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交流發(fā)電機和發(fā)電機組額定值的定義
交流發(fā)電機上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制
交流發(fā)電機的額定值定義了其向連接負(fù)載提供電力的能力。額定值以kVA為單位,并且是在發(fā)電機組應(yīng)用中交流發(fā)電機選型的起點。雖然在選型和選擇過程中還必須考慮其他因素,但本文討論的主題包括額定值和占空比的定義、那曲尼瑪行業(yè)中使用的術(shù)語以及這如何為協(xié)助GOEM為其發(fā)電機組選擇合適的交流發(fā)電機提供信息。
交流發(fā)電機額定值
交流發(fā)電機的kVA額定值主要取決于繞組絕緣系統(tǒng)的熱容量和所需的預(yù)期使用壽命。對于給定的使用壽命,絕緣等級越高,交流發(fā)電機運行時的熱量越高。
下表列出了用于對絕緣系統(tǒng)的性能進行分類的字母和相應(yīng)的標(biāo)稱工作溫度。
現(xiàn)代繞組絕緣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是低壓系統(tǒng)為H級(<1kV),中壓和高壓系統(tǒng)為F級(>1kV)。
然而,應(yīng)該注意的是,分配給絕緣系統(tǒng)等級的字母不一定與交流發(fā)電機額定的溫升等級相同。如果交流發(fā)電機上的kVA額定值導(dǎo)致運行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標(biāo)稱容量,則運行壽命會延長。相反,如果kVA額定值導(dǎo)致高于絕緣系統(tǒng)標(biāo)稱能力的工作溫度,則工作壽命會縮短。
這兩種情況都是可接受的運行條件,但是在為特定應(yīng)用選擇交流發(fā)電機時,必須考慮交流發(fā)電機繞組的預(yù)期壽命。
示例:備用電源與主電源應(yīng)用
在典型的備用電源應(yīng)用(例如醫(yī)院)中,每年的運行時間很可能少于200小時。在安裝的整個生命周期內(nèi),例如15年,這相當(dāng)于總共多3000小時運行時間。鑒于運行時間相對較低,交流發(fā)電機可以在更高的溫度下運行,因此額定值相對較高。
出于這個原因,客戶將在備用應(yīng)用的交流發(fā)電機上達到kVA額定值峰值。
然而,在連續(xù)運行的應(yīng)用中,例如嵌入式發(fā)電方案,運行時間可能高達每年8000小時。這相當(dāng)于在同樣的15年期間運行超過120000小時。在這種情況下,繞組的溫度必須使用相對較低的kVA額定值來降低。
因此,客戶的交流發(fā)電機將達到F級甚至B級kVA額定值。
熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化,并與其他工具結(jié)合使用,以便在為特定發(fā)電應(yīng)用的交流發(fā)電機指定額定值時做出選型和選擇決定。
發(fā)電機組額定值
發(fā)電機組額定值原理引入了備用和主電源應(yīng)用的概念。在ISO8528-1的指導(dǎo)下,發(fā)電機組額定值的定義按應(yīng)用分為四個類別。
■ 應(yīng)急備用電源,(ESP額定值)
■ 限時主電源,(LTP額定值)
■ 主要額定功率,(PRP額定值)
■ 連續(xù)運行功率,(COP額定值)
每個定義都規(guī)定了以下標(biāo)準(zhǔn):
■ 負(fù)載類型
其中包括可變負(fù)載,即負(fù)載循環(huán)的幅度和持續(xù)時間不同,另外還有恒定負(fù)載,即負(fù)載保持恒定水平,但負(fù)載循環(huán)的持續(xù)時間可能會有所不同。
■ 每年運行小時數(shù)
將平均負(fù)載水平與發(fā)電機組的指定額定值進行比較,并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機組必須能夠在規(guī)定的小時數(shù)中在平均負(fù)載水平運行。
■ 過載要求
過載能力表示可在指定的持續(xù)時間內(nèi)高于指定kVA額定值的百分比。
交流發(fā)電機額定值的術(shù)語和定義因行業(yè)而異,與發(fā)電機組使用的術(shù)語和定義不一致。交流發(fā)電機的定義以國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8528-3、那曲尼瑪IEC 60034-1和一些全國標(biāo)準(zhǔn)(如NEMA MG 1-32(北美))為指導(dǎo),這些標(biāo)準(zhǔn)本身引入了進一步的變化。
下表總結(jié)了根據(jù)ISO 8528-1對發(fā)電機組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對交流發(fā)電機的定義。盡管存在差異,但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機與發(fā)電機組的額定值和運行負(fù)荷。
需要注意的是,與標(biāo)準(zhǔn)相比,GOEM可能決定提供更高水平的性能,例如更高的平均負(fù)載或更長的運行時間。
在將交流發(fā)電機與發(fā)電機組額定值和應(yīng)用相匹配時,需要考慮到這一點。
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全新發(fā)電機組或設(shè)備大修后使用中的幾點錯誤做法
柴油發(fā)電機組在使用過程中發(fā)動機的故障較多。 為此, 筆者走訪和調(diào)查了一些柴油發(fā)電機組修理廠和一些擁有大量柴油發(fā)電機組的施工單位。根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),在使用中發(fā)動機產(chǎn)生的故障主要是由于發(fā)動機的使用維護不當(dāng)所造成的。 由于一些機手技術(shù)素質(zhì)不高或思想不夠重視,在使用柴油發(fā)電機組時,不能嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定和操作規(guī)程, 甚至還采用一些錯誤的做法進行操作和維護,造成了發(fā)動機磨損加劇,功率下降油耗上升,從而導(dǎo)致發(fā)動機過早產(chǎn)生故障?,F(xiàn)將調(diào)查結(jié)果及個人的一些建議歸納總結(jié)如下。
1 新發(fā)動機或大修后的發(fā)動機不進行磨合
新設(shè)備或發(fā)動機大修后,更換了氣缸套、那曲尼瑪同城活塞、那曲尼瑪同城活塞環(huán)和軸瓦等零件,而沒有經(jīng)過充分的磨合,立即進行重負(fù)荷作業(yè),會造成零件的早期磨損,有的還會出現(xiàn)拉缸、那曲尼瑪同城燒瓦現(xiàn)象。 例如有一臺TY220推土機上裝用的是NT855柴油機,大修后沒有按要求進行磨合就直接重負(fù)荷作業(yè),結(jié)果工作不到20 h就出現(xiàn)了燒瓦現(xiàn)象。
2 發(fā)動機冷啟動后就立即高速運轉(zhuǎn)
發(fā)動機冷啟動后,由于發(fā)動機處于冷態(tài),機油粘度高,油道阻力也大,機油泵的轉(zhuǎn)速較低,供油量較小,使得機油進入摩擦副的時間滯后,發(fā)動機的各部分還沒有得到充分潤滑, 會造成發(fā)動機的齒輪及軸承由于潤滑不良而損壞, 同時也加劇了氣缸及軸瓦的磨損。
特別是帶有渦輪增壓器的發(fā)動機會造成渦輪增壓器的轉(zhuǎn)軸燒蝕。由于增壓器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速較高,因此滾動軸承無法適應(yīng),只能采用浮動軸承結(jié)構(gòu),即轉(zhuǎn)軸在軸套內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的同時, 軸套還可在壓氣殼與渦輪殼內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)。 這樣,軸套內(nèi)、那曲尼瑪同城外圓必須具備完整的油膜,才能確保增壓器的正常工作。 為此,柴油機啟動后應(yīng)空轉(zhuǎn)一會,機油溫度上升,流動性好轉(zhuǎn),增壓器得到充分潤滑后方可提高轉(zhuǎn)速,投入作業(yè),這一點在寒冷的冬季更為重要。 例如有一臺從俄羅斯進口的T-330推土機,發(fā)動機為B-400柴油機(V形8 缸帶兩個增壓器,功率為300kW)。這臺推土機從運載設(shè)備上卸下時正是寒冬季節(jié)(氣溫比較低),卸下后,機手立即啟動發(fā)動機,隨后高速開回工地,次日發(fā)現(xiàn)可以空轉(zhuǎn),但一加載就走不動了。原來是增壓器因潤滑不良而燒蝕轉(zhuǎn)軸,缸內(nèi)進氣量隨之減少,機設(shè)備功率就大幅度下降。
3 柴油機突然熄火
當(dāng)裝有增壓器的柴油機在高速運轉(zhuǎn)時突然熄火,機油泵立即停止轉(zhuǎn)動,增壓器內(nèi)的機油也停止流動,如果此時排氣歧管的溫度很高,其熱量會被吸收到增壓器殼體上,將停留在那里的機油熬成積碳。當(dāng)這種積碳越積越多時就會阻塞進油口, 導(dǎo)致軸套缺油,加速轉(zhuǎn)軸與軸套之間的磨損,甚至產(chǎn)生“咬死”的嚴(yán)重后果。 因此,柴油機停轉(zhuǎn)前一定要先卸荷,使其空轉(zhuǎn),待發(fā)動機溫度下降后再熄火。
4 使用劣質(zhì)柴油
使用不合格的柴油。 由于劣質(zhì)柴油的十六烷值不符合標(biāo)準(zhǔn),造成發(fā)動機燃燒狀況不良,積碳多,發(fā)動機活塞環(huán)燒結(jié)引起拉缸。 同時劣質(zhì)的柴油也加速了噴油泵柱塞、那曲尼瑪同城出油閥及噴油器的磨損。
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