摘要:本文从理论分析出发,结合实例,来探讨高原环境对柴油发电机组性能的影响及其对策措施。 |
1.前言
在高原,由于环境因素的变化,导致工程机电装备的实际使用条件与原设计条件产生了较大的差异,致使工程机电装备的性能及可靠性严重下降,给国家经济建设和国防建设造成了持续不断的损失。因此,加强工程机电装备高原环境适应性技术的基础研究工作,对发展高原型工程机电装备是必不可少的。
柴油发电机组,广泛地应用于我国高原地区矿山、交通、建筑、农田、水利等工程施工部门。目前我国生产的普通型柴油发电机组,只适用于海拔1000m以下。根据GB/T2819规定,在海拔1000m以上、3000m以下,采用功率修正的办法。受高原特殊环境条件的影响,机组原动机功率下降,油耗增加,热负荷上升,对机组功率及主要电气参数产生较大影响;即使是强化增压型机组,由于原动机受高原条件影响的实质并未改变,只是性能下降幅度有所减小,问题依然存在。机组油耗率、热负荷升高和可靠性的下降给用户和国家造成的经济损失每年可达亿元,严重影响高原地区的社会效益和部队军事装备保障的有效性;动力性的下降,致使机组在使用时应有的负荷能力下降,造成设备和电网因电力供应不足,无法达到应有的工作和生产能力。
本文从理论分析出发,结合实例,来探讨高原环境对柴油发电机组性能的影响及其对策措施。
2.机组性能随海拔高度变化的机理
(1)海拔高度变化对发电机组性能的影响
机组12h标定输出的电功率与柴油机输出功率间的关系为:
P=η1.η2.η3.Nb
=ηz.Nb
=ηz.Mf.nb
其中P——电机输出的额定电功率(kW)
η1——柴油机(轴输出功率/额定功率)的输出功率拆合系数η1=Nf/Nb
Nf——飞轮输出功率Nf=Nb-△N
△N——辅件消耗功率(kW)
η2——传动效率
η3——发电机效率
ηz——机组总效率ηz=η1.η2.η3
Nb——柴油机标定功率(kW)
Mf——额定点飞轮输出扭矩Mf=Nf/nb(N.m)
nb——标定功率点转速(r/min)
因为:P=IUcosφ
其中:I——发电机电流(A)
U——发电机额定电压(V)
cosφ——功率因数
所以电站输出电流:
I=Mfnbηz/Ucosφ
由于nb、ηz作为固有特性,属于与海拔高度无关的参数,电压U可通过电压自动调节装置保持常数,功率因数cosφ只与负载有关,负载相同的情况下,cosφ为常数。因此,机组的输出电流是以柴油机输出功率(或扭矩)为自变量的函数,并且基本上呈线性关系I=f(Mf)=αMf。而功率(或扭矩)又是以海拔高度为自变量的函数,即:I=f(H),其中H为海拔高度变化参数。由此可见,机组的输出电流将随海拔高度的变化而变化。海拔升高,机组的功率即输出电流下降、油耗率上升,这种影响还不同程度地要波及到电气性能指标。
因此,要解决因高原环境引起的柴油发电机组电功率下降问题,首先要解决原动柴油机的功率下降问题。通过功率恢复型增压中冷等一系列高原适应性成套技术措施,有效地恢复机组原动柴油机的动力性、经济性、热平衡性及低温起动性能,从而使机组电气性能恢复到原有水平,并将在较宽海拔高度范围内具有很强的环境适应能力。