柴油發(fā)電機(jī)功率怎么計(jì)算和挑選？
發(fā)布時(shí)間：2024-04-11 點(diǎn)擊：152
柴油發(fā)電機(jī)功率計(jì)算和挑選方式
柴油發(fā)電機(jī)組容量的估算是十分重要也是比較復(fù)雜的問題，容量過小，無法帶全部負(fù)載或者在啟動(dòng)大功率負(fù)載時(shí)導(dǎo)致突然停機(jī)；容量過大，投資及維護(hù)成本高，造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。而且根據(jù)柴油機(jī)的特性，如果在小負(fù)載下長期工作，將造成活塞環(huán)、噴油嘴積炭嚴(yán)重，氣缸磨損加劇等損壞發(fā)電機(jī)組的不良后果。所以在容量估算時(shí)需要考慮多方面的因素，包括：使用環(huán)境、負(fù)載的類型和預(yù)留裕量等內(nèi)容。
1、使用環(huán)境
不同的工作環(huán)境會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的輸出功率。工作環(huán)境主要包括環(huán)境溫度、海拔和相對濕度。當(dāng)環(huán)境溫度、海拔過高時(shí)，空氣密度降低，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)燃燒所需氧氣供應(yīng)量減少，發(fā)電機(jī)組的輸出功率應(yīng)做相應(yīng)的下調(diào)。換而言之，選用的發(fā)電機(jī)組功率要比負(fù)載的功率絕對值高。柴油發(fā)電機(jī)組的額定功率是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)環(huán)境下滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)測得，即：進(jìn)氣溫度為27℃，海拔為152.4m，相對濕度為60％。當(dāng)超過該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)定功率就要有所折扣了，具體的折扣計(jì)算方法見本章內(nèi)容。
值得注意的是，電控柴油機(jī)采用了電子噴油控制技術(shù)，通過對安裝在發(fā)電機(jī)上的電子控制單元對進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣壓力、燃油溫度的精確測量，控制每個(gè)噴油器的噴油正時(shí)和噴油量，使得發(fā)電機(jī)組在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下有較小的功率下降。
標(biāo)準(zhǔn)化柴油發(fā)電機(jī)房
2、負(fù)載的類型
不同類型的負(fù)載對發(fā)電機(jī)組容量要求相差是很大的，負(fù)載類型一般分為電阻性、電感性等線性負(fù)載與內(nèi)含整流電路的非線性負(fù)載（又稱整流性負(fù)載）。阻性負(fù)載如燈泡、電爐子、烤箱等，感性負(fù)載如空調(diào)、機(jī)床、水泵等，非線性負(fù)載如ups、電子計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、plc設(shè)備等。帶電阻性負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)組的容量只需要略大于負(fù)載功率。但是在帶電感性負(fù)載和非線性負(fù)載時(shí)，容量就需重新計(jì)算。
（1）電感性負(fù)載對容量的影響
電感性負(fù)載（如三相籠型異步電動(dòng)機(jī)）的特性是當(dāng)啟動(dòng)時(shí)有很大的電流，而且功率因數(shù)大大低于正常運(yùn)轉(zhuǎn)值。如果直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流值為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的5～7倍，這就要求發(fā)電機(jī)組容量足夠大滿足其啟動(dòng)要求。但是隨之而來的問題是發(fā)電機(jī)組的功率選大了，而正常運(yùn)行時(shí)功率又遠(yuǎn)小于發(fā)電機(jī)組額定值，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。
例如：發(fā)電機(jī)組帶一臺(tái)額定功率p＝55kw，滿載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電壓u＝380v、功率因數(shù)pf＝0.89、效率η＝92％、啟動(dòng)電流值為額定時(shí)5倍的三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，
其額定電流值為
若根據(jù)電流值選擇發(fā)電機(jī)組時(shí)，可確定額定電壓為380v時(shí)，最大輸出電流值為126a，功率為70kw的三相柴油發(fā)電機(jī)組。
由于啟動(dòng)電流i啟＝5·i＝510a，為了滿足啟動(dòng)要求，不得不選擇最大輸出電流值為532a，功率為300kw的發(fā)電機(jī)組。顯然，發(fā)電機(jī)組功率變大了，而正常運(yùn)行時(shí)功率又遠(yuǎn)小于額定功率，非常不經(jīng)濟(jì)。為了減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的影響，往往采用降壓啟動(dòng)的方法，就是在啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)，再把電壓恢復(fù)到正常值。一般有以下幾種降壓方法：
① 星形-三角形（y-δ）換接啟動(dòng)；
② 自耦降壓啟動(dòng)；
③ 電抗降壓啟動(dòng)；
④ 軟啟動(dòng)；
⑤ 變頻啟動(dòng)。
其中y-δ法的啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)電流的1/3；自藕降壓啟動(dòng)法的設(shè)備具有抽頭根據(jù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求得到不同電壓；電抗降壓啟動(dòng)電流按其端電壓的比例降低；延邊三角形啟動(dòng)電流一般為直接啟動(dòng)時(shí)的1/2。具體的操作方法可在電工手冊上查得。
（2）非線性負(fù)載對容量的影響
非線性負(fù)載（如電子計(jì)算機(jī)等）設(shè)備都有啟動(dòng)沖擊電流、諧波反饋、電流突變等干擾，而且往往對發(fā)電機(jī)組電壓降值有很高的要求。由于柴油發(fā)電機(jī)組所送出的電源本身不但電壓畸變度大，而且隨著發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率容量的減小，其內(nèi)阻增大的矛盾會(huì)顯得更加突出。當(dāng)帶電阻性負(fù)載時(shí)，這種影響比較小。然而，在帶計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備這種整流濾波型負(fù)載或ups時(shí)，會(huì)影響負(fù)載的正常運(yùn)行乃至使用壽命。雖然康明斯電力技術(shù)有限公司的發(fā)電機(jī)組有著優(yōu)良的電氣性能，但出于安全考慮仍應(yīng)把容量選得大一些。
在電壓降的要求上，大容量發(fā)電機(jī)組帶較小的負(fù)載產(chǎn)生電壓降較小，pmg比shunt小得多，當(dāng)shunt無刷自勵(lì)式發(fā)電機(jī)組帶無輸入濾波器的ups時(shí)，往往要求容量為ups容量的2～2.5倍。選擇帶高效輸入濾波器的ups或帶pmg永磁式發(fā)電機(jī)組則容量匹配可以非常接近。
柴油發(fā)電機(jī)非線性負(fù)載示意圖
總之，計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量時(shí)應(yīng)明確各個(gè)負(fù)載的性能，以做出正確的選擇，幾種負(fù)載的參考特性參數(shù)見表1。
表1 不同負(fù)載時(shí)的啟動(dòng)電流和運(yùn)行電流
負(fù)載電流
啟動(dòng)時(shí)
正常運(yùn)行時(shí)
燈泡/電熱器等（電阻性負(fù)載）
1倍
1倍
熒光燈/水銀燈等（鹵素負(fù)載）
2.1～2.8倍
1.2～1.8倍
鉆孔機(jī)/噴沙機(jī)等（交流整流負(fù)載）
2.0～3.0倍
1.3～1.6倍
三相籠型異步電動(dòng)機(jī)等（電感性負(fù)載）
5.0～6.0倍
1.3～2.0倍
3、其他考慮因素
根據(jù)現(xiàn)有負(fù)載進(jìn)行計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量后，還要加入其他考慮因素，如：是否有些負(fù)載可能發(fā)生過載的現(xiàn)象，今后是否有擴(kuò)充負(fù)載的需要，建議根據(jù)自己的實(shí)際需要適量加大發(fā)電機(jī)組的容量。
另外，在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，建議采用2臺(tái)或多臺(tái)發(fā)電機(jī)組，其中一些發(fā)電機(jī)組用于敏感的負(fù)載（如電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他電子設(shè)備），另一些發(fā)電機(jī)組則用于不敏感的負(fù)載（如電阻性負(fù)載和電動(dòng)機(jī)）。防止由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成發(fā)電機(jī)組電壓波形畸變對敏感性負(fù)載的影響。
4、特殊用途發(fā)電機(jī)組的選擇
特殊用途發(fā)電機(jī)組的開發(fā)和應(yīng)用，擴(kuò)大了柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用范圍，拓展了用戶的選擇空間。如適合于特殊噪聲要求場合的防音型發(fā)電機(jī)組；城市范圍內(nèi)的短距離應(yīng)急供電或工程事故搶修供電的防音型拖車發(fā)電機(jī)組；自備動(dòng)力，適合于城市范圍遠(yuǎn)距離移動(dòng)應(yīng)急供電的車載電站；適合放置大型發(fā)電機(jī)組，同時(shí)具有防音效果的集裝箱發(fā)電機(jī)組。
移動(dòng)型柴油發(fā)電機(jī)組3d外形圖
如何對常用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效控制
廠家推薦一款好用的柴油發(fā)電機(jī)組用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
關(guān)注柴油發(fā)電機(jī)市場，必須要知道這些！
上海發(fā)電機(jī)租賃的常識(shí)
柴油發(fā)電機(jī)組零件修復(fù)——鋁及鋁合金的焊補(bǔ)
備用柴油發(fā)電機(jī)是企業(yè)電力的重要補(bǔ)充
康明斯柴油發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)原理如何分析
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)房的布局和深化設(shè)計(jì)
柴油發(fā)電機(jī)組容量的估算是十分重要也是比較復(fù)雜的問題，容量過小，無法帶全部負(fù)載或者在啟動(dòng)大功率負(fù)載時(shí)導(dǎo)致突然停機(jī)；容量過大，投資及維護(hù)成本高，造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。而且根據(jù)柴油機(jī)的特性，如果在小負(fù)載下長期工作，將造成活塞環(huán)、噴油嘴積炭嚴(yán)重，氣缸磨損加劇等損壞發(fā)電機(jī)組的不良后果。所以在容量估算時(shí)需要考慮多方面的因素，包括：使用環(huán)境、負(fù)載的類型和預(yù)留裕量等內(nèi)容。
1、使用環(huán)境
不同的工作環(huán)境會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的輸出功率。工作環(huán)境主要包括環(huán)境溫度、海拔和相對濕度。當(dāng)環(huán)境溫度、海拔過高時(shí)，空氣密度降低，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)燃燒所需氧氣供應(yīng)量減少，發(fā)電機(jī)組的輸出功率應(yīng)做相應(yīng)的下調(diào)。換而言之，選用的發(fā)電機(jī)組功率要比負(fù)載的功率絕對值高。柴油發(fā)電機(jī)組的額定功率是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)環(huán)境下滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)測得，即：進(jìn)氣溫度為27℃，海拔為152.4m，相對濕度為60％。當(dāng)超過該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)定功率就要有所折扣了，具體的折扣計(jì)算方法見本章內(nèi)容。
值得注意的是，電控柴油機(jī)采用了電子噴油控制技術(shù)，通過對安裝在發(fā)電機(jī)上的電子控制單元對進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣壓力、燃油溫度的精確測量，控制每個(gè)噴油器的噴油正時(shí)和噴油量，使得發(fā)電機(jī)組在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下有較小的功率下降。
標(biāo)準(zhǔn)化柴油發(fā)電機(jī)房
2、負(fù)載的類型
不同類型的負(fù)載對發(fā)電機(jī)組容量要求相差是很大的，負(fù)載類型一般分為電阻性、電感性等線性負(fù)載與內(nèi)含整流電路的非線性負(fù)載（又稱整流性負(fù)載）。阻性負(fù)載如燈泡、電爐子、烤箱等，感性負(fù)載如空調(diào)、機(jī)床、水泵等，非線性負(fù)載如ups、電子計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、plc設(shè)備等。帶電阻性負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)組的容量只需要略大于負(fù)載功率。但是在帶電感性負(fù)載和非線性負(fù)載時(shí)，容量就需重新計(jì)算。
（1）電感性負(fù)載對容量的影響
電感性負(fù)載（如三相籠型異步電動(dòng)機(jī)）的特性是當(dāng)啟動(dòng)時(shí)有很大的電流，而且功率因數(shù)大大低于正常運(yùn)轉(zhuǎn)值。如果直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流值為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的5～7倍，這就要求發(fā)電機(jī)組容量足夠大滿足其啟動(dòng)要求。但是隨之而來的問題是發(fā)電機(jī)組的功率選大了，而正常運(yùn)行時(shí)功率又遠(yuǎn)小于發(fā)電機(jī)組額定值，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。
例如：發(fā)電機(jī)組帶一臺(tái)額定功率p＝55kw，滿載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電壓u＝380v、功率因數(shù)pf＝0.89、效率η＝92％、啟動(dòng)電流值為額定時(shí)5倍的三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，
其額定電流值為
若根據(jù)電流值選擇發(fā)電機(jī)組時(shí)，可確定額定電壓為380v時(shí)，最大輸出電流值為126a，功率為70kw的三相柴油發(fā)電機(jī)組。
由于啟動(dòng)電流i啟＝5·i＝510a，為了滿足啟動(dòng)要求，不得不選擇最大輸出電流值為532a，功率為300kw的發(fā)電機(jī)組。顯然，發(fā)電機(jī)組功率變大了，而正常運(yùn)行時(shí)功率又遠(yuǎn)小于額定功率，非常不經(jīng)濟(jì)。為了減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的影響，往往采用降壓啟動(dòng)的方法，就是在啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)，再把電壓恢復(fù)到正常值。一般有以下幾種降壓方法：
① 星形-三角形（y-δ）換接啟動(dòng)；
② 自耦降壓啟動(dòng)；
③ 電抗降壓啟動(dòng)；
④ 軟啟動(dòng)；
⑤ 變頻啟動(dòng)。
其中y-δ法的啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)電流的1/3；自藕降壓啟動(dòng)法的設(shè)備具有抽頭根據(jù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求得到不同電壓；電抗降壓啟動(dòng)電流按其端電壓的比例降低；延邊三角形啟動(dòng)電流一般為直接啟動(dòng)時(shí)的1/2。具體的操作方法可在電工手冊上查得。
（2）非線性負(fù)載對容量的影響
非線性負(fù)載（如電子計(jì)算機(jī)等）設(shè)備都有啟動(dòng)沖擊電流、諧波反饋、電流突變等干擾，而且往往對發(fā)電機(jī)組電壓降值有很高的要求。由于柴油發(fā)電機(jī)組所送出的電源本身不但電壓畸變度大，而且隨著發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率容量的減小，其內(nèi)阻增大的矛盾會(huì)顯得更加突出。當(dāng)帶電阻性負(fù)載時(shí)，這種影響比較小。然而，在帶計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備這種整流濾波型負(fù)載或ups時(shí)，會(huì)影響負(fù)載的正常運(yùn)行乃至使用壽命。雖然康明斯電力技術(shù)有限公司的發(fā)電機(jī)組有著優(yōu)良的電氣性能，但出于安全考慮仍應(yīng)把容量選得大一些。
在電壓降的要求上，大容量發(fā)電機(jī)組帶較小的負(fù)載產(chǎn)生電壓降較小，pmg比shunt小得多，當(dāng)shunt無刷自勵(lì)式發(fā)電機(jī)組帶無輸入濾波器的ups時(shí)，往往要求容量為ups容量的2～2.5倍。選擇帶高效輸入濾波器的ups或帶pmg永磁式發(fā)電機(jī)組則容量匹配可以非常接近。
柴油發(fā)電機(jī)非線性負(fù)載示意圖
總之，計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量時(shí)應(yīng)明確各個(gè)負(fù)載的性能，以做出正確的選擇，幾種負(fù)載的參考特性參數(shù)見表1。
表1 不同負(fù)載時(shí)的啟動(dòng)電流和運(yùn)行電流
負(fù)載電流
啟動(dòng)時(shí)
正常運(yùn)行時(shí)
燈泡/電熱器等（電阻性負(fù)載）
1倍
1倍
熒光燈/水銀燈等（鹵素負(fù)載）
2.1～2.8倍
1.2～1.8倍
鉆孔機(jī)/噴沙機(jī)等（交流整流負(fù)載）
2.0～3.0倍
1.3～1.6倍
三相籠型異步電動(dòng)機(jī)等（電感性負(fù)載）
5.0～6.0倍
1.3～2.0倍
3、其他考慮因素
根據(jù)現(xiàn)有負(fù)載進(jìn)行計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量后，還要加入其他考慮因素，如：是否有些負(fù)載可能發(fā)生過載的現(xiàn)象，今后是否有擴(kuò)充負(fù)載的需要，建議根據(jù)自己的實(shí)際需要適量加大發(fā)電機(jī)組的容量。
另外，在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，建議采用2臺(tái)或多臺(tái)發(fā)電機(jī)組，其中一些發(fā)電機(jī)組用于敏感的負(fù)載（如電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他電子設(shè)備），另一些發(fā)電機(jī)組則用于不敏感的負(fù)載（如電阻性負(fù)載和電動(dòng)機(jī)）。防止由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成發(fā)電機(jī)組電壓波形畸變對敏感性負(fù)載的影響。
4、特殊用途發(fā)電機(jī)組的選擇
特殊用途發(fā)電機(jī)組的開發(fā)和應(yīng)用，擴(kuò)大了柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用范圍，拓展了用戶的選擇空間。如適合于特殊噪聲要求場合的防音型發(fā)電機(jī)組；城市范圍內(nèi)的短距離應(yīng)急供電或工程事故搶修供電的防音型拖車發(fā)電機(jī)組；自備動(dòng)力，適合于城市范圍遠(yuǎn)距離移動(dòng)應(yīng)急供電的車載電站；適合放置大型發(fā)電機(jī)組，同時(shí)具有防音效果的集裝箱發(fā)電機(jī)組。
移動(dòng)型柴油發(fā)電機(jī)組3d外形圖
如何對常用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效控制
廠家推薦一款好用的柴油發(fā)電機(jī)組用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
關(guān)注柴油發(fā)電機(jī)市場，必須要知道這些！
上海發(fā)電機(jī)租賃的常識(shí)
柴油發(fā)電機(jī)組零件修復(fù)——鋁及鋁合金的焊補(bǔ)
備用柴油發(fā)電機(jī)是企業(yè)電力的重要補(bǔ)充
康明斯柴油發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)原理如何分析
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)房的布局和深化設(shè)計(jì)