发电机组设计手册全面doc.docx

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发电机组设计手册全面doc

一、概述

1、本设计手册范围

本手册适用于沃尔奔达（VeryPower）

柴油发电机组的安装指南。

在设计和安装柴

油发电机组之前，请仔细阅读本手册，详细

了解设备情况，只有正确的安装并维护保养

设备，才能够保证设备安全有效地运转。

机

组运行的故障和意外伤害，多数情况是由于

没有遵循设备的安装规范而产生的。

本手册的内容包括机组的选型、基础设

计、排风和冷却系统、燃油系统、启动系统、

电气系统、噪声控制系统、机房尺寸建议及相关法律法规。

本手册内容编入环保安装，符合国家环境法规要求。

2、安装规范

业主在购买、安装沃尔奔达柴油发电机组前应该注意：

机房建筑应获得批准；

机组的功率符合环保要求；

对以下方面做出控制，符合相应规范：

机房燃油符合消防规范（GB50045-95）

机组噪声符合《环境噪声标准》

（GB3096-2008）

尾气排放符合《大气污染物排放标准》

（DB44-27-2001）

电气安装符合《国家电气安装规范》

二、发电机组选型

1、概述

柴油发电机组一般分为主用和备用。

为

了缓解全国用电紧张状况，一些工厂及生产

企业将柴油发电机组作为主用电源，以应对

电力系统停电或错峰供电等电力供应紧张

时的电力需求。

在电力资源相对充足的情况

下柴油发电机组一般作为备用电源。

2、机组功率选择

功率的定义和匹配

沃尔奔达发电机组功率定义遵循

ISO8528标准，柴油发电机组的输出功率受周围环境的限制，沃尔奔达发电机组标定的功率是在“标准状态”下的输出功率。

标准状态：

环境温度0~40℃，大气压

力海拔1000m以下。

常用功率（额定功率）：

发电机组在此标

定功率下可连续运行12小时，并允许有1

小时的10%过载能力。

备用功率：

发电机组年运行时间不大于

500小时；备用功率连续运行时间不超过1

小时；年平功率不超过标定功率的70%；无

过载能力。

发电机组功率匹配：

发电机组在额定功

率80%~90%负载下运行，发电机组磨损及燃油的经济性将达到最优状态，获得最佳的经

（GB50055-93/JGT16-92）济特性。

选择机组时考虑因素

（1）

计算设备总负荷，根据实际情况选

a.负载总容量

择需要系数Kx（一般取），

b.用电设备瞬间电压

/频率波动允许值

计算容量P=KxP，柴油发电机组的功率按

j

∑

c.用电设备稳态电压

/频率波动允许值

下式计算：

d.可允许的谐波含量

P=kPj／η

e.机房的通风、排烟状况

式中：

P---

柴油发电机组的功率

kW；

f.负载特性（如非线性负载，用电设备

P---

负荷设备的计算功率

kW；

j

单机最大容量）

P∑---总负荷功率kW；

功率折损

η---

发电机并联运行不均匀系数

当周围的环境比上述的“标准状态”更

一般取，单台取1；

恶劣时，发电机组的功率会有一定的折损，

k---

可靠系数，一般取。

要进行功率修正。

（2）

按最大的单台电动机或成组电动机

3、负载对机组的影响

起动的需要，计算发电机组功率：

突加较大负载及大功率异步电动机的

P=（P∑-Pm）／η∑+PmKCcosψm（kW）

起动对发电机组影响较大，发电机组在突加

式中：

Pm---功率最大的电动机或成组电动

负载后必须有足够的恢复频率能力。

机的功率（kW）；

沃尔奔达发电机组所有机型对首次突

η∑---总负荷的计算效率，一般取；

加60%额定功率已经过多次实践证实；对于

cosΨm---电动机的起动功率因数，

首次突加负载超过60%额定功率时，请咨询

一般取；

沃尔奔达新能源股份有限公司技术开发中

K---

电动机的起动倍数；

心。

C---全压起动C=，Y—△起动C=，

大功率异步电动机的起动会有超过电

自耦变压器起动50％抽头C=，

动机额定电流57倍以上的起动电流，对发

65％抽头C==，80％抽头C=。

~

电机组的冲击很大，如果在发电机组选型时

（3）

按起动电动机时母线容许电压降计

没有正确的计算，可能会造成电动机无法起

算发电机功率：

动。

机组选型时需根据电动机起动情况预留

P=PnKCXd″（1／△E-1）（kW）

足够的余量。

式中:

Pn---造成母线压降最大的电动机或

成组起动电动机组的容量（kW）

K---电动机的起动电流倍数；

C---全压起动C=，Y—△起动C=，自

耦变压器起动50％抽头C=，65％

抽头C==，80％抽头C=。

Xd″---发电机的暂态电抗，一般取；

△E---母线允许的瞬时电压降，有电梯时取，无电梯时取。

工程实例：

以某工程为例，该工程建筑

面积10000m2，12层，为二类高层，保安性

负荷主要为消防负荷，其容量为191kW，最

大一台电动机为喷淋泵37kW，采用自耦降压

80％抽头降压起动。

（1）按计算设备总负荷计算

P=kPj／η=×191／1=

（2）按最大的单台电动机起动的需要计算

P=（P∑-Pm）／η∑+PmKCcosΨm

=（191-37）／+37×6××=238kW。

（3）按起动电动机时发电母线允许电压降计算：

P=PnKCXd″（1／△E-1）=37×6××

（1／）=

根据以上计算，以计算值中最大的功率

进行选型，应选择一台≥238kW的发电机组，

因此可选一台功率相近的250kW机组。

4、控制系统的选择

组成：

控制器件：

MRS10控制器（LCD液晶显

示屏），急停按钮。

屏内元器件：

蓄电池浮充电器，熔断器，

继电器等。

操作功能：

本地机组运行起动/停止，

急停。

远程机组运行起动/停机，可编程输

入/输出接口。

远程计算机读取参数，机组运行起动/停机（加装专用软件，线路）。

显示功能：

三相交流电压、电流、频率、机油压力、水温、运行时间、蓄电池电压、

发动机转速。

报警功能：

高压/低压、低油位、高水

温、蓄电池电压低、低/超速度、紧急停机、

停机失败，公共报警开关输出。

（2）CP680-IGNT自动控制箱组成：

控制器件：

IGNT控制器（LCD液晶显示

屏），急停按钮。

屏内元器件：

蓄电池浮充电器，熔断器，

继电器等。

操作功能：

本地机组运行起动/停止，

急停。

远程机组运行起动/停机。

并网运行，可编程输入/输出接口。

RS232/485接口，开放的Modbus协议，实现

遥控，遥信，遥测三遥功能，实现远程读取

（1）CP620-MRS10自动控制箱参数，机组运行起动/停机等功能（加装专

用软件，线路）。

c.机组并机起动优先顺序可在面板上

显示功能：

三相电压、三相电流、转速、

修改或在计算机上修改。

频率、水温、油压、有功功率、无功功率、

d.机组之间通过CAN总线进行通讯。

功率因素、视在功率、运行时间、起动次数、

e.控制器具有可编程输入/输出接口，

下次检修时间、蓄电池电压

、有功、无功

实现更多功能。

根据用户需要可方便扩展并

电度表、及发电机电压、频率、相位差等同

机机组，最多可达

32台。

步参数。

（3）CP630\CP660

功能概述略，各型控制器

报警功能：

低油压、高水温、超速、超

对比见下表。

频、起动失败、过流、电压过高或过低、电

压不平衡、电流不平衡、逆功率保护停机，

公共报警开关输出。

a.全自动并机，自动按设定的比例实现

有功和无功负载的无差分配，自动根据负载

大小投入和解列机组。

b.实现多台机组备用时供电不间断负

载转移。

控制箱型号

CP620

CP630

CP660

CP680

说明

液晶显示

·

·

·

·

CP620

三相电压

·

·

·

·

自启动

三相电流

·

·

·

·

可电脑监控

中线电流

·

·

·

·

液晶显示、中文

频率

·

·

·

·

界面（按订购时

显

转速

·

·

·

·

保护功能

示

水温

·

·

·

·

报警功能

功

油压

·

·

·

·

通信接口

电池电压

·

·

·

·

采用科迈MRS10

能

油位

·

·

·

·

有功功率

·

·

·

·

无功功率

·

·

·

·

视在功率

·

·

·

·

CP630

功率因素

·

·

·

·

自启动

运行时间

·

·

·

·

可电脑监控，可

输入输出状态

·

·

·

·

液晶显示、中文

历史记录

·

·

·

界面（按订购时

有功电度表

·

·

·

保护功能

无功电度表

·

·

·

报警功能

启动次数

·

·

·

·

RS232通信接口

显示日期/时间

·

·

·

采用开放的

中英文切换

·

·

·

·

采用科迈MRS10

传感器曲线

·

·

·

·

下次维修时间

·

·

·

·

运行时间

·

·

·

·

保

密码保护

·

·

·

·

CP660

油压

·

·

·

·

自启动

护

水温

·

·

·

·

可电脑监控，可

功

高电压

·

·

·

·

液晶显示、中文

能

低电压

·

·

·

·

界面（按订购时

超速

·

·

·

·

保护功能

低速

·

·

·

·

报警功能

电池高电压

·

·

·

·

提供ATS干接点

电池低电压

·

·

·

·

RS232通信接口

过载保护

·

·

·

·

采用开放的

短路保护

·

·

·

·

采用科迈AMF25

中线电流报警

·

·

·

·

电流不平衡

·

·

·

·

怠速

·

·

·

·

·

·

·

·

CP680

充电失败

·

·

·

·

自启动

手动设定

·

·

·

·

可电脑监控，可

设

电脑设定

·

·

·

·

液晶显示、中文

置

传感器曲线设定

·

·

·

·

界面（按订购时

预留可编程接点

·

·

·

·

保护功能

控

面板控制启停

·

·

·

·

报警功能

远程控制启停

·

·

·

·

可实现手动/自

制

电脑控制启停

·

·

·

·

RS232通信接口

方

电脑读取状态

·

·

·

·

采用开放的

式

提供MODBUS开

·

·

·

采用科迈

调制解调器拨号

·

·

·

5、自动转换系统

载保护功能。

当市电断电时，发电机组自动起动，提

ATS控制柜由以下器件组成：

供电源，经过自动转换系统（ATS），将负载

a.核心部件：

自动电源转换开关

（SKT

切换到发电机组上，由发电机组供电。

当市

或SOCOMEC等）。

电恢复后，自动将负载转换至市电供给，切

b.控制器。

断发电机组供电，同时发电机组卸载冷却运

c.自启动电路、联锁电路和速熔保护电

行3～5分钟后自动停机。

路。

ATS控制柜的主要功能：

d.手动操作部件和面板信号指示灯及

ATS的基本功能是：

当主电源（市电）

其外围电路。

故障时，ATS经过0~10秒延时自动把负载切

按其核心切换开关的品牌来分，

ATS柜

换至备用电源（发电机组）端；当市电恢复

主要有：

后，ATS经过010秒延时自动把负载切换至

a.法国SOCOMEC四极自动电源转换柜；

~

市电端。

b.国有爱斯凯

SKT四极自动电源转换

ATS柜的切换延时，保证切换前市电或

柜；

发电机组各项电参数的稳定性。

规格的选用主要考虑用电负荷的匹配。

ATS控制柜具有手动和自动切换电源的

ATS

转换

功能。

ATS具有市电优先的功能，即在发电机

组供电状态，只要市电恢复正常，立刻切换

至市电供电。

ATS检测到市电故障信号时，能及时发

出自起动控制信号到，机组自启动，准备供

电。

ATS具有机械联锁和电气联锁，确保切换

的准确和安全；同时ATS具有缺相保护的功

能。

ATS+MCCB可使ATS柜增加短路、过

6、全自动并机、并网系统

为了提高供电的经济性和可靠性，或者

需要增容时，需要采用多台机组并联运行方

式。

并机系统主要功能：

a.同步并机准确,无冲击,并机时间短

（少于5秒）。

b.根据负载需要待并机组自动并机或解列,使运行更为经济。

c.多台机组并机工作时,负载分配差值小于5%,保证了机组运行的可靠性。

d.配合机组自启动控制箱,在自动模式

下实现市电故障时自动起动和投入,自动并

机;市电恢复后自动解列和停机。

智能并机并网系统：

e.智能并机系统采用带并机并网功能

的控制器CP680-IGNT。

IGNT发电机组控制

系统为欧洲科迈公司生产，适用于单台、多

台后备并网发电机组。

这个组合式模块让使

用者能升级到最适合的方案，适应不同客户

要求。

可内置同步器、负载分配器、市电及

发电机保护功能，实现发电机组自动或手动

起动、并机、与市电并网等功能。

7、静音机组

低噪音箱式发电机组为我公司自主设

计的电源产品，总体结构紧凑，美观大方，

采用组合箱体；回流式风道；高性能耐老化

阻燃型隔音、吸音材料；内置式阻抗复合式

消声器；有效抑制噪音，噪音可降至75dBA

以下。

结构特点：

a.采用进口发动机、发电机，优良的减

震器，具有卓越的防音性能：

b.标准集装箱式防音箱，优质的板材及

喷涂工艺，耐腐蚀，防锈能力强。

c.数字化技术，微处理制控制器，加油、

加水口人性化设计，操作便捷。

d.每一台机组都严格的检测，完全满足

不同环境使用。

防音箱

8、特种车类机组

电源车

电源车是我公司自主研发的移动电源

设备，具有应急反应迅速、机动性强、使用

快捷、操作方便、稳定可靠、设施齐全、环

保等显着特点。

选用世界知名品牌发动机，

并优化降噪、重心合理布置，采用单元化、

标准化设计，车厢采用客车工艺，电源车具

有无外电源起动功能。

环境适用性强，外型

美观大方，提供快速、可靠的电源，是城市

应急机制中的核心硬件设备之一。

a.可选发电机组系列：

沃尔沃、大宇、康明斯等。

b.可选的汽车底盘：

解放、东风、庆铃、江铃、依维柯、重汽等。

电源车

拖车及半挂车

低噪声拖车移动发电机组系列有多种

结构和功能，有手推式、三轮、四轮、汽车

电站、拖车电站、移动低噪声电站、移动集

装箱电站、电力工程车等。

结构特点:

牵引:

采用活动式挂钩，360°转盘、转

向灵活、确保行驶中的安全。

制动:

具有可靠的气刹接口和手摇式刹

车系统，确保行驶中的安全性。

支撑:

为保证电源车操作时的稳定性，

配有4只机械或液压支撑装置。

防音:

拖车的车箱、车门等全部用双层

结构，应用吸音板消声；排气管用保温棉包

裹，噪声在75dB（A）以下。

拖车

半挂车

三、发电机组机房的设计及布置

1、概述

发电机组的机房必须经过设计以满足

消防法规及其它适用的规定。

机房的设计及

布置，必须满足以下条件：

a.总使用面积及局限性；

b.噪声的限制（《城市区域环境噪声标准》或《工业企业厂噪声标准》）及相关规定要求；

c.机房通道、机组运输安装的可行性；

c.服务车辆的可到达性；

d.通风散热条件；

机组起动时无强烈振动；

安装注意：

e.便于机组操作检修；

a.根据相应的法律法规，机房内应有足

f.噪声和振动控制：

吸声、隔音、消声、

量的新鲜空气。

隔振、阻尼和个人防护；

机房位置确认需注意的事项：

机组安装在混凝土地板上

b.根据机房内需容纳的设备，确认机房

当发电机组安装到混凝土地板上时，

应

需要的总使用面积及局限性，

发电机组、冷

该在地板上浇筑一个混凝土基座，

基座采用

却系统、排烟系统、日用油箱、发电机组相

钢筋混凝土结构，并经过28天173kPa以上

关的电器设备柜，对噪音的限制要求，即是

压力测试合格，混凝土平台应高出周围地面

否需要机房消声环保工程。

至少100mm，沿机组底座每边至少扩展

2、基础设计基本原则

100mm。

基础作用

机组安装在隔离振动基础上

正确合理的基础是确保机组的可靠性

当周围环境对振动或噪声有较高要求

和发挥机组优良性能的保证，

设计基础有如

时，发电机组应安装在专用隔离振动基础

下作用：

上，从而减少振动对建筑物的影响。

基础重

a.支撑发电机组的全部重量；

量的抗动载荷至少应是机组自身重量的两

b.保证机组和辅助设备间的安装位置；

倍。

（油箱中的燃油重量可不计入所要求的

c.将发电机组的振动与周围结构隔离；

基础重量）,下图是典型的隔离振动基础。

注

d.利于机组防潮防湿；

意事项如下：

e.分散基础的受力面积；

a.隔离基础沿机组底座每边至少扩展

基础设计原理

100－300mm，由此确定基础的长度

L和宽度

a.基础不能和建筑物的地基相连；

B。

b.基础深度和宽度应满足要求；

b.基础应高出机房地面20－300mm；

c.基础要牢固，机组安装后应保持水平

c.隔离基础深度H计算公式如下：

无倾斜，能支撑机组重量和机组运行产生的

H＝K·G/（d·B·L）

冲击力；

d－水泥密度，通常为2400kg/m

3

d.基础不能产生任何方向的位移，保证K－机组重量倍数，一般为2；

G－机组总重量，kg；

B－基础宽度，m；

L－基础长度，m；

d.隔离基础应留有延展空间，防止低温

时冻涨破裂；

e.隔离基础的钢筋混凝土需经过

28天

不低于173kPa的压力测试合格；

f.发电机组、燃油和隔离基础的总重

（TW）对地基的压强（SBL）应小于96kPa。

此数

据适用于大多数地基，如需准确的承载能

力，建议查阅地方法规和建筑物的地基分析

报告后确定。

机组安装在楼板上

发电机组安装在楼板上时，楼板应能承

受机组的静载荷和动载荷，并留倍的安

施。

安装固定

发电机组直接固定在地板或基础上时

会引起较大的噪声或振动，可能导致机组、

地板和其它设备的损坏。

沃尔奔达发电机组在出厂时已配套提

供橡胶减震垫。

在机组安装时垫于底架下部

的定位孔附近并调整使机组水平。

橡胶减震

垫能削减约50%－85％的冲击震动。

沃尔奔达发电机组安装时，不需要用地

脚螺栓固定。

如果安装的地面有足够水平，并能承受机组的动静荷载而不会有下沉变形，发电机组安装时可直接安装在地面上。

基础设计

全系数,机组底座和楼板之间要有减振措3、排烟系统

概述及原则

效控制噪音。

排烟系统的功能是将废气安全地排放

d.在排烟系统中安装排烟消声器可有

到户外，并使废气、灰尘、噪声等远离建筑

效控制噪音，排烟消声器会增加排烟系统背

物和人群。

本节为用户提供了排烟系统安装

压，合理选择和安装排烟消声器，

保证以最

准则，必须满足如下基本要求：

小的排气背压达到最佳的降噪效果。

a.确保整个排烟系统的背压低于发电

e.为更好防止排出的烟雾污染建筑物，

机组规定的最大允许值。

建议排烟管高出建筑物的高度不少于排烟

b.确保排烟波纹管和涡轮增压器不受

管直径的15倍。

压力，并考虑热膨胀时有足够的伸缩空间。

特别提示：

排烟管顶端高出建筑物时要

c.在排烟系统中安装排烟消声器可有

做接地防雷击处理！

排烟消声器的选择

通常增大消声器的尺寸将改善消声效胀1.14mm。

建议使用不锈钢波纹管吸收长直

果，最为常用的是圆筒形消声器