两方面影响。一方面是不能旁路，另一方面是电池寿命缩短。
二、发电机运行不稳定原因分析
在“市电——发电机——UPS”供电系统中，UPS电路结构决定了其输人非线性的特性。典型的是传统双变换在线式UPS，由于其输人端AC/DC变换器是整流滤波电路，它的输入电流是脉动电流，不仅输入功率因数低（0.7一0.8），还包括大量的高次谐波电流（30%一40%）。低输人功率因数和谐波电流都会通过发电机定子线圈的感性内阻，由于发电机组定子线圈内阻大于电力变压器的短路阻抗，因此发电机更易受到非线性负载的影响,即在同样的负载电流波形失真度（THDI）情况下，其电压波形失真度（THDI）大于变压器。同时的谐波电流使发电机损耗明显增大（磁滞损耗正比于电流频率,涡流损耗比于电流频率的平方及导线的电流趋肤效应），并使得发电机的输出电压波形失真度明显增大，严重影响发电机的正常工作。
此外，负载的阶跃变化、UPS前端滤波器提供的容性电流都是造成发电机组不能正常工作的主要原因。
三、发电机组的使用与维护
为确保发电机组的运行,日常运行维护和快速的故障排除至关重要。根据发电机组的不同,维护和检修的内容、步骤、方法有所区别，一般应按照发电机组保养要求和本单位制定的维护计划进行。
(1)定期检查项目定期测量发电机电池组的电压及内阻情况,并进行记录定期检查空气过滤器、冷却液位、驱动皮带、排烟系统、燃油液位、机油液位、各种控制器及工作环境等情况。
(2)须按照发电机组保养要求及时更换机油、三滤、启动电池及冷却液。
(3)定期由供应商对发电机组进行检测,并出具报上口
(4)定期(至少一个季度一次)进行发电机组空载、带载测试。
针对柴油发电机组出现的故障，应该有步骤有目的地进行检查与分析，切不可盲目检查，胡乱拆卸。应根据故障的异常征兆、迹象、响声、出现时机、变化规律来寻找故障产生的部位，从原理与结构层面进行细致的分析推理，做出正确判断来寻找产生故障原因。查找故障时,应从简到繁、由表及里,按系统部位分段分步骤进行。
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柴油发电机组总体性能说明
柴油发电机组所配置之交流发电机全部为无刷自励式NEWAGE（史丹福）发电机，这样可免除对滑环和电刷的保养，又可使其工作可靠性更好，使用性能更优越，同时，NEWAGE良好的绝缘性能和较高的防护等级确保了机组长时间无故障使用。交流发电机的定子铁芯是用绝缘处理的矽钢片叠压而成为一个极其坚固的铁芯，柴油发电机组能够承受较大的振动和负载冲击，交流发电机的转子系统包括转动磁场系统，励磁转子/旋转整流系统和冷却风扇等。转子是机械加式成楔形并支撑在绕线端，这样使其超速可高达2250rpm而不会损坏，整个转子系统为动态平衡以保证其无振运转。一根高精度机械加工的轴穿过交流发电机的转子系统。
在转子系统驱动端是铝铸的离心式风扇，把冷空气抽到通过在非驱动端的百页窗然后从驱动端相似的百页窗式的罩排出，绝缘测试：在安装好发电机后，应首先检查线圈的阻值，此时自动稳压器应断开，放置二极管可以临时用电线短接，或者先断开，所有的控制线路都要断开。拆开中点和地之间的导线，用一个500V兆欧表或同类仪表测量从终端到地的阻抗，柴油发电机组到地的绝缘阻抗应超过5M%26Omega，如绝缘阻抗少于5M%26Omega，必须对线圈进行干燥处理，存放：当交流发电机不使用时，湿气将会进线圈，为了 程度减少湿度凝结，应把发电机放在干燥通风的地方。
可能的话， 用发热线保持线圈的干燥。当发电机从存放处移到安装处时，应检查绕阻的绝缘程度，如果读数低于存放前，就要对线圈进行烘干处理，经过干燥后若兆欧表读数低于1M%26Omega，说明绝缘已损坏，需要修理才能再用。
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柴油发电机组的机组功率标定
油机发电机组是由柴油发电机和同步发电机组合而成的。柴油发电机允许使用的 功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，因此，需规定允许连续运转的 功率，称为标定功率。
柴油发电机不能超过标定功率使用，否则会缩短其使用寿命，&至可能造成事故。
1.柴油机的标定功率
标准规定，在柴油发电机铭牌上的标定功率分为下列四类：
(1)15分钟功率即柴油发电机允许连续运转15分钟的 有效功率。是短时间内可能超负荷运转和要求具有加速性能的标定功率，如汽车、摩托车等柴油发电机的标定功率。
(2)1小时功率即柴油发电机允许连续运转1小时的 有效功率。如轮式拖拉机、机车、船舶等柴油发电机的标定功率。
(3)12小时功率即柴油发电机允许连续运转12小时的 有效功率。如电站机组、工程机械用的柴油发电机标定功率。
(4)持续功率即柴油发电机允许长时间连续运转的 有效功率。
对于一台机组，柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。根据GB1105-74规定，电站用柴油机的功率标定为12小时功率。即柴油机在大气压力为101.325kPa，环境气温为20℃，相对湿度为50%标准工况下，柴油机以额定转速连续12小时正常运转时，达到的有效功率，用Ne表示。
美国康明斯NT系列柴油机，其功率分为持续功率和备用功率，两者功率之比为0.91:1,相当于我国12小时功率和持续功率之分。
2.交流同步发电机的额定功率
交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下长期连续运转时，输出的额定电功率，用PH表示。
根据机组的运行环境和技术要求，机组输出的额定功率，由下式进行计算:
PH=K1·n(K2K3NeH-Np)(kw)
式中PH—同步交流发电机输出的额定功率(kw)；
NeH—柴油机输出的额定功率(PS)；
K1—单位变换系数(即kW/PS)K1=0.736；
K2—柴油机功率修正系数；
K3—环境条件修正系数；
n—同步交流发电机的效率；
Np—柴油机风扇及其他辅助件消耗的机械功率(PS)。
通常我们把柴油机输出额定功率(PS)与同步交流发电机输出的额定功率(kw)之比，称为匹配比，用K表示，即
K值的大小受当地大气压力、环境温度和相对湿度等多种因素的影响，对于在平原上使用一般要求的机组，通常K值取1.6对使用要求较高的机组K值应取2。
