谈柴油发电机组的技术发展与应用

　　柴油发电机组的应用历史要比UPS长得多。它一直是市电缺失时，对交流用电设备提供电能的发电设备。随着信息化社会的建设，柴油发电机组也从其传统的应用领域迈入这个广阔的天地；它与UPS相辅相成构成的不间断供电系统，满足了信息设备对电源高可靠、高质量的要求，并且得到广泛地应用。柴油发电机组从而更受到电源领域的技术人员和众多使用者的关注。为此，机房360采访了柴油发电机组技术专家，以了解这个行业领域的概况。

　　张振毅，航天科技集团710研究所高级工程师。长期从事柴油发电机组的研究与技术工作,具有深厚的理论基础和丰富的实践经验。现为中国电源学会交流电源专业委员会专家组成员。

航天科技集团710研究所高级工程师张振毅　　

　　机房360：请谈谈什么是柴油发电机组，它们都有哪些用途？
　　
　　张振毅：以燃烧油料（汽油或柴油）所产生的热能转换为机械能的内燃机为动力，带动可将机械能转换为电能的发电机发出电力的设备，统称为油机发电机组。燃烧汽油的发电机组称为汽油发电机组，它们的输出电压以220V单相为主，功率在0.5～10KW左右。体积小巧而灵便。燃烧柴油的发电机组就是柴油发电机组，它们的输出电压以380V三相为主，功率在10KW～2500KW左右。就电源领域而言，主要使用的是它们。
　　
　　与大型电厂的发电机相比；柴油发电机组体积小自成一体，装上车可方便地移动、操作容易，可随时起动、它发出的电能与市电性质一样，可以直接带动用电设备。由于这些特点，使柴油发电机组在国民经济的许多部门和社会生活的很多方面早就有着广泛的用途；凡是市电电力网还未到达或供电保障不太可靠的地区，基本上都用柴油发电机组发电来解决用电设备或生活的需求。
　　
　　网络、通信、传媒等这些信息化社会核心领域的关键硬件都离不开不间断电源。UPS和柴油发电机组的联合系统，是现代信息领域对电源的最佳选择。由此，柴油发电机组也从早已形成的应用范畴拓展了新的用武之地。
　　
　　机房360：那么柴油发电机组在我国的应用历史和情况如何呢？
　　
　　张振毅：二十世纪初外国殖民者把油机发电机组带入我国。抗战前期，上海已有了用国外的内燃机和发电机组装油机发电机组的工厂。产品主要用于军事和舰船的修造。解放后，作为国民经济基础产业的内燃机制造业和发电机制造业蓬勃发展。五、六十年代，我国已形成了制造汽油发电机组和柴油发电机组的产业集群，并且制定了国家及企业的相关技术标准。所生产的柴油发电机组在工、农业及国防、交通、通信等建设中起到重要作用。
　　
　　改革开放三十多年来，就像我国经济几乎每年都以两位数的比例增长一样，柴油发电机组从其研发、制造技术到产品销量也一路飞扬。它们除了继续在传统的应用部门承担重任外，还以其特色跻身于信息产业，并发挥着重大作用。据业内资深人士估测；现在国内用户柴油发电机组的保有量已突破一百万台。
　　
　　机房360：那么柴油发电机组技术的现代发展状况如何？
　　
　　张振毅：我国早已建立的柴油发电机组生产体系其产品系列完备，质量上乘。虽然在整体技术水平上与世界一流产品还有距离，但在那个时代还是满足了经济建设对它的需求。改革开放后，通过引进、吸收国外先进的设计理念和制造技术，使柴油发电机组技术指标和质量有了很大的提高。也出现了具有自主知识产权的新设计、新工艺和智能化的加工中心。柴油发电机组系列产品还获得了逐年增长的出口订单。
　　
　　我国也鼓励国外的柴油发电机组企业进来建立独资、合资公司。它们的到来虽然加剧了柴油发电机组市场的竞争程度，但也直接把国外的先进技术、制造工艺带进我国。使国内柴油发电机组制造领域的发展得到促进。
　　
　　发展低碳经济，励行节能减排。对柴油发电机组制造领域尤为重要，需做的事还很多。就柴油发动机而言；使单位油耗转换成更大的动能、再减少排出废气中有害物质的含量、继续降低发动机的噪声，是其改进的重点。经过不断地研发和实践，进气增压、中冷技术、共轨式燃油喷射系统、电子调速、电子控制等先进成果被广泛采用。再加之高精度智能化加工中心已成为制造过程的主体。现代，柴油发动机的有效效率可达87％左右。满负荷下油耗低到每千瓦时191～199克。排出废气中有害物质含量大为降低，例如NO氧化氮类，每立方米小于2千毫克，符合欧Ⅲ排放标准。同等功率的中、大型柴油发动机的运行噪声也比从前降低了5～6分贝。
　　
　　发展和创新理念也深入柴油发电机组的技术领域；现在已有燃汽轮机发电机组和燃烧天然气的内燃机发电机组，可输出10KV高电压的发电机组也已形成产品。从部件到整机，新的探索及成果还在不断涌现。
　　
　　机房360：目前，在国家拉闸限电的情况下，柴油发电机组的市场销售状况如何？
　　
　　张振毅：可以说目前是供求两旺。柴油发电机组市场品种齐全，型号、系列完备。形成了国产、合资、纯进口品牌的三足鼎立形势；国产品牌的柴油发电机组物美价廉、质量上乘、零部件保障有力。洋品牌制造精良、智能化程度高。夹在中间的合资品牌，常以其产品性能价格比好吸引客户。市场上，价格战是经常出现的游戏。激烈的竞争给客户带来了好处；与十年前相比，同类型的柴油发电机组的价格平均下降了10％～20％。
　　
　　机房360：柴油发电机组一般都有哪些重要的技术指标？
　　
　　张振毅：用户看重的是柴油发电机组能在需要时即刻起动，并向负荷供出优良的电能。为此所关注的重要技术指标；一是柴油发电机组带较重负荷时或已带负荷量发生变化时，它的输出电压会因此变化成一个新的值，把这个变化时间定义为电压稳定时间Su。它越小说明机组对负荷变化的响应能力越强，一般Su是0.5～3秒。再用变化成的新值与空载时输出电压整定值（380V或400V）的差除以输出电压整定值的百分数作为稳态电压调整率δu，它表示机组对负荷变动引起的输出电压变化的调节功能。δu通常在±3～±5％之间。在带负荷或其变化时，Su和δu都为零是理想状态，柴油发电机组力求它们的值最小。
　　
　　二是表示柴油发电机组在以上条件下，它的输出电压频率随负荷变化的状况。定义了频率稳定时间St和稳态频率调整率δf两个参数。它们也是越小越好，说明机组对因负荷变化而引起频率变化的响应和调控能力。St的范围是2～7秒，δf在0.5～5％之间。
　　
　　三是柴油发动机的有效燃料消耗率ge和有效效率ηe。前者定义为一小时内输出每千瓦有效功率，内燃机所消耗的燃油量。这是个衡量柴油发动机耗油量的重要指标，ge通常在220～285克之间。后者定义为转变一千瓦时有效功的热量与完成一千瓦时有效功所消耗热量的比。ηe的值一般是0.7～0.85。它表明了柴油发动机的有效效率，越大越好。
　　
　　机房360：那么，用户在选购柴油发电机组时需考虑些什么？
　　
　　张振毅：首先计划要让柴油发电机组带多少现有的和拟扩充的负荷，这就确定了所需机组的输出功率。柴油发电机组的输出功率都以额定有功功率KW示值，而有的也标注视在功率KVA,发电机的功率因数通常都以0.8设计，所以KW是KVA的0.8。上面提到的技术指标是评价柴油发电机组的客观依据，要认真分析、比较。还要考虑当地的海拔高度、常年气候变化情况、噪声对环境的影响等自然状况。选择性价比最好的产品满足需要。
　　
　　机房360：请谈一下UPS系统与柴油发电机组配接的问题。
　　
　　张振毅：主要是UPS输入电流中的高次谐波分量问题。它的前级整流器产生的高次谐波电流，随输入电流进入为其供电机组中同步发电机的电枢绕组，并干扰电枢磁场。使发电机输出的电压波形发生畸变，也出现高次谐波分量。这样的电压供给UPS，如果其中的高次谐波分量足以干扰破坏UPS跟踪输入电压的锁相电路的工作，则UPS就无法转逆变器输出。它与柴油发电机组因此配接不上。当然，选用比UPS输出功率大几倍的柴油发电机组，使其同步发电机的强大电枢磁场受高次谐波电流的干扰相对变小，进而使输出电压中的高次谐波分量降低以解决与UPS的配接，是一个办法，但太不经济。较好的做法是选用前级是有源功率因数校正电路PFC的或IGBT整流器的UPS产品。它们的输入电流谐波分量都小于5％，非常有利于与柴油发电机组的配接。对于已安装的UPS,可在其带载工作时用电能质量分析仪检测输入电流各高次谐波分量的大小，对诊以无源滤波器尽量滤去干扰大的谐波分量，以实现与柴油发电机组的配接。
　　
　　机房360：作为用户，怎样做好柴油发电机组的使用和维护工作？
　　
　　张振毅：认真阅读所安装的柴油发电机组的随机技术手册，熟悉其性能和技术指标，领会并掌握使用和维护要领。再根据机组的规范及应用状况，建立一套使用与维护制度并严格履行，是做好柴油发电机组的使用和维护工作的保障。
　　
　　就电源领域而言，柴油发电机组都是当作后备电源，在市电中断时才要它发电。可谓“养兵千日，用在一时”。因此日常工作尤为重要；柴油和润滑油油路、进气与排气气路、冷却水水路、起动电池状况、控制柜的工作等都要按制度和规范仔细保养、维护，使柴油发电机组处于良好的状态之中。
　　
　　责任编辑 RAIN