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交流發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)組額定值的定義
交流發(fā)電機(jī)上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制
交流發(fā)電機(jī)的額定值定義了其向連接負(fù)載提供電力的能力。額定值以kVA為單位,并且是在發(fā)電機(jī)組應(yīng)用中交流發(fā)電機(jī)選型的起點(diǎn)。雖然在選型和選擇過程中還必須考慮其他因素,但本文討論的主題包括額定值和占空比的定義、山東威海行業(yè)中使用的術(shù)語以及這如何為協(xié)助GOEM為其發(fā)電機(jī)組選擇合適的交流發(fā)電機(jī)提供信息。
交流發(fā)電機(jī)額定值
交流發(fā)電機(jī)的kVA額定值主要取決于繞組絕緣系統(tǒng)的熱容量和所需的預(yù)期使用壽命。對(duì)于給定的使用壽命,絕緣等級(jí)越高,交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的熱量越高。
下表列出了用于對(duì)絕緣系統(tǒng)的性能進(jìn)行分類的字母和相應(yīng)的標(biāo)稱工作溫度。
現(xiàn)代繞組絕緣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是低壓系統(tǒng)為H級(jí)(<1kV),中壓和高壓系統(tǒng)為F級(jí)(>1kV)。
然而,應(yīng)該注意的是,分配給絕緣系統(tǒng)等級(jí)的字母不一定與交流發(fā)電機(jī)額定的溫升等級(jí)相同。如果交流發(fā)電機(jī)上的kVA額定值導(dǎo)致運(yùn)行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標(biāo)稱容量,則運(yùn)行壽命會(huì)延長(zhǎng)。相反,如果kVA額定值導(dǎo)致高于絕緣系統(tǒng)標(biāo)稱能力的工作溫度,則工作壽命會(huì)縮短。
這兩種情況都是可接受的運(yùn)行條件,但是在為特定應(yīng)用選擇交流發(fā)電機(jī)時(shí),必須考慮交流發(fā)電機(jī)繞組的預(yù)期壽命。
示例:備用電源與主電源應(yīng)用
在典型的備用電源應(yīng)用(例如醫(yī)院)中,每年的運(yùn)行時(shí)間很可能少于200小時(shí)。在安裝的整個(gè)生命周期內(nèi),例如15年,這相當(dāng)于總共多3000小時(shí)運(yùn)行時(shí)間。鑒于運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較低,交流發(fā)電機(jī)可以在更高的溫度下運(yùn)行,因此額定值相對(duì)較高。
出于這個(gè)原因,客戶將在備用應(yīng)用的交流發(fā)電機(jī)上達(dá)到kVA額定值峰值。
然而,在連續(xù)運(yùn)行的應(yīng)用中,例如嵌入式發(fā)電方案,運(yùn)行時(shí)間可能高達(dá)每年8000小時(shí)。這相當(dāng)于在同樣的15年期間運(yùn)行超過120000小時(shí)。在這種情況下,繞組的溫度必須使用相對(duì)較低的kVA額定值來降低。
因此,客戶的交流發(fā)電機(jī)將達(dá)到F級(jí)甚至B級(jí)kVA額定值。
熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化,并與其他工具結(jié)合使用,以便在為特定發(fā)電應(yīng)用的交流發(fā)電機(jī)指定額定值時(shí)做出選型和選擇決定。
發(fā)電機(jī)組額定值
發(fā)電機(jī)組額定值原理引入了備用和主電源應(yīng)用的概念。在ISO8528-1的指導(dǎo)下,發(fā)電機(jī)組額定值的定義按應(yīng)用分為四個(gè)類別。
■ 應(yīng)急備用電源,(ESP額定值)
■ 限時(shí)主電源,(LTP額定值)
■ 主要額定功率,(PRP額定值)
■ 連續(xù)運(yùn)行功率,(COP額定值)
每個(gè)定義都規(guī)定了以下標(biāo)準(zhǔn):
■ 負(fù)載類型
其中包括可變負(fù)載,即負(fù)載循環(huán)的幅度和持續(xù)時(shí)間不同,另外還有恒定負(fù)載,即負(fù)載保持恒定水平,但負(fù)載循環(huán)的持續(xù)時(shí)間可能會(huì)有所不同。
■ 每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)
將平均負(fù)載水平與發(fā)電機(jī)組的指定額定值進(jìn)行比較,并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機(jī)組必須能夠在規(guī)定的小時(shí)數(shù)中在平均負(fù)載水平運(yùn)行。
■ 過載要求
過載能力表示可在指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)高于指定kVA額定值的百分比。
交流發(fā)電機(jī)額定值的術(shù)語和定義因行業(yè)而異,與發(fā)電機(jī)組使用的術(shù)語和定義不一致。交流發(fā)電機(jī)的定義以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8528-3、山東威海IEC 60034-1和一些全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(如NEMA MG 1-32(北美))為指導(dǎo),這些標(biāo)準(zhǔn)本身引入了進(jìn)一步的變化。
下表總結(jié)了根據(jù)ISO 8528-1對(duì)發(fā)電機(jī)組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對(duì)交流發(fā)電機(jī)的定義。盡管存在差異,但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)組的額定值和運(yùn)行負(fù)荷。
需要注意的是,與標(biāo)準(zhǔn)相比,GOEM可能決定提供更高水平的性能,例如更高的平均負(fù)載或更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。
在將交流發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)組額定值和應(yīng)用相匹配時(shí),需要考慮到這一點(diǎn)。
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柴油發(fā)電機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)和燃燒室
1.柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)
柴油機(jī)的混合氣是在汽缸內(nèi)部形成的,進(jìn)氣沖程吸人新鮮空氣,然后對(duì)空氣進(jìn)行壓縮,直到壓縮沖程接近終了時(shí),柴油才開始噴入燃燒室,因此,柴油機(jī)混合氣的形成具有以下特點(diǎn):
(1)混合氣形成的時(shí)間極短,一般僅千分之幾秒,從噴油開始即混合開始起,到噴油結(jié)束為止,僅占曲軸轉(zhuǎn)角(15°~35°)的位置。以柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min為例,在曲軸轉(zhuǎn)角20°內(nèi)噴油完畢時(shí),其噴油時(shí)間僅為0.0022s。
(2)從噴油開始,約經(jīng)(1~3)1000s時(shí)間,柴油便開始燃燒,柴油機(jī)混合氣形成過程與燃燒過程幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。
(3)柴油的粘度較大,不易蒸發(fā)。
上述特點(diǎn)也是柴油機(jī)可燃混合氣形成的困難之點(diǎn)。為了使柴油與空氣能迅速地形成混合氣,除了要求燃油噴射系統(tǒng)保證柴油的霧化質(zhì)量外,還需要燃燒室的幫助。
2.柴油機(jī)的燃燒室
柴油機(jī)可燃混合氣在燃燒室內(nèi)的形成,雖然與燃料的霧化狀況有密切關(guān)系,但還需要有適當(dāng)形狀的燃燒室相配合,合理地形成燃燒室內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng),促進(jìn)燃料迅速而均勻地與空氣混合,并迅速地分布到整個(gè)燃燒室的每一角落,從而使燃燒過程更為完善。
按柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和混合氣形成的方法不同,燃燒室可分為兩大類型:
(1)統(tǒng)一式燃燒室統(tǒng)一式燃燒室又稱直接噴射式燃燒室,它由活塞頂與汽缸蓋內(nèi)壁所包圍形成的單一內(nèi)腔。采用這類燃燒室時(shí),一般配用多孔噴油器,將燃料直接噴射到燃燒室中,借助噴出油束的形狀與燃燒室的形狀相吻合,以及燃燒室內(nèi)的空氣渦流運(yùn)動(dòng),迅速形成混合氣。統(tǒng)一式燃燒室常用的有下面幾種:
①w形燃燒室:w燃燒室由氣缸蓋內(nèi)壁和活塞頂?shù)膚形深凹坑構(gòu)成。燃油的大部分由多孔噴油器以19600kPa的壓力噴入燃燒室后,均勻地以霧狀分布在燃燒室空間,吸收室內(nèi)高溫空氣的熱量而蒸發(fā),并與空氣混合。另有少量燃油被噴射到燃燒室壁面,形成油膜,在燃燒開始后才加速蒸發(fā)參與燃燒,因此,這種燃燒室要求噴油壓力較高。
w形燃燒室形狀比較簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,散熱面積小,熱效率高,有利于冷車啟動(dòng),但由于一部分燃油直接噴散在空腔中,在著火延遲期內(nèi)形成的混合氣多,同時(shí)參加燃燒的油量也很多,因而導(dǎo)致汽缸內(nèi)壓力升高較大,工作比較粗暴。6135G型、山東威海本地Z12V190B型、山東威海本地B2-300型柴油機(jī)采用這種w形燃燒室。
②球形燃燒室:球形燃燒室位于活塞頂中央,在活塞頂部加工成深凹狀球形空間,汽缸蓋上有螺旋道或切向進(jìn)氣道,可使進(jìn)氣時(shí)形成繞汽缸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的高速空氣流。工作時(shí),噴油器將柴油順氣流旋轉(zhuǎn)方向沿燃燒室切線方向噴射,在強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流作用下,使燃油分布在燃燒室壁表面,形成一層很薄的油膜,在較低的溫度下蒸發(fā),蒸發(fā)出的油氣與空氣混合成均勻的混合氣。
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