柴油發(fā)電機組作為常用后備、應急電源設備,廣泛應用于各行各業(yè)用電系統(tǒng)中,特別是在負載對供電質(zhì)量要求越來越嚴格的今天,已成為不可或缺的供電保障!恫裼桶l(fā)電機組新技術及應用》中的三位作者均來自于柴油發(fā)電設備制造第一線,具有深厚的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗,他們對近年來柴油發(fā)電設備的技術發(fā)展以及柴油發(fā)電設備在實際工程中的技術應用進行了深入研究,并加以總結(jié)歸納,完成《柴油發(fā)電機組新技術及應用》。
通過閱讀《柴油發(fā)電機組新技術及應用》,讀者可以了解柴油發(fā)電機組作為一種發(fā)電設備,在當前用電系統(tǒng)應用中技術發(fā)展的新狀況,并且還可以了解其中的一些技術細節(jié)!恫裼桶l(fā)電機組新技術及應用》信息量豐富、可讀性強,在編寫內(nèi)容上博采眾家之長,技術應用和工程案例相結(jié)合,文字描述與圖表、圖像直觀表達相結(jié)合,通俗易懂,易于理解。
《柴油發(fā)電機組新技術及應用》適合發(fā)電設備制造行業(yè)的工程技術人員,電氣工程設計人員,廣大用戶,操作、維修人員以及電氣工程專業(yè)的在校師生閱讀。
我和蔡行榮、莊衍平既是本書的共同作者,也是老同事、老朋友。我們都是在20世紀80年代進入柴油發(fā)電機組行業(yè)的,當時蔡行榮是企業(yè)的生產(chǎn)技術廠長,算是我的老領導,我是技術科長,莊衍平在另一家國企做技術管理工作。后來我們所在的國企因故倒閉,我們只好白手起家,自己創(chuàng)業(yè),但沒有改行,一直都是做柴油發(fā)電機組產(chǎn)品,從廣東做到上海,從一家名不見經(jīng)傳的普通民企做到上市公司,差不多是一輩子只做一個產(chǎn)品,做出感情來了。
我們?nèi)齻人有一個共同的特點,就是對技術特別感興趣。在自己創(chuàng)業(yè)之后,我們的主要工作都是企業(yè)管理,但無論擔任什么職務,在什么崗位,對柴油發(fā)電機組的技術問題我們始終熱情不減,情有獨鐘。只要有時間,我們都喜歡一頭扎進對某個技術問題的鉆研之中,一旦攻克了某個技術難題,或者在技術方面有了新的發(fā)明創(chuàng)造,那種喜悅之情難以言表。多年來,我們?nèi)硕加胁簧偌夹g研發(fā)成果,有的是公開發(fā)表的論文,有的是國家專利。在政府部門的人事管理中,有所謂學者型干部的說法,我以為,我們?nèi)藨攲儆诩夹g型企業(yè)管理者吧。
撰寫《柴油發(fā)電機組新技術及應用》這本書的想法,是我們在上?铺╇娫垂煞萦邢薰竟ぷ髌陂g形成的。上?铺╇娫垂煞萦邢薰境闪⒂冢玻埃埃材辏绦袠s、莊衍平是上?铺╇娫垂煞萦邢薰镜脑希覅⑴c了上?铺╇娫垂煞萦邢薰镜膭(chuàng)建,但實際參與上?铺╇娫垂煞萦邢薰镜墓芾硪硪恍I虾?铺╇娫垂煞萦邢薰居冢玻埃保澳暝谏钲谧C券交易所掛牌上市,股票代碼為300153,算是中國柴油發(fā)電機組行業(yè)一家龍頭公司。在上海科泰電源股份有限公司十幾年的發(fā)展歷程中,我們投入最多的是對產(chǎn)品的質(zhì)量控制,以及千方百計地滿足市場對柴油發(fā)電機組技術的各種最新需求。在工作實踐中,我們切身體會到:企業(yè)競爭,質(zhì)量領先,技術為王。柴油發(fā)電機組看起來是一種很簡單的機電集成產(chǎn)品,但是如何提高它的質(zhì)量以及如何才能使它更好地適應新的使用環(huán)境,卻是一個每天都有新發(fā)展、新挑戰(zhàn)的課題。在中國柴油發(fā)電機組行業(yè),凡是發(fā)展比較好的企業(yè),一定都是能較好地面對這些發(fā)展和挑戰(zhàn)的;而忽略這些發(fā)展和挑戰(zhàn),只把關注點放在搶市場、拼價格上的企業(yè)都不能長久。因此,對柴油發(fā)電機組產(chǎn)品的最新應用技術進行總結(jié),不僅關系到產(chǎn)品的進步,還關系到行業(yè)的生存和發(fā)展。
柴油發(fā)電機組在應用技術方面的變化,主要體現(xiàn)在以下兩個方面:
首先,柴油發(fā)電機組作為一種集成設備,其自身的應用技術近年來有了很大的進步。在20年前,中國柴油發(fā)電機組設備的技術是很原始的,只要能用一臺柴油發(fā)動機聯(lián)上一臺交流發(fā)電機,發(fā)出電來給負載就可以了,對電氣指標、噪聲、污染、能耗和控制等要求都比較低。
但是今天,時代進步了,觀念更新了,使用環(huán)境對柴油發(fā)電機組產(chǎn)品自身的技術要求變得越來越嚴苛了,不僅要求運行平穩(wěn)可靠,而且要求低能耗、綠色、無污染;不僅要求能適應高寒、沙漠等特殊的使用環(huán)境,而且還要求遠程遙控,無人值守。于是,一系列柴油發(fā)電機組產(chǎn)品自身的新技術誕生了,如發(fā)動機的高壓共軌技術、交流發(fā)電機組的DVR (DigitalVolatgeRegulation,數(shù)字電壓調(diào)節(jié))技術、控制系統(tǒng)方面的全自動數(shù)字控制技術,以及最新投入應用的“云計算”技術?梢哉f,今天的柴油發(fā)電機組和20年以前已經(jīng)完全不一樣了,而且可以預料,前 言·Ⅴ ·在今后這種柴油發(fā)電機組自身應用技術,還將有一個突飛猛進的發(fā)展。中國制造的柴油發(fā)電機組不僅要跟上世界最新技術的發(fā)展,而且還要引領世界技術潮流,這才是中國柴油發(fā)電機組行業(yè)的生命所在。
其次,柴油發(fā)電機組作為一種電力設備,在它的使用領域,應用技術也發(fā)生著日新月異的變化。記得20世紀80年代我們剛剛進入柴油發(fā)電機組行業(yè)時,柴油發(fā)電機組的用途非常簡單,就是作為備用電源,當主電源不能正常供電時,將柴油發(fā)電機組發(fā)動起來供電就可以了。
但是,到了網(wǎng)絡時代,柴油發(fā)電機組的作用已今非昔比,不僅用途大大拓寬,而且使用的條件更加復雜,更加敏感,作用也更加重要。比如上?铺╇娫垂煞萦邢薰颈容^擅長的核電站專用柴油發(fā)電機組,就要考慮到在遭遇地震、洪水等自然災害時,如何保證機組依然能安全、可靠地運行。在20多年以前,500kW的柴油發(fā)電機組就屬于大功率了,然而,現(xiàn)在的大型數(shù)據(jù)中心,柴油發(fā)電機組的功率都要求在2000kW 甚至3000kW 之上,而且是多機高壓并機。軍事用途的柴油發(fā)電機組已經(jīng)成為現(xiàn)代化武器不可或缺的一個組成部分,關系到軍隊的戰(zhàn)斗力。此外像石油、航空、船舶和通信等領域,對柴油發(fā)電機組的應用技術也都有著各自特殊的要求。
另外,隨著社會現(xiàn)代化的進程,人類對供電的要求越來越高,工況環(huán)境也越來越復雜,比如正在被人們所熟悉和接受的分布式能源,就是以燃油(氣) 發(fā)電機組為核心,就地進行能源轉(zhuǎn)化,電、熱(冷)聯(lián)供的新型電力生產(chǎn)方式,可以達到最佳的效率和環(huán)保效果?梢哉f,我們用老眼光,可能已經(jīng)完全無法看懂今天柴油發(fā)電機組的應用技術了。因而,有必要對柴油發(fā)電機組的最新應用技術進行研究,以使我們的思想跟得上時代的進步。
而這些,正是我們撰寫本書的目的。我們?nèi)蛔髡摺獛缀跖c柴油發(fā)電機組打了一輩子交道的行業(yè)老兵,將我們近年來的一些親身體驗訴諸筆端,對柴油發(fā)電機組近年來的最新應用技術進行總結(jié)歸納,與行業(yè)同仁、用戶及讀者進行分享,這既是我們的責任,也是我們的快樂!
在本書撰寫的過程中,得到了上?铺╇娫垂煞萦邢薰竞芏嗤碌膸椭鐥钌傥、田智會、楊少琴、郭海燕、王瑞鋒、胡耀軍、陸寶冬、李作雨和陳章濃等同事都協(xié)助進行了資料的收集整理,并參與了初稿的撰寫,在此表示感謝!
我們感謝蘭州電源車輛研究所有限公司的張紅忠副總經(jīng)理,他作為行業(yè)的專家和中國電器工業(yè)協(xié)會內(nèi)燃發(fā)電設備分會的理事長,為本書寫了序。行業(yè)和領導的支持,是對我們最大的鼓舞。
我們特別要感謝空軍工程大學退休教授石楚生先生,他在百忙之中對我們進行了專業(yè)的指導,并審閱了書稿全文,對提高本書的質(zhì)量起到至關重要的作用。在此,我代表三位作者對石老師表示深深的感謝!
我們還要感謝機械工業(yè)出版社的林春泉編審,這是我們的第二次合作了。林編審在本書的撰寫過程中給予了我們很多鼓勵,沒有她的支持,我們幾位業(yè)余作者要完成本書的撰寫,是難以想象的。
由于水平所限,本書難免有淺薄疏漏之處,責任在作者,請各位專家、同行、讀者多加原諒,并歡迎提出寶貴意見,以便我們改進!
許乃強2017年12
序
前言
第1章 柴油發(fā)電機組概述1
1.1 柴油發(fā)電機組的技術發(fā)展歷程1
1.2 柴油發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)1
1.3 柴油發(fā)電機組的特點2
1.4 柴油發(fā)電機組的分類2
1.5 柴油發(fā)電機組的技術標準與性能6
1.5.1 柴油發(fā)電機組的標準6
1.5.2 柴油發(fā)電機組的工況條件7
1.5.3 柴油發(fā)電機組的功率標定和修正7
1.5.4 柴油發(fā)電機組的電氣性能指標11
1.6 柴油發(fā)電機組的選擇19
第2章 柴油機新技術的應用26
2.1 柴油機概述26
2.2 柴油機技術的發(fā)展35
2.3 電控燃油系統(tǒng)38
2.3.1 電控燃油系統(tǒng)概述38
2.3.2 電控單體式噴油器(EUI)燃油
系統(tǒng)42
2.3.3 電控高壓共軌(DCR)燃油
系統(tǒng)44
2.3.4 其他類型的電控燃油系統(tǒng)49
2.3.5 電控燃油系統(tǒng)的故障診斷方法54
2.3.6 帕金斯(Perkins)電控燃油系統(tǒng)及
故障診斷56
2.3.7 沃爾沃(VOLVO)電控燃油系統(tǒng)及
故障診斷63
2.3.8 奔馳(MTU)電控燃油系統(tǒng)及故障
診斷71
2.3.9 康明斯(Cummins)電控燃油系統(tǒng)及
故障診斷73
2.4 增壓中冷及多氣門技術86
2.4.1 增壓中冷技術86
2.4.2 多氣門技術88
2.5 智能變速風扇及其他88
2.5.1 智能變速風扇88
2.5.2 廢氣再循環(huán)(EGR)技術的應用91
2.5.3 后處理技術92
2.5.4 乳化柴油的應用92
2.5.5 機油消耗控制技術93
第3章 發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的新技術95
3.1 概述95
3.2 發(fā)電機的基本參數(shù)96
3.3 發(fā)電機的分類98
3.4 發(fā)電機的新技術和應用100
3.4.1 現(xiàn)代發(fā)電機的智能化101
3.4.2 云端大數(shù)據(jù)的分析和新產(chǎn)品開發(fā)中的
客戶交互101
3.4.3 IDC數(shù)據(jù)中心的單獨功率標定和高壓
大容量多機并機、冗余控制等技術
的使用103
3.4.4 成型繞組發(fā)電機與散嵌繞組
發(fā)電機109
3.5 永磁發(fā)電機111
3.5.1 永磁同步發(fā)電機的特點111
3.5.2 永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)112
3.5.3 永磁同步發(fā)電機的參數(shù)、性能和
運行特性113
3.5.4 永磁發(fā)電機的應用116
3.6 異步發(fā)電機118
3.6.1 異步發(fā)電機的工作原理118
3.6.2 異步發(fā)電機的自激建壓條件119
3.6.3 異步發(fā)電機負載運行狀態(tài)及
應用120
3.7 無刷發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)122
3.7.1。校停怯来艡C勵磁系統(tǒng)122
3.7.2 輔助繞組勵磁系統(tǒng)122
3.7.3 自勵式勵磁系統(tǒng)123
3.7.4 旋轉(zhuǎn)晶閘管(SCR)勵磁系統(tǒng)124
3.7.5 相復勵勵磁系統(tǒng)125
3.8 勵磁系統(tǒng)的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器
(DVR) 126
3.8.1 DVR2000E數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器綜述126
目 錄·Ⅶ
3.8.2。模郑遥玻埃埃埃判蛿(shù)字電壓調(diào)節(jié)器的功能
及運行特性127
3.8.3。模郑遥玻埃埃埃诺湫蛻玫慕泳與
調(diào)整131
第4章 發(fā)電機組新控制技術133
4.1 柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢133
4.1.1 柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)概述133
4.1.2 柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的發(fā)展
趨勢137
4.2 發(fā)電機組的復雜應用139
4.2.1 冗余應用139
4.2.2 通信應用140
4.2.3 快速并機應用140
4.2.4 復雜并機項目的應用141
4.3 基于移動云服務的柴油發(fā)電機組遠程
監(jiān)控系統(tǒng)141
4.3.1 移動云服務的特點142
4.3.2 系統(tǒng)組成142
4.3.3 通信與數(shù)據(jù)交互143
4.3.4 遠程數(shù)據(jù)管理與服務144
4.3.5 項目的技術框架及其關鍵技術145
4.3.6 科泰天辰云系統(tǒng)的主要功能145
4.3.7 科泰天辰云系統(tǒng)的優(yōu)點146
4.4 科泰TC系列控制屏147
4.4.1 簡易控制屏147
4.4.2 單機自動控制屏152
4.4.3。裕茫.0發(fā)電機組并聯(lián)控制器159
第5章 高電壓柴油發(fā)電機組166
5.1 高電壓柴油發(fā)電機組概述166
5.2 高電壓發(fā)電機組的特點166
5.2.1 高電壓發(fā)電機組主要技術特征及
指標166
5.2.2 高電壓柴油發(fā)電機組的組成167
5.3 高電壓柴油發(fā)電機組的配電系統(tǒng)169
5.3.1 高壓配電系統(tǒng)的組成169
5.3.2 配電系統(tǒng)各部分的特點169
5.4 高電壓交流柴油發(fā)電機組系統(tǒng)的
保護170
5.4.1 發(fā)電機組差動保護171
5.4.2 高電壓發(fā)電機組系統(tǒng)的接地
保護171
5.5 高電壓柴油發(fā)電機組與市電的工作邏輯
關系173
5.5.1 自啟動邏輯173
5.5.2 市電恢復切換邏輯173
5.5.3 并機邏輯174
5.6 高電壓發(fā)電機組的選型與分布式
并機174
5.6.1 高電壓發(fā)電機組的選型174
5.6.2 高電壓發(fā)電機組的分布式并機
系統(tǒng)178
5.7 高電壓發(fā)電機組的安全管理和操作
規(guī)范186
5.7.1 高電壓柴油發(fā)電機組的安全
管理186
5.7.2 高電壓發(fā)電機組的操作規(guī)范187
第6章 特殊用途的柴油發(fā)電機組188
6.1 低噪聲柴油發(fā)電機組189
6.1.1 低噪聲柴油發(fā)電機組的噪聲
控制189
6.1.2 低噪聲柴油發(fā)電機組的外觀、結(jié)構(gòu)
和系統(tǒng)191
6.1.3 靜音型機組的防塵防雨設計195
6.1.4 組合式低噪聲方艙電站197
6.2 移動式柴油發(fā)電機組199
6.2.1 概述199
6.2.2 車載電站200
6.2.3 掛車電站210
6.3 特殊環(huán)境條件下柴油發(fā)電機組的
應用211
6.3.1 極端高溫環(huán)境條件下柴油發(fā)電機組
的應用212
6.3.2 極端低溫環(huán)境條件下柴油發(fā)電機組
的應用213
6.3.3 高原環(huán)境條件下柴油發(fā)電機組
的應用214
6.3.4 上海科泰電源股份有限公司內(nèi)裝式電動
電纜絞盤222
第7章 數(shù)據(jù)中心和通信用發(fā)電機組224
7.1 通信行業(yè)的發(fā)展對應急電源的要求224
7.2 高壓交流柴油發(fā)電機組在通信行業(yè)
的應用225
7.3 通信基站應急供電用高壓直流柴油
發(fā)電機組232
7.4 通信基站戶外型耐低溫風冷柴油
發(fā)電機組234
7.5 電動汽車應用于通信基站的應急
供電237
·Ⅷ · 柴油發(fā)電機組新技術及應用
7.6 通信基站混合能源系統(tǒng)240
7.6.1 變頻節(jié)能混合能源系統(tǒng)241
7.6.2 混合能源管理系統(tǒng)246
7.6.3 上?铺╇娫垂煞萦邢薰净旌
能源系統(tǒng)249
7.6.4 混合能源系統(tǒng)的方案設計實例253
第8章 柴油發(fā)電機組在發(fā)電廠保安電源
的應用255
8.1 發(fā)電廠保安電源柴油發(fā)電機組概述255
8.2 黑啟動柴油發(fā)電機組概述256
8.3 火力發(fā)電廠保安電源柴油發(fā)電機組256
8.4 水力發(fā)電廠保安電源柴油發(fā)電機組260
8.5 核電站保安電源柴油發(fā)電機組263
8.6 保安電源控制系統(tǒng)分類263
8.6.1 不與發(fā)電廠保安電源進行同期并網(wǎng)的
控制邏輯264
8.6.2 與發(fā)電廠保安電源進行同期并網(wǎng)的
控制邏輯265
8.6.3 黑啟動應用的控制邏輯和一次
系統(tǒng)圖269
8.6.4 柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)269
第9章 柴油發(fā)電機組在核電站的
應用271
9.1 核電站柴油發(fā)電機組概述271
9.1.1 核電站的發(fā)展史271
9.1.2 核電站應急柴油發(fā)電機組的
重要性272
9.1.3 核電站柴油發(fā)電機組的分類272
9.1.4 核電站應急柴油發(fā)電機組簡述273
9.2 核電站柴油發(fā)電機組的主要應用
形式275
9.2.1 核安全級柴油發(fā)電機組275
9.2.2 水壓試驗泵柴油發(fā)電機組280
9.2.3 附加柴油發(fā)電機組284
9.2.4 移動式應急柴油發(fā)電機組286
9.3 核電站柴油發(fā)電機組的典型案例
分析294
9.3.1 核安全級柴油發(fā)電機組
(KMS1000E) 294
9.3.2 水壓試驗泵柴油發(fā)電機組
(KV275E) 296
9.3.3 移動式應急柴油發(fā)電機組
(KV570CV) 297
9.3.4 柴油發(fā)電機組的抗震試驗300
第10章 柴油發(fā)電機組在石油和天然氣
行業(yè)的應用305
10.1 概述305
10.2 傳統(tǒng)油田鉆機負載特性及配套機組
的現(xiàn)狀306
10.3 上海科泰電源股份有限公司采用的單機
容量為500kVA,3臺機組智能并機的
解決方案307
10.4。保玻埃埃耄钻懙劂@機發(fā)電機組(動力
模塊) 309
第11章 柴油發(fā)電機組在港機的應用316
11.1 港口起重設備概述316
11.2 輪胎式集裝箱龍門起重機動力房柴油
發(fā)電機組317
11.2.1 輪胎吊簡介317
11.2.2 柴油發(fā)電機組動力房的選型及
設計318
11.3 移動式動力房325
11.3.1 掛車電站325
11.3.2 集裝箱式電站326
......