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浅析柴油发电机容量选择、启动方式及冷却系统
一、设置原则
导读：在《柴油发电机组的选择过程中》我们主要是以负荷要求为基础来判断是否设置柴油发电机组。具体来说：首先，针对一级负荷中的重要负荷用电情况下，可采用柴油发电机组作为补充、应急电源；其次，针对一级负荷用电过程中，由于地理条件、经济、技术等要素的限制而难以从市电中获取第二电源的用电情况，也可适当选配柴油发电机组作为补充；第三，大中型商用建筑或者建筑高度超过100m情况下。市电中断将会带来巨大的财产损失，并有较大概率造成人身伤害，因此也同样有必要采用柴油发电机组作为应急电源： 针对部分难以从市电中获取电源的二级负荷用电也可适当配置柴油机发电机组。
二、机组选择（一）容量选择
（1)应急负荷大小、单台电动机 启动容量以及投入顺序是确定装机容量的主要影响因素。如应急负荷较大，可采用多机组并列运行的方式供电，而当用电负荷谐波较大的时候，必须对该因素对发电机组发电能力可能带来的影响给予充分的重视。
（2）具体的装机容量的计算方法包括：稳定负荷计算装机容量、电机启动过程中负荷为基础计算装机容量、启动过程中发电机母线可承受电压压降计算装机容量。
（3）为了保证电机的顺利启动，自备发电机组的装机容量必须和建筑内电动机的功率之间保持高度一致，不然将会导致由于发电机绕组升温过快或者母线承载能力不足而导致的保护开关动作。
（4）发电机数量应和实际需求保持一致，一般情况下，800KW以下应选用单机供电，而高于800Kw可根据实际情况选择两台或以上机组供电。在多台机组联合发点的过程中，应选择那些型号、规格基本相同的设备，为运行并车的顺利进行提供有效支持。高速柴油发电机组以及无刷励磁交流同步发电机配合自动电压调整装置在实际的应用过程中供电效果更为良好。
（二）启动方式
（1)带有自启动装置的机组最为合适，这是因为作为备用设备，应保持常备启动状态。尤其是在高层建筑中和火灾自动报警系统保护对象，一旦出现停电事故，机组能够快速启动，在3S内完成整个供电运转工作。机组在出现停电事故后的3s内自动启动，启动时间正常为10S，最长时间不超过15S。当一次启动失败之后，将在3S内自动进行第二次启动，共有三次自启动功能，总用时不超过30S。发电机输出主开关合闸供电。市电恢复后，机组延时2-5min不卸载运行5min后主开关自动跳闸，空载冷却运行 10min后自动停车。
（2）为了保证在实际应用过程中，柴油发电机组的稳定性，设备应具有不同延时错开启动功能，当用电重要性相同的情况下，应首先启动容量大的负荷，这样可 限度的保障供电水平。
（3）自启动机组的操作电源、机组预热系统、燃料油、润滑油、冷却水以及室内环境温度等均应保证机组随时启动。必须有独立水源，在市电供电停止之后，能够正常提供供水。
（三）冷却方式
在实际运转过程中，柴油发电机组往往会产生大量的热量，尤其是燃烧产生的高温，如果没有相应的散热手段作为支持，其增压器、外壳工作性能必然受到严重的影响。冷却系统的功用在于，通过油或者水、风循环来带走各个部件的热量，从而保证部件的正常工作温度。当前阶段技术水平下，
主要采用水冷和风冷的方式对柴油机组进行冷却处理，包括水泵、水箱、降温风扇构成的散热系统能够有效的降低柴油机发电机组在运转过程中的工作温度。实际上，温度过高或者过低都会对柴油机发电机组的正常运行带来一定的负面影响，因此在散热设备的选择过程中，应以柴油机各个部件的工作温度为主要依据。
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发电机的正常启动特点与条件
柴油发电机组的运行方式：正常情况下，柴油发电机组保持在热备用状态，做好启动的准备，预润滑和预熟系统保持连续运行状态，以便能使柴油发电机启动后在尽可能短的时间里达到满功率。柴油发电机从接到动信号开始，经过带载程序最终达到稳定运行。
柴油发电机组能启动应满足以下条件：
a所有的控制设备有电，（部分设备失电也可能不影响启动）；
b.没有优先连锁（柴油发电机在“维护”模式，盘车啮合，A/B列压空压力低三者之一）和跳闸信号；
c.启动失败记忆信号。
柴油发电机组的启动命令有如下几个：a.LHA、LHB母线电压低（≤0.8Un）延时0.9秒；b.LGC、LGD母线电压低（≤0.8Un）延时0.9秒；c.安注信号：d.安全壳高高压（0.24MPa);e.主控室手动启动。一旦接到以上启动命令，只要机组无优先连锁信号和跳闸信号以及无启动失败记忆，机组将立即启动，即使有正常跳闸信号和正常连锁信号，也无法禁止启动。柴油发电机在接到启动信号10杪内，能够达到额定转速和额定电压。一旦达到额定转速和额定电压后正常电断路器001JA断开同时扫负荷，断路器002JA合上，并启动一个带载程序。由于电动机启动功率比其额定功率大，柴油发电机的容量又不是按照由配电装置供电的全部厂用电设备同时启动来选择的。带载程序用于：切除大部分专设安全厂用电设各，以便当电源断路器002JA合闸时不致使全部专设安全厂用电设各同时启动；b．按照需要和柴油发电机组的容量使被切除的专设安全厂用电设备分批重新启动。
柴油发电机一旦接到启动命令后，只有以下保护可以使柴油发电机跳闸：①超速保护，转速达到575r/min（额定转速的115％）；②低电压保护，电压低于70％额定电压2/3即在三个低电压检测回路中出现两个低电压头）；③手动切断：在柴油发电机厂房按下001PP就地控制盘上的紧急停运按钮001TO或就地的停机杆。
就地运行模式:这个模式主要用于柴油发电机的定期试验。通过就地OOIPP盘面002CC开关来启动柴油发电机，与启动不同，在手动启动柴油发电机的过程中，励磁开关不会自动合闸，必须在002JA断开以及转速大于80％条件下就地用015CC手动合闸。在就地运行模式下，正常连锁和连锁都将闭锁柴油发电机的启动。正常停机保护有：①发电机保护，②励磁保护；③高温水出口温度高高；④低温水进口压力低；囹润滑油目用油箱150BA低低液位，⑥润滑油温度高：⑦主轴承温度高；⑧燃油压力低；⑨柴油发电机曲轴箱压力高；⑩排气或涡轮增压器进出口温度高。就地运行模式并不妨碍柴油发电机的启动，一旦柴油发电机接到启动命令，一切运行过程同启动一样，尽管此时在就地运行模式。
维护模式:将OOICC置于“维护”模式，此模式下，柴油发电机组不可能就地或启动。这种情况主要用于柴油发电机组的维护状态，并为维护人员进入中乐盘柜进行检修创造安全条件。需要启动盘车装置时，也要置于此模式。
柴油发电机的停运：不论柴油发电机以何种方式启动，手动停机只能在就地进行。对于启动运行工况下，首先，在主控室按下014TO停机认可按钮，允许就地停机的情况下，才能在就地使用001PP上的002CC开关使柴油发电机停机。对于柴油发电机就地启动的工况下，就地手动停机，不需通过主控制室认可。在发出正常停机信号的同时出现启动信号，则后者具有优先权。不管是何种性质的启动信号，就地停机按钮001TO都能使柴油发电机跳闸，并发出报警信号。维曼发电机租赁
发电机管理中的3个有用细节
故障背景：2017年5月20日该轮靠泊印度洋留尼旺岛，锅炉发生点火故障，于是发电机换用轻柴油。换油后不久，发现发电机上的燃油管有滴漏，当时忙于处理锅炉问题，为减少柴油损失，当即关闭了停车状态的一号和三号发电机燃油进出管路的相关阀门。
故障现象：第二天船舶离港时，当班轮机员凌晨4点打电话给我，说一号发电机不能并车，三号发电机能并车但只能承担150 KW，再加负荷就加不上去。我立即下机舱，检查发电机相关情况，滑油、冷却水各项参数未见明显异常。我尝试向三号发电机手动转移负载，多次手动调节调速器以增加燃油供油量，但负荷没有变化。尝试一号发电机并车，自动与手动并车都未成功，一号发电机显示频率过高。
打开三号发电机保护盖检查高压油泵，油泵齿条拉杆均能自由活动，油尺刻度指示在较大值，排除了油泵的问题，再检查相关管路，发现有个进油阀处于关闭状态，当即慢慢全开燃油阀，三号发电机立即加载到500KW，负荷转移正常。
注意力再转向一号发电机，发现一号发电机类似的进油阀也未打开，当即打开进油阀，并再次尝试并车，但还是并车失败。到港时一号发电机是正常使用的，频率、转速，负荷的转移各项指标都正常，怎么突然就转速过高了呢?
故障措施：三号发电机正常之后，我全部精力集中在一号发电机不能并车的问题上，之前发电机转速感应器出现过速度显示的问题，所以首先还是考虑转速感应器故障，怀疑有可能是感应器脏了或者跟飞轮的间隙超标。该发电机有两个pick-up(转速感应器)，一个用于机旁控制屏显示，一个用于发电机安全控制系统。当即取出两个感应器，其中一个确实脏了，擦拭干净后，检查了速度感应器的阻值，确认正常，重新装回，调整好间隙，重新启动发电机，转速还是过高--950RPM。
排除了转速感应器的问题，那么故障就应该在机械部分。检查高压油泵，调节拉杆活动正常;检查调速器，该调速器品牌是Regulateurs Europa，型号1102V-4G-25R。发现调速器上的手动速度调节旋钮卡住了，很难转动，联想到二管轮的交接班记录，提示该调速器的同步马达(下图中的021)不是原装备件，当时由于缺少原装备件，用的是上个管理公司遗留下来的其他制造商备件。拆下同步马达，与近期在新加坡刚接收到的原装备件对比，发现两个同步马达参数不一致：非原装备件，制造商Woodward，电压24V，转速2000 RPM，功率5瓦;原装备件，制造商Groschopp，电压24V ,转速2700RPM，功率2瓦,电流0.25A。进一步拆开非原装同步马达，发现马达的塑料齿轮磨损，不能转动。
换上新的同步马达，启动发电机，调节手动转速旋钮，使转速达到916RPM, 待发电机转速稳定后尝试并车，发电机可以成功并车。但是又出现个新问题，并车后一号发电机功率并未提高，相反地，出现逆功率跳闸的现象，几次尝试都是如此。我决定让三管轮在并车屏上尝试并车，我与电机员在发电机旁观察，双方用对讲机联系，发现当发电机并车成功后，调速器速度控制旋钮被同步马达向逆时针方向旋转导致柴油机减速，这与并车后调速器的正确动作恰恰相反，正常情况下，调速器速度控制旋钮应该顺时针方向旋转使柴油机加速从而增加本机承载负荷能力，维持转速稳定。查找到问题症结后，我们再对比同步发电机马达的电压与电流情况、查找相关发电机电线接线图纸，发现一号发电机相关接线控制板亦与原厂图纸一致，这说明接线未曾改动过。于是我们改变同步马达背后的接线，将其对调，再次启动发电机，并车成功，负荷转移顺畅，问题解决。
经过该事件，发现以下几点在未来的轮机管理工作中值得引起注意：
启动发电机之前，一定要检查相关管路系统，之前做出过状态改变的相关阀门，一定要及时设置好。交接班工作一定要交接清楚，不能有遗漏;
该事件的起因在于启动发电机之前没有将关闭的燃油阀打开，该轮经过几任管理公司管理，燃油管路的阀门老化，在全关时仍然存在些许燃油泄漏，造成一号发电机启动时，能正常启动，调速器在燃油量不足的情况下加大油门以保持额定转速，但同步马达因为调速器不正常动作导致里面的齿轮损坏，造成了同步马达卡死，以至于发电机转速达到950RPM 后不能减速。这一点在发电机的管理工作中一定要考虑到;
不同管理公司的备件采购途径不一样，存在大量第三方生产的备件，与原厂备件相比，有些参数都不一致，有些即使铭牌上参数一致，但物理尺寸却不一致。这给轮机员维护保养时带来了诸多不便。主管轮机员在接受备件时一定要仔细核对，避免到使用时陷入被动;即使是原装件，电器要考虑正负极性，机械要考虑左旋右旋。
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