卡特彼勒发电机组设计应用指南

卡特彼勒柴油发电机组设计应用指南利星行机械（上海）有限公司2009年3月SystemsCapabilitiesSmallLargeATSATSUPSUPSISOSwitchgear目录页码1、公司简介12、设计安装规范33、发电机组选型及设计43.1功率的定义及修正43.2发电机组的性能要求73.3负载分析103.4自动化切换开关系统133.5发电机组并联运行154、机房设计164.1柴油发电机组基础164.2机房通风系统184.3发动机冷却系统204.4排烟系统224.5燃油系统234.6电气及控制系统244.7噪声控制284.8供参考的机房图315、CAT发电机组技术参数表386、典型发电机组图片467、典型业绩表478、单位换算表481卡特彼勒发电机组设计应用指南卡特彼勒公司简介－卡特彼勒在中国公司简介卡特彼勒是世界上昀大的土方工程机械和建筑机械的生产商，也是全世界柴油机、天然气发动机和工业用燃气涡轮机的主要提供商。在大中华区，卡特彼勒为区内持续的经济增长和发展提供了产品和技术。迈向21世纪，我们的参与和承诺更坚定不移动。为了加大投资力度和发展业务，卡特彼勒（中国）投资有限公司于1996年在北京成立。今天，卡特彼勒在中国投资建立了11家生产企业，制造液压挖掘机、压实机、柴油发动机、履带行走装置、铸件、动力平地机、履带式推土机、轮式装载机、再造的工程机械零部件以及电力发电机组。卡特彼勒（中国）投资有限公司已在中国建立了办事处、培训和产品服务中心，为日益增长的设备用户提供及时周到的服务。由5个代理商组成的经销服务网络为各行业提供适用的机器和设备，并给予综合性售后服务，使用户在作业中取得更高的经济效益。卡特彼勒美国总部2卡特彼勒发电机组设计应用指南利星行机械有限公司简介利星行机械有限公司概况利星行机械有限公司，成立于1994年10月，是利星行集团（全球华人企业500强企业）在大陆全资拥有的子公司。利星行集团总部设在香港，主要经营范围为工程机械，金融服务，汽车，物业与贸易。2006年，利星行集团销售收入达到23亿美元，位列全球华人企业500强第313位。利星行机械有限公司于1995年4月取得了世界著名的工程机械和柴油发动机制造商–卡特彼勒在中国的代理权。利星行机械总部及其售后服务中心设在江苏省昆山市，同时在代理区域内–江苏、山东、河南、湖北、安徽、浙江和上海设立了26个分公司全面负责卡特彼勒工程机械、柴油机、天然气发动机和零配件的销售及提供优质的售后服务。在2004年，利星行机械有限公司通过它的子公司中华机械有限公司，开始向台湾提供卡特彼勒产品与产品售后服务。利星行机械有限公司昆山总部利星行机械有限公司上海动力系统中心3卡特彼勒发电机组设计应用指南2、设计安装规范安装发电机组前，我们要根据安装规范来设计如何安装。（1）机房建筑应获得批准；（2）机组的功率应符合环保报建及环境影响；（3）对以下方面作出控制，符合相应规范：◇机房燃油符合相应规范（GB50045-95）◇机组噪声符合《城市区域环境噪声批准》（GB3096-93）、《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）◇机组尾气排放符合《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》（GB50055-93/JGT16-92）参考资料为卡特彼勒如下安装应用手册：CoolingSystems........................................................................LEBW4978DieselEngineControlSystems................................................LEBW4981DieselFuels&DieselFuelSystems.........................................LEBW4976EMCP3.1,3.2,3.3GeneratorSetControl..................................LEBE5255EPApplications,Engine&GeneratorSizing............................LEBE5294EngineRoomVentilation...........................................................LEBW4971ExhaustSystems.......................................................................LEBW4970FactoryTesting..........................................................................LEBW4989GeneratorSystems....................................................................LEBW4993LubricationSystems..................................................................LEBW4957Mounting.....................................................................................LEBW4974Noise...........................................................................................LEBW4973StartingSystems........................................................................LEBW4980Vibration......................................................................................LEBW49724卡特彼勒发电机组设计应用指南3、发电机组选型及设计卡特彼勒公司具有专业的计算软件“SpecSizer”经帮助客户进行正确的发电机组选型，有关该软件的详细信息请与卡特彼勒当地代理联系取得。为了更好地理解软件里所使用的公式、计算及一些相关联的因素，在本章节里将介绍以下一些在发电机选型时必须考虑的内容：●发动机的功率定义及修正●发电机组的性能要求（瞬态响应、加载能力、电压调节、启动时间）●负载分析●自动化切换开关系统●多台发电机组的并联运行3.1功率定义：一台发电机组是由发动机和发电机组成的，然而由于其各自的性能和特性的不同，所以在成套发电机组后，把它们作为一个系统来整体考虑是非常有必要的。负载因素=%时间百分比x%负载百分比%时间百分比=在某一负载下运行的时间/总的运行时间%负载百分比=某一实际负载/发电机组额定功率5卡特彼勒发电机组设计应用指南总的负载因素=Ppa/P例题1：对于一台备用额定功率1000kw的发电机组(即P=1000），在连续运行的24小时内，800kw运行机了15小时，900kw运行了2小时，1000kw运行了1小时，500kw时运行了4小时，300kw时运行了2小时。根据以上公式可以算出这24小时内的总负载因素为：L.f.=(800*13+900*1+1000*1+500*6+300*3)/(24*1000)=67.5%卡特彼勒发电机组的功率分为备用功率、常用功率和连续功率。定义如下：StandbyPower（备用功率）●每年运行时间不超过500小时●在一定的运行周期内，发电机组的负载是变化的，可连续运行12小时●不能超载运行和不能与市电并网运行典型应用：建筑物的备用电源（如上述例题中所述的运行工况）PrimePower（常用功率）●无运行时间的限制（可以按每年24*365小时计算）●在全部的运行周期内，发电机组的负载是变化的，并且总的负载因素不超过70%●每运行12小时允许超载10%运行1小时典型应用：与电网并联运行调峰、热电联产等ContinuousPower（连续功率）●无运行时间的限制（可以按每年24*365小时计算）●在100%恒定负载不限小时数连续运行，或者在变化的负载下运行，总的负载因素70-100%。典型应用：发电站及与电网并联运行、基载运行模式、热电联产等在进行发电机组选型及计算时，必须清楚地了解发电机组的实际应用及可能的运行负载状况，正确选择按以上功率定义的发电机组。6卡特彼勒发电机组设计应用指南功率修正·现场环境条件对发电机组输出功率的影响海拔当海拔高度超过1000m时,每超过100m将会使功率下降1%。具体有关的修正值请与CAT代理联系。环境温度当发电机的进风温度超过40°C时需要对输出功率进行修正。（下图表为一台1600kw柴油发电机组的海拔与环境温度的修正表）腐蚀性的空气环境盐雾或其它腐蚀性的元素会破坏发电机绕组的绝缘而引起发电机的故障，在这种环境下工作的发电机在制造时需要对绕组进行特别防护湿度除非发电机完全密封，否则潮湿的空气会在发电机上凝结露水，运行中的发电机组由于机器温度的升高和空气的流通可以避免凝结水的形成。当在高湿度的环境情况下，当机器处于停机状态时，建议在发电机上加裁一个防潮加热器以使温度高出环境温度5°C。灰尘通过冷却风扇带入的灰尘（如铁屑、沙子等）会伤害到发电机，造成短路。同时这些灰尘堆积到一起也容易吸收空气中的水份而使发电机受潮。如果发电机在这种环境中工作，通常需用加装发电机的进风过滤装置，制造厂可以提供这些装置供选择。7卡特彼勒发电机组设计应用指南3.2发电机组的性能要求瞬态响应能力任何时候，当对在稳态运行中的发电机组进行加载或卸载时，发动机的转速、电压和频率都会发生一个瞬时的变化，然后又恢复到稳态运行状态。这种变化的幅度取决于瞬时加载的有功和无功功率大小，同时也与发电机电压调节器的设定、发电机的总容量、动态特性、系统中其它负载性质有关。一般的工业应用可以接受30%的瞬态电压降，但有些敏感性的负载只可接受比较小的瞬态电压降（如UPS，医疗设备，变速器等）瞬态响应的标准不同的国家具有不同的此类标准，有些行业可能要求发电机组能接受一步加载100%的能力。ISO8528-5规定了瞬态反应的标准，共分4个性能等级，如下表AgreedbetweenManufacturerandCustomer(AMC)8卡特彼勒发电机组设计应用指南性能等级说明主要应用G1只需满足基本的电压和频率参数照明和一般的电力负载G3负载对电压、频率、波型有严格的要求通信设备G4负载对电压、频率、波形有非常高的要求(AMC)数据处理和计算机系统G2一般的商业电力系统对电压会有一些较高的要求，当负载变化时，短暂的电压和频率波动是可以接受的。照明系统、泵、风扇、升降机在发电机组选型时，必须考虑加载过程及其瞬态的响应能力，大多数的涡轮增压带中冷却器的四冲程发动机都不能接受一步突加100%的负载，所以请确保所选择的发电机组能满足实际应用中负载的需求，以下图表是ISO528-5-G3要求的发电机组加载能力，根据发动机的BMEP及现场的负载大小可得知加载的步骤和次数。注：当系统可承受的瞬态频率和电压降没有特别要求或符合NFPA110标准时，卡特彼勒发电机组可承受100%负载一次投入。首先，通过TMI找到发动机的BMEP（BrakeMeanEffectivePressure）值，单位为Bar或Psi如果负载的大小位于“FirstLoadStep”曲线以下，则可以一步完成这个加载过程。例如：3512/1000kw的发动机的BMEP为16.42Bar,可以查到发动机可以一