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频率稳定装置及柴油发电机组的维护

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-07-07 0:40:35 * 浏览: 19
柴油发电机组通常用作数据中心的备用电源,并与UPS配合形成一个完整的不间断电源系统。但是,由于其技术和结构特性,在连接或撤除重负载时,电压和频率会同时波动。特别是,频率波动对电子设备(如UPS)的干扰通常比电压波动更为重要。本文介绍一种减少柴油发电机组频率稳定装置频率波动的新技术及其维修经验。 1发电机组的技术和结构特性柴油发电机组(称为发电机组)与柴油发动机(称为发动机)的曲轴(主轴)刚性连接,因为它比汽油发动机坚固,大中型发电机组使用柴油发动机。发电机(简称发电机)的旋转轴(转子轴)以相同的速度旋转并同步发电。为了有足够的动力来驱动发电机发电,发动机的输出功率要比发电机的输出功率大1.6至2倍。这称为匹配率。根据技术和结构需要,如果发电机组专用发动机没有特殊要求,则主轴转速为1500r / min(25r / s)。这是由于发电机定子的三相绕组和中间的转子励磁绕组的结构特性。当发动机与转子轴一起旋转时,转子上的励磁绕组的电磁场会扫过三相绕组,并且绕组产生的电压频率恰好是50 Hz。符合国家电力标准。这意味着发电机的输出频率由发动机转速确定。如果发电机组在额定输出功率范围内,则无论负载如何变化,输出频率都可以保持稳定,则必须通过频率稳定装置实时调节发动机的转速。 2频率波动的原因和影响与商用电源相比,具有较高输出功率的发电机微不足道。由于其有限的输出功率容量,它对负载的输入功率,输入电流的高次谐波分量以及输入功率因数具有适应性要求。否则,电气设备和发电机组将处于不良工作状态。 (1)电压和频率波动的原因当发动机由发电机供电时,其定子中的三相绕组的输出电压和电流依次以120°电角流向负载。通常,当输入功率等于发电机组输出功率的60%的电气设备连接到发电机组的输出端时,它将导致频率和电压的明显甚至强烈波动。这是因为此时负载需要输入大电流,这导致三相绕组中的电流急剧增加。该电流产生的强大电磁力吸引发电机转子,导致其转速降低,频率和电压立即下降。可以看出电气设备在连接时需要输入多少电流,这是电气设备和发电机组是否处于正常工作状态的关键因素。 (2)试验曲线分析重负荷试验是在国外著名品牌的柴油发电机组上进行的。测试曲线如图1所示。图中的虚线表示未添加负载调节模块时连接重负载时发电机组输出频率,电压和转子轴功率的波动曲线。图1下的P(功率)功率曲线上升到0〜0.5s的值,表明发动机由于进入重负载而立即增加了发电机转子轴的功率,试图保持电压,电流和频率不变。负载中的电抗分量的瞬时反应会导致曲线在0到0.2s之间出现小波折。图1顶部的U(电压)电压曲线,变化规律与P曲线一致。电压突然降至0.8的额定值从0到0.2s,表明负载中的电容电抗分量起主要作用。 0.5s时收费。中间的F(频率)频率曲线在0到0.5s的时间内下降到额定值的0.95左右,这表明重载访问会导致频率快速下降。 0.5秒后,过渡过程加剧。定子绕组的电感电抗分量和负载的电容电抗分量之间的充电和放电电流急剧增加,并且无功功率在1.5s左右达到峰值,从而使发电机转子再次被转子的电磁场吸收。由于定子绕组和转速减慢,发电机组的输出频率低至额定值的0.83(F曲线)。 1.5〜3s是重载访问导致的电路过渡过程减弱并结束的时间。电压(U曲线),频率(F曲线)和转子轴功率(P曲线)均迅速达到正常值。从连接重负载的3s(F曲线)内的频率变化可以看出,频率波动与负载的大小和性质有很大的关系。 (3)频率变动的影响及对策频率变动不仅会影响电气设备,还会导致发电机组自身的工作状态*。数据中心中的发电机被ATS切断,UPS的电源将产生大小波动。这将不可避免地导致UPS依赖于输入电压频率和相位控制电路的输出值(整流电路)或改变电路的工作状态(旁路系统)*。有些会导致整机处于不良工作状态,而严重的会导致整机无法工作。实际上,频率波动对UPS和发电机组的影响也是相对的。正确选择两者的功率比是有效的对策。在实际工作中获得的经验是,对于输入功率因数小于1且输入电流的高次谐波分量小于10%的高频UPS,当输入功率小于额定输出功率的80%时发电机组的频率波动不会影响正常工作。工频UPS只能选择少于55%。 3相关规格频率相关参数也是发电机组技术标准的主要内容。定义了稳态频率调整率df和频率稳定时间t。前者表示负载变化后的频率或最小值f1与额定负载下的频率f2之差,相对于额定频率f的比率的百分比,即常用发电机组的df值为不大于3%,并根据此1.5 Hz计算频率波动值。可以看出,对于发电机组中使用的发动机速度的稳定性有很高的要求。对于频率稳定时间t,标准要求2〜5s。即,由负载变化引起的过渡过程越短越好。 4发电机组的频率稳定装置实时控制发动机转速以确保发电机在额定输出功率范围内,无论负载如何变化都可以确保频率稳定性,是专用于发电机组的发动机的主要技术要求。为此,不断出现新的频率稳定装置。 (1)电子调速器电子调速器的工作原理框图如图2所示。电子调速器是一种自动调节装置,根据负载的变化自动增加或减少喷油泵的供油和喷油时间。发电机组,以便发电机组可以稳定的速度运行。电子调速器的特点是,它智能地连接和协调发动机各个功能部件的工作状态,并综合判断其实时参数并获取值,以此作为根据最大程度调整燃油的命令。适当的时间,并通过电磁阀(节流阀)将油量注入气缸内引爆,并驱动主轴旋转,使t无论驱动负载如何变化,发动机都在额定输出功率范围内,可以对其进行快速调节,以确保转速稳定在25r / s。它的工作过程是:位于主轴和凸轮轴上的两个速度传感器将信号发送到速度计数器以获得实时发动机速度,并在速度分析模块中与算法和算法一起分析和计算速度差。来自数据库值的预设速度。喷射量和喷射时间建立模块全面分析速度差,数据库中的典型值以及从发动机收集的相关数据,建立喷射量和喷射时间,并指示喷射驱动器打开喷射电磁阀,以便发动机可以将燃料完全引爆,从而带动主轴旋转,还可以减少污染物的排放。 (2)自动电压调节器(AVR)AVR安装在发电机中。它的功能是负向调节负载引起的输出电压降值,以增强转子磁场,从而促进输出电压恢复到正常值。向此功能添加负载调整模块。当重载使发动机主轴转速低于设定值时,模块会自动将电压降低一定量,这相当于将负载值降低相应的值,从而使发动机达到额定转速快点。从而显着减少了重载访问引起的频率和电压波动。如图1中的实线所示。这有效地减少了电气设备的使用*。 (3)并联操作单元监控卡发电机单元并联运行,通常用于冗余电源,以提高电源的可靠性或增加现有单元的容量。并联运行的每个发电机组不仅需要相同的输出电压相序,而且还需要输出电压的幅度,频率和相位,并且每个发电机之间共同承担的负载的有功功率和无功功率应该相等组。分钟。安装在每个发电机组中的并联运算单元的监控卡实时收集上述六个数据,并根据并行运算数据模型和算法计算并推导这些数据,并获得最合适的调整量来控制该单元以确保处于良好的并行运行状态。同时,这些数据也被传输到其他生成器以进行同步。每个发电机组输出频率的稳定性和同步性是并联运行的重要条件之一。频率变化的原因是有功功率变化是由连接和退出期间所有并联运行的所有单元共享的连接到输出母线的负载引起的。由于有功功率是由消耗发电机输出电流的负载的电阻形成的,因此电流的变化引起发电机定子磁场对转子的吸引力的变化,即发电机的磁场的变化。发电机转速,即输出频率或相位的变化。在实际工作中,部分负载的接入和撤回是常见的,因此频率也会发生变化,并导致各单元之间有功功率的分配不均。这时,监视卡从收集的数据中分析控制频率的大小,控制发动机电子调速器以改变发动机主轴的速度,即改变发电机的输出频率,并恢复并联单元。处于良好的运行状态。图3显示了频率调整的解决过程。当负载的一部分连接到并联单元的母线上或从并联单元上撤下时,不可避免地会导致有功功率和无功功率在并联单元之间平均分配,从而使单元循环和每个单元的频率波动。此时,并行卡分别求解本机和相应并行母线的有功功率,频率和相位这三个参数,并获得有功功率变量δP,频率变量δf和相位v可变δΦ。数据处理器根据数学模型和经典数据在并行运行中进行计算和推导,求解作用在频率(速度)调节器和电子速度调节器上的调节频率值δf/δt,改变发动机主轴和发电机转子,使单元的频率和有功功率均匀分布,以达到并联单元良好运行的条件。 5使用和维护经验不仅要使UPS与其他电气设备和发电机组之间的关系相匹配,以使该系统平稳运行,而且还要更加注意日常使用和维护工作。 ①每月至少要同时进行一次主电源中断,让发电机组按照ATS指令启动,然后按计划的时间连接到UPS和其他电气设备,并运行15分钟。测试系统的可靠性。 ②安装在发电机组上的铅酸蓄电池是机组启动的电源,市电中断后电子调速器也能工作,这一点非常重要。应每两个月检查一次浮动充电电压和内阻,以查看是否有泄漏,端子松动等情况。③工作时,发电机自身的振动非常大。每两个月,请仔细检查电子调速器的信号电缆和插头以及设备上的传感器是否可靠。 ④速度信号传感器通常安装在主轴飞轮的外齿圈和凸轮边缘上,这些地方容易受到机油污染。当发电机组的输出频率不稳定或周期性振荡时,有必要首先考虑到它可能是由严重的机油污染引起的,该污染会削弱电磁传感器信号甚至部分消失。 ⑤气缸上的喷射电磁阀(油门)故障或外部接线松动或断开会导致气缸停止工作。这时,发动机工作节奏会异常,开车