中压柴油发电机工程应用设计

中压柴油发电机工程应用（设计、安装和调试）

张文成

中国寰球工程公司北京市100029

摘要：工业和民用项目中低压应急柴油发电机较常用，而中压应急柴油发电机用得较少，可供参考的设计资料也较少。本文结合青海多晶硅项目2台10kV应急柴油发电机组的设计安装和调试，介绍了相关过程中需要注意的问题和要点。

关键词：中压应急柴油发电机；柴油发电机PLC编程；大电机起动；设计及现场安装调试

低压柴油发电机做为备用和应急电源，在工业和民用项目中应用较多。但中压柴油发电机通常用得较少，可供设计参考的资料也较少。本文以黄河水电青海多晶硅项目中压柴油发电机的应用为例进行分析，为中压柴油发电机的应用和设计提供一些参考。

青海黄河水电多晶硅项目是一个年产1250吨电子级多晶硅的高科技项目，设有21台还原炉。这些还原炉通过电加热，使炉内的硅棒在1200度左右进行工作。其温度控制是保证炉体正常工作的重要因素，炉体上设有壁冷却水、底盘冷却水和电极冷却水共三套冷却系统。而整个装置的冷却系统都靠冷却水站的三台800kW的循环水泵（二开一备）进行驱动。当停市电时，至少需要有一台循环运行，以保证正在工作的炉体能安全冷却下来，避免事故的发生。

800kW的循环水泵为10kV中压电机，厂内没有其它应急电源，必须要为其配置应急柴油发电机，以确保它能在事故状态下正常起动。

一、中压柴油发电机的设计

1、全厂需柴油发电机供电的应急负荷

根据工艺条件，需由应急柴油发电机供电的全厂应急负荷包括：循环水泵（800kW，由C03变电所中压柜供电），氯化区、精馏区、CVD、后处理共四套洗气系统（主要是37kW的引风机和18.5kW的循环泵，分别由C19、A06、A07三个变电所低压柜供电）。以上应急负荷中，最重要的就是800kW的循环水泵，它的起动需要容量决定着应急柴油发电机的设计容量。根据工艺要求，以上应急负荷需在停电后30~40s内完成全部起动，否则还原炉会有过热的风险，洗气系统也有氢气爆炸的风险。

全厂应急负荷参见附表。

2、柴油发电机容量的选择

根据全厂应急负荷情况，柴油发电机容量取决于起动800kW的循环水泵所需的容量。为尽量减少对柴油发电机容量的要求，800kW循环水泵设置了中压软起动器。

经与供货商确认柴油发电机的带载能力，应急柴油发电机选择为两台应急额定容量1580kW构成应急柴油发电机组，并机运行以满足800kW循环泵能正常起动。经计算，大电机起动压降校验没有问题。

设计考虑现场海拔和温度（2500m，30℃）综合降容系数为92%。

柴油发电机中性点为通过间隙接地，而全厂主电源中性点为经小电阻接地，单相接地电流200A。考虑到柴油发电机只有应急时短时供电，因而全厂相关的各配电开关柜保护系统均小电阻接地方式设置，切换到柴油发电机供电时，如发生一个单相接地故障，保护将不动作，对不接地系统规范允许短时带故障运行。故障扩大时，后备保护将动作。

3、柴油发电机容量的起动条件和起动步骤

根据全厂电气设计情况，应急柴油发电机组安装在C03循环水变电所，通过柴油发电机配套中压柜并机后，送到C03变电所的10V开关柜上。

当C03变电所的两路10kV变电所均失电时，判断为全厂停电，断开各级相关的断路器，两台柴油发电机快速起动并完成并机，通过PLC的控制，对C03变电所10kV开关柜及下级变电所的中压柜依次为全厂各应急负荷供电。

柴油发电机应急供电系统主接线参见附图。

为躲开总变110kV进线自动重合闸的时间及上下级备自投的时间（共按3s考虑），及适当的余量，柴发延时5S起动。

4、柴油发电机组的构成

该应急柴油发电机由主机及一系列辅助设备构成，主要包括：

美国科勒（KOHLER）新加坡工厂生产的1800REOZM型柴油发电机，共2台，备用功率1580kW/ 1975kV A。含重型16缸四冲程增压中冷发动机（排量65.4升），4极无

刷永磁发电机，底座（带减震器），排气系统组件，燃油箱。WOODWARD电子式调速器，

免维护铅酸蓄电池一套，用于柴发直流电启动及电动百页窗的电源。

柴油发电机组控制保护盘（共2面）。辅助低压配电开关柜（共1面）。

日用油箱，包括至主油罐的输油管线以及回流管，一个排气管，排气管应引到柴油发电机房建筑外面并装阻火器。

二、中压柴油发电机的现场安装

由于各种原因，本项目柴油发电机系统签合同订货时间较晚，再加是大型长周期成套设备，货到现场时，现场已开始试车。在试车阶段，柴发的安装调试条件非常苛刻，很简单的一个小操作都要办一系列审批程序。安装调试工作困难很多。

由于时间很紧，在设计和厂商文件研究修改不很充分的情况下，设计及时与施工单位一起结合现场情况进行了研究，及时发现如下问题，并提出了可行的解决方案：

1、到货的排烟管膨胀节一边12孔，一边16孔，而柴油机和排气管均为12孔，无

法安装连接。后委托施工单位重新加工膨胀节上的孔，实现连接。

2、柴油机进气喇叭口长2600，与柴油机顶紧，无安装帆布软连接的空间。于是安装

时将柴油发电机整体向南移，留出安装导风罩软连接的空间。

3、柴油机导风罩喇叭口比柴油机接口大一圈，配套帆布软连接的角钢压条比柴油机

接口大。后委托施工单位现场加工该压条，用铆钉枪固定在主机上。

4、供货的烟囱高供虽高于楼板，但低于女儿墙，排出的烟把墙面都薰黑了。委托施

工单位将烟囱加高一米。

5、大门的导风罩墙洞均为3300x3300，导风罩3400x3600尺寸过大，无法送进房间。

现场研究将到货的导风罩切割送进房间，然后再焊接组装，效果非常好。

6、柴发所连接的应急中压柜母线PT与进线PT接线型式不同（母线PT为星星接线，

而发电机进线PT为VV接线），无法做发电机和母线的同步。现场及时完成了PT的更换，避免了因此引起安装调试进度。

7、柴发和电动百页窗用的蓄电池为尚开设计，放在机房内环境不好，容易染污秽，

宜改为封闭式的箱式或柜式设计。

8、加油箱排油集油坑。

9、DG供油有重力或自吸。本机为自吸式。

10、需增加水箱排水阀。水中含乙二醇，操作时需防护。

通过现场的努力，终于顺利完成的柴油发电机组的安装工作。

三、中压柴油发电机的调试

在施工单位完成设备安装和电缆敷设后，供货商技术人员入场开始设备内部接线，同时根据设计条件完善PLC逻辑编程。然后开始打点校线，及开机调试。

1、各部分联锁动作情况

1）通过测试验证，当由两台柴发并机供电时，800kW的循环水泵在开阀和闭阀状态下均可正常起动。开阀状态下中压软起动器起动电流倍数调为4.2时，仍可

正常起动，未对正在运行的柴发造成明显的冲击。

2）测试中，发现少部分低压柜和中压柜未正确动作。经查，主要是盘面设置问题。

正常运行时，应注意盘面的检查，并打到自动和远方位置。以免发生停电事故

时不能正确动作。

3）柴发停机时，柴发控制盘需打到手动位置。如在自动位置，由于主电源仍未恢