柴油发电机组及选用

数据中心机房柴油发电机组容量选择和计算在规模较大的数据中心机房,数台甚至十几台柴油发电机并列运行的情况越来越多。

在市电中断时,柴油发电机除在最快的时间内能自起动外,还应该最大限度的满足应急负荷的起动及供电容量要求,若容量选择小,电动机起动时电压降过大,容量选得过大,则运行经济效益差。

文中探讨了该如何选择单台柴油发电机的容量,选用几台柴油发电机并列才能既满足系统的应急要求,又不造成容量的浪费的问题。

柴油发电机是内燃发电机的一种,它以柴油为一次能源,柴油机为原动机,它有如下几个特点：①燃料价格便宜,容易保存②构造简单,辅助设备少③起动迅速,带负荷和停机的动作时间短④操作维护简单、方便。

正是因为上述特点,柴油发电机在数据中心的使用范围也越来越广泛。

随着数据中心机房规模的逐步扩大,高级别配电系统的数据中心机房也在成比例的增加,由于A级机房要求供电系统不能中断,所以,在规模较大的数据中心机房,数台甚至十几台柴油发电机并列运行的情况越来越多。

在市电中断时,除在最快的时间内能自起动外,还应该最大限度的满足应急负荷的起动及供电容量的要求,若容量选择小,电动机起动时电压降过大。

容量选得过大,则运行经济效益差。

那么,该如何选择单台柴油发电机的容量呢?选用几台柴油发电机并列才能既满足系统的应急要求,又不造成容量的浪费呢?1、柴油发电机的功率（1）持续功率（COP）（恒定负荷持续运行）COP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组以恒定负载持续运行,且每年运行时间不受限制的最大功率。

（2）基本功率（PRP）（变负荷持续运行）PRP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组以可变负载持续运行,且每年运行时间不受限制的最大功率。

（3）限时运行功率（LTP）LTP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组每年运行时间可达500h 的最大功率。

（4）应急备用功率（ESP）（变负荷限时运行）ESP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,在市电中断或在试验条件下,机组以可变负载运行且每年运行时间可达200h的最大功率。

同一电站的柴油发电机应尽量选用同一型号，同一容量的柴油发电机，以便备用相同的零部件，方便维修与管理。

负荷变化的的工程，也可选用同系列不同容量的机组。

机组输出标定电压一般为400V，个别容量大，输出距离远的工程可选用高压的柴油发电机组。

一般而言，柴油发电机组容量的估算按机组长期持续运行输出的功率能满足全程最大负荷进行选择，并根据负荷的重要性确定备用机组的容量。

柴油机持续运行的输出功率，一般为标定功率的0.9倍，如果机组容量选择过小，则无法带动全部负载或在启动大功率负载是导致突然停机的现象；如果记者容量选择过大，则投资成本和维修过高，造成资源浪费。

而且根据柴油发电机的特性，在其长时间小负荷工作时，将造成柴油机的活塞环、喷油嘴等处积碳严重，气缸磨损加剧等损坏机组的不良后果。

另外，在容量估算时需要考虑多方面的因素，包括使用环境，负载类型和预留余量等方面。

（1）、使用环境，不同的使用环境会影响机组的输出功率。

使用环境包括；环境温度、海拔高度和相对湿度。

当环境温度。

海拔高度和相对湿度过高时空气密度将降低，机组燃烧时需要的氧气将供油会减少，机组的输出功率应相对下调。

换言之，选用的柴油发电机功率要比负载的功率高，既当柴油发电机组在标准状况工作时，应对柴油发电机的功率进行校正。

值得注意的是；电子喷油柴油机采用了电子喷油技术，通过安装在柴油机上的电子控制单元对进气支管的进气压力、燃油温度等参数的精确测量，以控制每个喷油器的喷油正时喷油量，使得机组在非标准环境下功率下降比较少。

（2）、负载类型，不同类型的负载对柴油发电机的容量要求相差很大。

负载类型一般分为电阻性负载、电感性负载与内含整流性电路的非线性负载（又称为整流性负载）。

阻性负载如灯泡、电炉和烤箱等；感性负载如空调、机床和水泵等，非线性负载如UPS、电子计算机、程空交换机和PLC设备等。

其中阻性负载的特性是电阻基本保持不变，电流随电压按比例下降，带这种负载时，柴油发电机组的容量只要稍大于负载功率即可，但在带感性负载和非性负载时，柴油发电机组的容量就要重新计算。

柴油机***********************************************************************************************************※功率说明额定功率它适用于替代市电在变化的负载下无时间限制地供电。

对于变化的负载而言，平均每12 工作小时有一个小时可以有10%的超载能力，但每年超载运行累计不超过25 小时。

每250 工作小时变化的负载不可超过额定功率的70%，每年在100%额定功率下运行累计不可超过500 小时。

备用功率相当于在正常电源中断时运行连续发电的功率。

它适用于在建立良好电网的地区，市电断电的情况下，在变化的负载下提供备用功率。

此功率没有超载能力。

每年在100%额定功率下运行累计不可超过25小时。

每年累计运行时间不可超过200 小时，发动机最多使用80%的负载因素。

※功率修正发动机功率依据ISO3046标准大气条件，100kpa大气压，25C进气温度及30%相对温度来设定。

如果现场条件与标准条件不同，则必须按照相应的发动机功率修正程序修正发动机的输出功率。

修正程序考虑到海拔高度、相对温度和环境温度等负面影响，来降低相对于标准大气状态下的发动机最大输出功率。

若不修正，可能导致排气温度升高、排烟量增加及涡轮增压器转速升高。

※负载承受特性机组在突然加载时，发动机必须有足够的频率恢复能力。

频率下降反应主要取决于涡轮增压器的惯性，其次是燃油系统。

※冷却系统大皇冠柴油发电机组标准配置采用自带风扇闭式循环液体冷却方式。

其冷却系统循环回路包括水泵、发动机缸体与盖内的水管、节温器、节温器体与水泵间的旁通管、散热水箱、管路和软管扩机油冷却器。

对于非标准机组，如分体散热水箱型机组，水箱散热器由热交换器代替，同时还有补充水箱和远程冷却风扇等，如远程冷却风扇安装位置相对较高，还应增加过渡水箱，以防止热交换器因内压大而损坏。

※ 冷却液机组冷却液有以下三种功能：1 、提供足够的热传递能力2、防止冷却系统内金属材料锈蚀3、提供足够的防冻保护冷却液可以由水和防冻液或水和防锈液混合组成，其中，水的PH 值应在7—7.5 之间，通常建议选用纯净水。

燃油、机油与冷却水的选用1)燃油柴油机使用的燃油有轻柴油和重柴油两类。

轻柴油适用于高速柴油机。

重柴油适用于中、低速柴油机。

柴油发电机组的柴油机一般转速较高、故大多采用轻柴油。

柴油的粘度随温度下降而增大，当下降到某一温度时柴油中含有的高分子碳氢化合物便产生结晶，使柴油失去流动性，此时的温度叫凝固点。

根据国家标准GB252-81，轻柴油按其凝固点的不同，共分为10号、0号、-10号、-20号、-35号等五种牌号。

牌号的数字表示其凝固点的温度数值，例如-20号轻柴油的凝固点为不高于-20℃.凝固点较高的柴油在温度较低的环境下工作时，必须根据环境气温条件，选用适当牌号的柴油，一般情况下。

冬季气温在-15℃以上，很少降到-20℃的地区，可用-20号轻柴油；冬季气温在-5℃以上，很少降到-10℃的地区，可用-10号轻柴油；常年在0℃以上的地区，可用0号轻柴油。

根据国家标准GB445-77，重柴油按其凝固点的不同，分为10号、20号、30号等三种牌号。

10号重柴油适用于500～1000转/分的中速柴油机油，20号重柴油适用于300～700转/分的中速柴油机，30号重柴油适用于300转/分以下的低速柴油机。

2)机油（润滑油）根据我国标准SY1152-79，加有添加剂的高速柴油机有HC—8、HC—11、HC—14号等牌号。

一般在夏季可用HC—14号，冬季可用HC—11号或HC—8号，选用时亦应根据当地气温来决定。

3)冷却水柴油机冷却系统中所用的冷却水并不是随意取用的。

因为自然界上的水中往往含有各种矿物质和混有很多杂质，它影响柴油机冷却系统的正常工作。

柴油机所用的冷却水必须符合以下要求；1)冷却水必须清洁。

水中的杂质会引起冷却系统堵塞及系统中零件的严重磨损，如水泵叶轮的磨损。

2)冷却水必须采用软水。

因为硬水中含有大量矿物质，在高温作用下，易产生水垢，附着于零件表面使冷却水通路堵塞，并且水垢发热传热性极差，直接影响柴油机的冷却效果。

谈二类高层建筑自备柴油发电机组的选用摘要：因当地电网状况，当地供电部门对某二类高层公共建筑只提供一路10kv高压电缆线路，且业主对建筑要求有两路电源要求。

所以本工程必须设置自备电源，供电系统配置采用一路10kv市电+柴油发动机可满足要求。

本文结合实际工程对发电机的容量选择及机房的设计做简要阐述。

关键词：二类高层建筑备用电源消防负荷计算功率选择机房目前我们一般采用柴油发电机组作为应急交流电源，那么选用自备柴油发电机组时应注意哪几方面的问题呢?本人认为应注意以下几点。

1．设置原则依据《高层民用建筑设计防火规范》gb50045-95(2005年版)第9．1．1条规定：一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。

《供配电系统设计规范》gb5005-2009 第3．0．7 条规定：二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电，第3．0．8条规定：各级负荷的备用电源设置可根据用电需要确定。

《民用建筑电气设计规范》jgj16-2008第3．2．2条规定：民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级，根据以上规范，对高层建筑的供电可靠性有更高的要求，一类建筑至少保证有双重电源，二类高层宜有两回路进线，特别是属于消防用电的二级负荷，应按二级负荷的两个回路要求供电。

因此，本人对自备柴油发电机组的设置原则总结了三点：(1)电网能够提供一类高层的双重电源，或提供二类高层的两回路电源，则满足了一、二级负荷的供电要求，原则上可不设柴油发电机组。

但是特别重要负荷应考虑一电源系统检修或故障时，另一电源系统又发生故障的严重情况，此时一般应设柴油发电机组做应急电源或几种应急电源一起使用。

(2)大、中型商业建筑（尤其是地下商业建筑）为确保市电中断时不造成人身伤害及较大的经济损失，也宜设柴油发电机组。

因电网都是并网运行的，也无法得到严格意义上的两个独立电源，由于城市电网不可能完全独立，有时一个电源故障或检修时，另一电源有可能同时故障。

3.6 发电系统要求发电机组自动化程度高，更要求发电机必须适应UPS 这一非线性负载的特性,使其在无市电的情况下保障UPS 对负载的可靠供电。

发电机组与UPS 的配置考虑到市电中断时，机房发电机所带负载包括UPS(计算机类设备)、空调、等设备,对发电机启动干扰较大，一般建议发电机配备容量至少应满足所有负载总功率要求，并留有30%-40%的余量。

综上，建议发电机选用功率为：1000KW。

发电机为国际知名品牌原装进口产品。

机组电气性能参数：额定输出电压：380/220V；三相四线星形接法；额定频率：50Hz。

输出额定功率因数：≥ 0.8（滞后）。

稳态电压调整率≤±0.5%瞬态电压调整率≤±10%电压恢复稳定时间≤3.0s机组空载额定电压时，线电压波形正弦性畸变率应≤5%。

稳态频率调整率≤±0.5%瞬态频率调整率≤±10%频率恢复稳定时间≤3.0s波动率≤±0.5%恢复时间≤3.0s机组在额定电压下，从冷态到热态的电压变化不大于额定电压的±2%。

机组空载电压的调节范围需满足：额定电压的95%～105%。

机组发动机技术参数：使用国际知名原装进口发动机燃油系统及喷油控制方式：电喷气缸：直列6缸，进气方式：涡轮增压。

燃油消耗率≤210g/kwh（满载）能使用国产0号柴油作为燃料。

润滑油等级：API-CD级以上。

排放标准：欧II或以上冷却系统：强制闭式循环水冷，加防腐措施机组发电机技术参数：使用国际知名原装进口发电机发电机型号：同步交流发电机励磁方式：无刷永磁励磁绝缘等级≥H级防护等级≥IP23电压调节器：数字式电压调节精度≥±1.0%机组可靠性：大修间隔≥15000h机组技术要求：达到GB2820.3及ISO8525/3 G3级的要求和邮电系统YD/T502“通信专用柴油发电机组的技术要求”的规定。

标配：干式空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器、油水分离器、手动燃油泵、润滑油排泄泵。