柴油发电机组的设计

柴油发电机组的设计
一、先进的机械设计
采用CAD计算机辅助设计、CAE计算机辅助工程、CAM计算机辅助制造等先进手段对柴油发电机组进行机械设计，并结合先进的实验手段对设计方案进行缤密的校核。

从设计的细节入手实现了对柴油发电机组机械部分进行不断的优化，使柴油发电机机组的稳定性等得到进一步提高。

机组冷却系统的优化设计
柴油发电机组冷却系统的优化设计
(一)柴油发电
柴油机热效率约为35%一50%，其他能量被冷却介质(水或空气)、润滑油、废气带走。

其中燃烧室壁通过冷却介质带走的热量约占总热量的15%-35%，而在部分负荷时，此项热损失所占比例还要大很多。

如果燃烧室壁面温度降低，散热损失增大，燃油消耗率增大。

同时由于燃烧室壁面温度低还使激冷层加厚，使排气中HC成分增加。

润滑油温度过低，机械摩擦功增加，零部件磨损加剧，柴油机经济性、可靠性变差。

高温冷却毫无疑问能大大地降低冷却水和机油的散热量，减少柴油机的热损失，提高其经济性;同时，因冷却介质(冷却水和机油)与外界空气之间温差增大，提高了冷却装置的散热能力。

所以精确控制冷却系统散热量，使柴油机处于最佳冷却状态下运行，有助于减少冷却系统功率消耗，改善柴油机动力性、经济性、可靠性，降低排放，具有重要的实际意义。

通过采集大量实验数据和建立适用于柴油发电机组的冷却系统计算模型，对柴油发电机组的冷却系统进行了优化设计。

解决了中冷器与散热器冷却量合理匹配的问题，提出了使柴油发电机组始终运行在最适宜温度的方案。

该方案可以提高柴油发电机组的经济性和可靠性。

另外，
考虑到许多机房条件的限制而不便采用风扇一水箱冷却系统，因此专门设计开发了水冷机组方案，将机组中冷器和散热器以水塔的形式设计在机房外，该方案不仅可以提高换热效率，而且还大大降低了机房的噪声。

机组底座的优化设计
柴油发电机组底座的优化设计
(二)柴油发电
柴油发电机组底座是柴油发电机组的关键部件，它的设计水平和加工精度直接影响到机组的使用性能、振动、噪声、可靠性和寿命。

柴油发电机机组底座的加工水平只能确保机组静止时的柴油机和柴油发电机的同轴度。

然而机组运行过程中、吊装过程中机组底座的变形对同轴度的影响就需要从底座设计的角度去校核。

在确保机组底座材料质量的前提下，结合大量的实验数据，建立了机组底座的校核计算模型，采用有限元计算分析机组底座在各种状态下关键部位的应力分布情况。

在有限元仿真的基础上，对底座结构进行相应的优化设计，每一次改进都使得底座能够更加牢固可靠。

针对底座优化设计的另一个方面就是机组减振系统的设计。

机组的减振对降低机房内和机房外噪声有重要影响:机组的减振性能直接关系到机组基础的动载荷大小，同时关系到机组组件的振动强度。

性能卓越的机组减振效果将有利于降噪和提高机组的使用寿命。

机机组环保设备优化设计
柴油发电机机组环保设备优化设计
(三)柴油发电
众所周知，柴油发电机组的环保问题主要体现在噪声和尾气排放两个方面。

柴油机排放的PM2.5颗粒诱发多种疾病，PM2.5颗粒尺寸小而表面面积大，吸附能力强，携带毒性物质进入呼吸系统。

PM2.5颗粒能够诱发多种呼吸系统疾病。

柴油发电机组给人最直观的印象就是轰鸣的噪声。

机组环保设备的优化设计主要体现在排烟消声器和消烟膨胀箱两种设备的优化设计上。

在吸取车用柴油机排烟系统设计的先进思想基础上，参照相关标准并结合柴油发电机组
的运行状况简化了设计计算模型，对柴油发电机组排烟消声器和消烟膨胀箱进行了优化设计。

可以提高数据处理逻辑运算的速度和更准确地测量机组的参数，实现降低监控系统故障率的目的。

另外采用工业级器件标准，ESD保护/EMC设计来保证高可靠性的设计制造。

监控系统还包括浮充电装置。

为了增强监控系统的抗干扰能力，采用硬件、软件滤波等形式防止电噪声对系统的污染。

监控系统设计有输入和输
图3一1机房设计及布置示意
1一中高发电机组:2一进风消音箱:3一排风消音箱;4一导风罩:5一排风道:6-消声器;7一消烟膨
胀箱:8一吸音棉:9一吸音吊顶:10一排气系统托架:11-隔热镶环:12一百叶窗:13-蓄电池:14-烬油进、回油管:15一日用油箱:16一补油油泵;17一油水分离器:18~补油油管:19一储油罐;20-隔音玻璃管:21-隔音防火门:22一消防灭火器;23一地脚螺栓;24一安装基础可编程设定的功能，便于根据客户需要设定运行参数、故障控制输入以及自定义输出。

提供标准的通信接口RS232或RS485。

监控系统内部CAN 接口用于实现系统功能的扩展，并且提供了标准的通信协议和监控软件。

另外还提供了辅助控制功能，如对机房辅助设备风机、输油泵、进排风百叶窗等的启停控制。

(二)性能稳定的性能稳定的柴油发电柴油发电柴油发电机机组并机系统优化设计
机机组并机系统优化设计采用具有负载分配功能的并机型监控系统与并机柜组成的并机方案可以更好地适用于大规模的并机系统。

可以针对不同要求，例如应用于大功率发电机的启动，系统可以提供预启动功能满足要求。

针对并机系统强电、弱电、电磁等干扰，设计采用软件滤波器和硬件滤波器的方式来解决。

采用CAN 总线方式进行数字量的比较达到更有效的有功分配，避免了比较电压式负载分配器电压损耗对有功分配的不良影响。

针对不同的发电机形式来设计确定无功分配的形式，针对采用AVR 调压模块的发电机，其无功分配采用软件编程增加电压反馈的方法来抵消温漂的不良影响。

为了避免有功对机组的冲击，在并机系统中提供了零功率转换设计方案，即机组间自动同期并机，新加入的机组进行零功率运行，然后再根据设定平滑地进行负载转移和平均分配，见图3一2，并机系统优化设计程序。

图3一2并机系统优化设计程序示意
(三)灵活可靠的自切换系统优化设计
在自动切换系统包含了完善的逻辑控制，完成转换开关的市电/发电间转换动作，转换开关与机组只需连接两根控制线，非常易于安装和调试，并且可以根据需要灵活修改控制转换时间。

针对特殊要求，如对电动机负载的保护，则该自动切换系统设计中提供了电压缺相保护、频率
超限保护、电压超限保护、电压不平衡保护功能，可以提供三段式的自动切换系统方案。