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电信数据中心柴油发电机带载测试讨论

有群友提出金融行业柴油发电机组带载测试频率?接下来我们就聊一下有关柴油发电机的应用技术问题。

众人


方塘

先说一下柴油发电机组的应用需求,需求就会有应用场景的技术满足条件,发电机组在应用技术上属于一种动力能源转换装置,装置就会有等级之分来满足不同的应用场景,柴油发电机组依据相关国家标准分为四级,分别是:G1、G2、G3、G4,代表什么意思?G 就是Generator的简写,后缀加个Set 就是Generator set 就是发电机组了,那么1到4就是等级了。


国家标准是技术最低底线限制要求,标准只对结果进行技术约定,不对能源来源进行限制,所以叫发电机技术等级而不会叫柴油机发电机组技术等级。


江西快3弄清了缘由我们才能往下继续聊,别忘了还有应急的应用场景在其中,这才是我们要讨论的话题,先说等级,等级是对于范围内容来划分的,对于我们应用的发电机组范围内容来说主要是:电压、频率、功率、连续工作时间、加载特性、抗谐波能力、能源转换效率等,1到4分别对应的应用场景是:工程应急、建筑消防应急、通信设备类应急、计算机数据处理等电源的故障零时应急供电。


众人


学习到了


方塘

我们讨论肯定在G3、G4的技术范围内了吧!那个G1、G2太低端了,我们也不会列在采购计划中,除了那个G1有可能还是采用有刷励磁的级低端发电机外其他的都是无刷励磁的吧?先记着励磁这个术语。


先了解一下GB/T2820-xxxx《往复式内燃机驱动的交流发电机组》对等级怎么约定的?


由于应用场景的特殊性,我们仅讨论G3、G4的技术约定。G3级性能要求:适用于对频率、电压和波形特性有严格要求的连接设备。如无线电通信和晶闸管整流器控制的负载。G4级性能要求:适用于对频率、电压和波形特性有特别严格要求的负载。如数据处理设备或计箅机系统。


对比一下发现没有?G3是“严格要求”;G4是“特别严格要求”。


小Y


方塘

既然是严格,那么是怎么做到的呢?小Y上传的性能等级限值是约定的参数,发电机的控制分两部分,一个是动力能源转换控制也就是原动机的控制,涉及到动力输出及转速,动力输出不够转速会下降;动力输出过大则转速会上升,由于发电机的绕组特殊性,发电机的转子是与原动机的曲轴是直连的,转速的改变也就意味着发电机输出频率的变化,这时“频率”的关键词出现了,频率的变化是由原动机(发动机)输出功率决定的。


那么电压又是怎么控制的呢?这就要提到发电机了,电的产生是线圈(绕组)切割磁场的结果,磁场越强,产生的电压也就越高,这个磁场怎么产生的?是由发电机的励磁装置提供的,由于电压是在负载上做功的,所以负载功率越大,所需的磁场也要越强,也就是要提供足够大励磁电流,我们记住电压是怎么形成的。说到这里已经有:频率、电压、励磁、原动机(发电机)功率。


小Y


上传内容是方便大家学习参考,更重要的是对标准的解读,为什么标准这样约定。感谢老师的耐心讲解,搬好板凳认真听课。


方塘

说的好,“标准约定”这才是我们回答的主题。“约定”是控制的结果,那么这个约定的结果是怎么来的?在GB/T2820是这么规定的,G3、G4的发动机必须采用:比例积分微分控制调速器,在闭环控制学中称PID条节;G1、G2可采用比例调节控制调节器。


输出电压与频率在实际控制上有没有控制电路上的传输连接?回答是没有,各自控制,唯一联络是通过机组的转轴。整个控制流程(加载):负载增加—输出电压下降—励磁电流增加—发动机轴输出功率需求上升—发动机转速下降—发动机输出频率下降—发动机调速器给油(燃油)泵信号加大供油量—发动机输出功率加大—转速达到需求转速(1500转)—频率稳定。


发电机组的输出频率、电压是属于自适应控制,是不需要外部任何控制器控制,外挂控制屏只负责发电机组的手动/自动等启动、停车操作,并兼顾监控机组的运行、故障、保护等参数的设置来保障发电机组的安全运行。


以上是发电机组基本原理及各技术(名词)参数之间的关联概要,那么怎么才能使发电机组与下游设备授电之间的参数匹配,为确保发电机组安全运行,在运维日常工作中检查检测是要注意的,提到频率怎么检测,偏差多少对下游授电设备没有危害,前面提示过,发电机的输出频率与UPS的应用有直接关联,对与UPS来说,电网参数(输入)是对UPS安全运行直接因素,UPS的电网接入分两部分:整流器输入与旁路,UPS的应用是确保电网故障(无条件任何故障)下无间断供电,当UPS本身故障时也要最大化的确保对下游负载连续无间断的供电,这就是有条件的转旁路,这个条件就是国家电网供电技术标准,UPS也是依据这个标准进行设计应用及保护参数的设置,同样发电机的运行保护参数也是依据这个标准进行设置。国家标准对电网(0.4kv)的约定是:线电压(相电压)+/- 5%(含5%);极限短时允许线电压+/- 10%(不含10%);线电压故障则大于+/- 15%;频率 50Hz +/- 2Hz。由于UPS为避免自身故障设计时采用有条件转旁路原则,所以UPS的输出参数是跟随旁路的允许供电参数来确保连续供电。如果UPS的保护参数设置高于发电机的允许运行参数,有可能发电机在重载时UPS会误判而使UPS处于放电状态,当电池电放完后(判断UPS自身故障)无法有条件的转旁路而照成系统断电。现在有些数据中心如10kv发电机供电系统维护测试是不允许接入下游系统的(供电企业不允许),在设计时会加装10kv同功率的假负载用于测试以到达参数的准确性来确保容错的安全性,综上所述也就是发电机的运行保护参数要高于下游UPS的运行参数。现在数据中心供电设计原则是确保动力能源是最大限度的提供来确保数据中心的安全运行。总结一下,发电机重载时,输出电压及频率会下降至超限设置值时停机;发电机空载时,会在控制设定值间运行;当励磁失控时输出电压也跟随失控而保护停机。


“带载测试频率”也可理解为备用发电机组维护周期带载测试,由于各厂商对其定义不同,就有各自的推荐测试周期,有20天为一个测试周期,也有15天为一个周期,不管多少天,养兵千日,用兵一时,测试多一点没坏处。建议:冬季低温时节测试周期可短些,无伴热系统的发电机组则需每天空载启动一次,夏季高温季节,测试周期间隔时间可长些,测试运行时间以20分钟到半个小时为宜。由于电网的稳定而实际断电概率很低,柴油又有附水的特性,存放储存时间过久燃油的热值会降低,为确保动力的稳定性,储存的燃油会作为废弃燃油处理,也增加运行成本,那么就把它用掉,至少能抵消掉电网电力的成本,在设计上采用多罐储油系统及电力接入系统技术。


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