浅析柴油发电机组的电气设计
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柴油发电机组电气设计的接地措施摘要:目前我国正在蓬勃发展,高层、超高层建筑不断在设计和建设中,提供安全可靠的电力系统是当务之急。
针对目前我国的电力情况,在一些偏远地区,电力系统还不能提供安全可靠的电源;在发达地区,在中断供电可能对人民的生命、重大设备损坏、或发生中毒、爆炸或火灾等重大影响。
因此,提供安全可靠的应急电源--柴油发电机组,在电力设引计中起了人们的高度重视。
本文就建筑电气设计中的柴油发电机组的接地问题进行讨论。
关键词:建筑电气设计;柴油发电机组;接地;措施柴油发电组在使用过程中,任何部件的电位不能超过规定值,一旦超过规定值,就会整个电气系统、人生安全造成重大影响。
因此,在电气设计中对柴油发电机接地系统有较高要求。
为了能够提高电力系统的可靠性及公民的安全,一定要设计出科学合理的接地系统,是完全必要的。
一、接地系统概述1.电气设计中发电机组必须考虑电气系统接地,关键原因如下:发电机的任何部件的电位应达到预定的安全级别,并趋于稳定;使整个系统三相和地电位之间的电压不超过系统的相电压;保证中性点电压要高于地电位;在故障情况下,某个回路故障电流可以流过,保证过流保护装置动作;外部的导体电位和地电位保持一致。
2.接地类型的划分①系统接地―比如中性点接地,保持电气系统安全性。
②设备接地―比如等电位连接,保证人身安全。
系统接地绝大部分都是根据电气系统设计的类型来决定,还会受到其他电气系统特性的影响,比如市电供电方式。
设备接地都一样,受其他电气系统影响比较小。
3.直接接地和阻抗接地对于交流电压1000伏以下系统,一般选用直接接地。
对于高压系统,接地和故障保护、过流保护放在可靠性之前,一般需要接地阻抗,通常采用接地电阻。
接地电阻值根据系统不同也有不一样,否则在下游负载故障时会造成误动作。
有某些场合,高压和低压系统的中性点不接地。
在这种情况下,必须考虑如何吸收由于电弧故障造成过电压现象,这种瞬态过电压会造成系统电压的额定值,尤其对发电机、变压器这样的设备。
柴油机电控单元电源系统电路设计柴油机电控单元是现代机械设备中的一个关键部件。
其功能是控制机器的运转,包括控制燃油喷射、点火和排放,从而使机器更加高效、环保和可靠。
而这些功能的正常运转都受制于电源系统的设计。
在本文中,我们将介绍柴油机电控单元电源系统电路设计。
电源系统是一个由多个部件组成的整体,包括输入端的电源供给部分、输出端的负载部分和控制逻辑部分。
这些部分之间相互依存,任何一个环节的故障都可能导致整个系统的失效。
在设计电源系统时,我们需要考虑到以下几个方面:1.电源变换电源变换是将输入电源电压转换为电控单元所需电压的一个过程。
输出端的负载和控制逻辑对电压的稳定性和精确度要求很高。
为了实现这个过程,我们需要选取适合的电源变压器和稳压器,并根据需求合理地设计变压器的参数和负载电容的大小。
2.电源滤波电源滤波是为了除去电源输入端可能存在的电磁干扰和噪声信号。
这些干扰会影响到电控单元的正常运转,导致控制逻辑的失效。
为了避免这种情况的发生,我们需要在电源输入端加装高频滤波器,同时将负载端的电容器放置得尽可能靠近MOS管的引脚处。
3.过压保护柴油机电控单元需要在各种工况下保持稳定和高效的运转。
在某些情况下,输出端的负载可能会出现过电压,如果没有有效的保护机制,电控单元将会受到损坏。
为了避免这种情况,我们需要在输出端加装过压保护电路,一旦检测到过压,就自动切断电源。
4.低电压关断柴油机电控单元需要在正常的电压范围内保持稳定的运转。
如果供电电压过低,电控单元无法正常工作,可能会出现停车或者故障等问题。
为了避免这种情况的发生,我们需要在输入端增加低电压保护电路,一旦检测到电源电压低于设定值,就自动切断电源。
总之,柴油机电控单元电源系统的设计需要考虑到多个因素,包括电源变换、电源滤波、过压保护和低电压关断等。
合理的电源系统设计可以保证机器工作的正常、高效和可靠,从而提升机器的生产效率和技术水平。
除了上述的方面,柴油机电控单元电源系统的设计还需要考虑到以下几个重要的因素。
柴油车电气系统的设计方法柴油车电气系统是整个车辆电气系统中的一个重要组成部分,其设计的合理与否直接关系到车辆的使用可靠性、维修保养成本和行车安全。
下面,本文将从需求分析、选型设计、布线设计、维护保养等方面介绍柴油车电气系统的设计方法。
需求分析是柴油车电气系统设计的第一步,在进行设计前,需要对整个系统进行需求分析,明确系统应具备的功能和性能,例如车辆起动、照明、音响设备、空调等等。
同时考虑车辆的使用环境和工况,为各种情况下的电气系统安全使用打下基础。
另外,需求分析还需要考虑到成本因素,合理控制成本,确保电气系统的设计符合车辆的使用需求同时又不会过于昂贵。
通过需求分析,可以明确电气系统在设计中所要满足的各种条件和要求。
选型设计是电气系统设计中的重要部分,不同元器件的选型不仅会直接影响到电气系统性能,还会影响到成本和使用寿命等方面。
在选型阶段需要详细了解汽车电气元器件的特性、性能和相应的标准,更好地合理选用合适的元器件。
例如,选择合适的电池、发电机、按键开关等等,不仅涉及到功率与电压的匹配,还会对电气系统的工作稳定性、耐久性和维护保养带来影响。
布线设计是柴油车电气系统设计过程中十分重要的一部分,在设计阶段应当考虑到布线的与元器件的匹配、布局、绝缘和安全性等要素。
如果布线不合理,会直接影响到电气系统的正常工作。
因此,设计者应当注重布线的细节,同时遵循一些基本原则,如尽量采用金属导线,避免使用铝线等等。
布线和电气连线的规格与质量必须满足标准的要求,关注一些危险因素例如高温、潮湿、震动等,使整个柴油车电气系统在正常使用下长期保持稳定。
维护保养是柴油车电气系统设计的关键一环,将直接影响到使用寿命和可靠性。
在维护保养阶段,设计者应当定期检查电气系统,保证电气系统各器件、导线和接口固定可靠、接触良好、没有损坏或无法使用,同时,需要随时清理电气系统中的灰尘或污垢,防止积聚物对电气系统产生不良影响。
对于发现的问题,需要及时修理或更换问题元器件以保证电气系统正常工作,延长电气系统使用寿命和可靠性。
柴油发电机房及消防供配电电气设计常柴油发电机房供电系统设计是柴油发电机房电气设计的核心内容之一、在设计时需要考虑发电机房的电气负荷,选择适当的发电机功率。
同时要考虑到发电机房的运行,将发电机与主电网并联运行,保证发电机房的稳定供电。
同时,为了保护发电机安全运行,一般还会设计并安装过负荷保护装置、过电压保护装置、低压保护装置、短路保护装置等。
消防供电系统设计是柴油发电机房电气设计中另一个重要的内容。
首先要安装独立的消防供电系统,保证在主电网故障时能够正常供电。
其次,要设置自动切换装置,实现主电网和柴油发电机之间的切换。
同时,还需要设置消防电源控制开关,保证消防设备能够正常运行。
发电机房照明系统设计是为了满足发电机房的照明需要。
在设计时需要考虑到照明光源的选择,一般使用节能灯或LED灯具;还需要考虑到照明电路的设计,包括线路敷设和开关控制。
发电机房接地设计是为了保证发电机房的安全运行。
在设计时需要根据地质条件选择合适的接地方式,一般使用接地极或接地网。
同时要根据发电机房的地面电阻进行合理的接地设计,保证接地电阻小于规定的限值。
发电机房保护装置设计是为了保护发电机房的设备和工作人员的安全。
在设计时需要考虑到过载、短路、接地故障等情况,设置相应的保护装置,保证发电机房设备的安全运行。
综上所述,柴油发电机房及消防供配电电气设计常包括柴油发电机房供电系统设计、消防供电系统设计、发电机房照明系统设计、发电机房接地设计和发电机房保护装置设计等内容。
这些设计内容可以保证发电机房的安全运行,满足消防和电力供应的需求。
随着我国综合国力的增强,重要办公建筑的供电保障要求越来越高。
柴油发电机组经常作为应急或备用电源使用,柴油发电机组设计的合理性和安全性至关重要。
本论文以亚洲基础设施投资银行总部项目(简称“亚投行项目”)为例,总结了柴油发电机组在系统设计中的一些经验和想法。
希望通过本文的探讨,对电气设计师在柴发机组设计方面有所助益。
1项目概况亚投行项目位于中轴线西侧建筑序列的最北端;总建筑面积为389 972 m2,地上面积256 872m2,地下面积133 100m2。
地上16层,地下3层;建筑高度80m。
机动车停车位1 670辆。
本项目为一次性建设,分三期使用。
亚投行项目为一类高层办公建筑。
车库属于大型Ⅰ类汽车库;地下一层设置的数据机房为B级机房。
项目耐火等级为一级;结构类型为钢管混凝土框架-钢板墙核心筒结构,基础类型为桩筏基础。
2供配电系统设计2.1负荷等级本工程为一类高层办公建筑、超甲级写字楼、大型Ⅰ类汽车库。
根据供电方案,本工程为一级负荷用户。
具体负荷分级如下。
一级负荷中特别重要负荷:主要业务和计算机系统、电子信息设备机房、重要弱电机房用电(含空调用电);安防系统用电;值班照明、警卫照明;首层安检区用电、变配电室用电;办公区重要负荷;档案室用电、交易办公区用电、董事会会议室及行长办公区用电、V I P电梯;厨房冷库用电;地下一层B级数据机房及其精密空调设备用电;为数据机房和厨房冷库服务的冷却水等空调设备用电。
一级负荷:消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明系统、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗、阀门等消防用电;走道照明;客梯用电;排污泵、生活水泵用电;副行长/首席顾问办公区。
二级负荷:货梯、自动扶梯、换热泵房、擦窗机、中水泵房用电。
三级负荷:除一、二级负荷以外的其他负荷。
2.2各级负荷供电方式一级负荷中的特别重要负荷:采用双重电源供电,在最末一级配电装置处自动切换;采用柴油发电机组作为备用电源,根据设备允许中断供电时间的要求设置U P S保证供电连续性。
设计研究柴油发电机组控制系统电源电路设计陈 涵(福建省福发股份有限公司,福建福州 350004)摘 要:介绍自动化柴油发电机组控制装置电源的特点,论述了适用于自动化柴油发电机组控制装置的脉宽调制(PWM)开关稳压电源的设计,并介绍采用充电泵式DC DC变换方式,将+5V 电源变换为 10V电源的电路。
关键词:柴油发电机组;开关电源;DC DC变换中图分类号:TM611 22 文献标识码:A 文章编号:1003 4250 (2001) 03 0001 051 前言柴油发电机组作为应急备用电源得到广泛应用,由于它应急备用的性质,决定了在无市电且发电机尚未发电情况下应正常工作的特殊要求。
这就要求电源电路必须在无外部交流电源情况下,向控制装置提供符合要求的工作电源。
本文就如何设计可靠、简单、高效、低成本的柴油发电机组控制系统电源(以下简称控制电源)进行探讨。
2 控制电源概况控制电源一般采用以下几种方式:(1)以柴油发电机组启动蓄电池为电源,经线性稳压电路稳压至所需工作电压(通常为5V)。
此方式电路简单、成本低,曾经得到广泛应用。
但由于降压幅度大,因此,稳压电路功耗大、体积庞大。
(2)另设独立的蓄电池组经稳压作为控制电源,此方式简单可靠。
但由于蓄电池寿命短等原因,给用户使用、维护带来诸多不便,实际应用不多。
(3)采用UPS经AD DC变换,作为控制电源。
此方式可靠性高,但成本高,而且U PS的蓄电池寿命较短(通常4~5年),因而也很少被采用。
(4)以柴油发电机组启动蓄电池为电源,经开关稳压电路降压至所需工作电压(通常为5V)。
此方式稳压电路工作处于开关状态,功耗低、体积小、适应电压范围大。
缺点是电路复杂,生产制造难度大。
近几年来随着集成电路技术的发展,单片开关稳压芯片的出现,外部电路趋于简单,其应用逐渐增多。
综上所述,采用开关稳压电路应是柴油发电机组控制系统电源电路的优选方案。
3 柴油发电机组控制系统电源特点及要求(1)输入电源电压变化大。
浅谈柴油发电机组的设计方法和内容作者:李锋徐琪琪来源:《中国科技博览》2015年第14期[摘要]简要介绍了柴油发电机组的设计方法,着重对建筑电气设计专业在设计柴油发电机组时的相关内容进行了阐述,并提出了设计要点,以期设计出一个经济、合理、舒适以及高效的柴油发电机组。
[关键词]柴油发电机组,机房,供配电系统中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0257-01在供配电系统设计规范中将电力负荷分为一、二、三级。
其中,一级负荷要求由两个电源供电;一级负荷中特别重要的负荷除要求由两个电源供电外,还要求增设应急电源,这是应急电源的强制性设置要求。
另外,还有出于经济性、政治性等因素的考虑而设置备用电源,用以防止因正常电源的断电而引起的数据资料损失或造成政治形象等的不良影响。
基于以上情况柴油发电机组作为应急备用电源的一种应用于许多工程中。
以下简单介绍几点建筑电气设计专业在设计柴油发电机组时的相关内容。
1 柴油发电机组机房的选址一般柴油发电机房宜设置在用电负荷中心,这样可以避免因线路过长而增加的电缆投资,以及为保证供电电压质量而增加的投资。
柴油发电机房位置的选择还应考虑柴油发电机组运行过程中多方面因素:一方面是保证机组本身的运行环境,即机组运行中的通风、排风、排烟。
这里我们仅考虑燃烧柴油作为燃料,因为就目前市场上大部分工程都是采用柴油作为燃料,燃料的供应及储存也是机房设置需要考虑的因素。
柴油发电机组在运行过程中,由于柴油的燃烧会产生大量的烟,同时柴发机组本身运行产生气体和热量,这些烟、气和热量不仅不利于柴发机组本身的运行,也给人活动的场所造成了环境污染。
所以,柴发机房选择位置时需考虑能很好的将这些烟、气和热量排送到远离室内和人员进出口的位置,并同时能给机房引入新风,形成良好的散热、通风环境。
另一方面柴油发电机组运行时会振动并产生噪声,这就要求机房在选址时考虑振动及噪声对所在环境的影响,必要时应采取合理的减振及降噪的措施。
NY210主推用柴油机的电气控制设计摘要:柴油机的电气控制技术是随着科学技术的不断发展和生产工艺不断提出新的要求而得以不断发展。
本文是对NY210主推用柴油机电气控制系统的设计过程进行简单的概括,分为硬件部分和软件部分。
柴油机的电气控制系统就是船舶的“血液系统”,是船舶赖以生存的基础。
我国船舶电气控制系统的现代化水平与世界领先水平还有一定的距离,广泛深入地开展船舶电气控制系统各项领域的研究,对促进我国船舶电气控制系统跨越式发展具有十分重大的经济、军事意义。
关键词:柴油机电气控制系统硬件软件1 NY210主推用柴油机的背景介绍自1897年柴油机问世至今,在一百多年的发展过程中,柴油机已充分显示出它的实用价值和适用性。
NY210柴油机的功率等级为1200~1950 kW,适用于船舶和陆用发电,本篇重点介绍此机型在船舶主推上的应用,此机型与其他同类型的柴油机相比,具有高度更低,长度更短的结构特点,充分利用上面空间,使整机结构更为紧凑。
众所周知,船舶动力装置可分为推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械和机舱自动化设备,而主推用NY210柴油机就是作为船舶推进装置的主机部分,是推进船舶航行的动力机,动力装置最主要的部分。
柴油机的电气控制系统就是船舶的“血液系统”,是船舶赖以生存的基础。
对于现有的船用、陆用NY210系列柴油机,其发动机中的各缸在很大程度上还是采用人工、机械的控制方式。
这种方式依赖于操作人员的经验、工作状态,控制误差较大,不能保证发动机时刻处于最佳的工作状态。
针对上述存在的问题,设计一种用于船舶发动机的电气控制系统,集数据采集、报警、起/停、调速及泵组控制等功能于一体,使得操作方便,自动化程度高。
2 NY210主推用柴油机电气控制系统的设计2.1 设计依据确定设计过程的理论基础,根据有关技术规格书、技术要求和技术指标,确定系统各功能指标、环境条件等要求。
2.2 设计原则在推进用NY210柴油机电气控制系统的设计过程中,应满足以下原则:(1)设计应符合合同或技术协议的规定。
浅析柴油发电机组的电气设计
作者:刘金礼
来源:《科学与财富》2015年第07期
摘要:柴油发电机组凭借自身良好的稳定性、适应性、供电容量大等特点,被广泛应用于工程设计中。
在本文中,就柴油发电机组作为备用电源应用于建筑中的设置原则、机组选择和机房设计等相关问题进行了初步研究,以期望能够为柴油发电机组在建筑配电中的选择和机房设计提供一些理论上的支持。
关键词:柴油发电机;应急电源;备用电源
一、设置原则
在柴油发电机组的选择过程中,我们主要是以负荷要求为基础来判断是否设置柴油发电机组。
具体来说:首先,针对一级负荷中的重要负荷用电情况下,可采用柴油发电机组作为补充、应急电源;其次,针对一级负荷用电过程中,由于地理条件、经济、技术等要素的限制而难以从市电中获取第二电源的用电情况,也可适当选配柴油发电机组作为补充;第三,大中型商用建筑或者建筑高度超过100m情况下,由于市电中断将会带来巨大的财产损失,并有较大概率造成人身伤害,因此也同样有必要采用柴油发电机组作为应急电源;最后,针对部分难以从市电中获取电源的二级负荷用电也可适当配置柴油机发电机组。
二、机组选择
(一)容量选择
(1)应急负荷大小、单台电动机最大启动容量以及投入顺序是确定装机容量的主要影响因素。
如应急负荷较大,可采用多机组并列运行的方式供电,而当用电负荷谐波较大的时候,必须对该因素对发电机组发电能力可能带来的影响给予充分的重视。
(2)具体的装机容量的计算方法包括:稳定负荷计算装机容量、电机启动过程中负荷为基础计算装机容量、启动过程中发电机母线可承受电压压降计算装机容量。
(3)为了保证电机的顺利启动,自备发电机组的装机容量必须和建筑内电动机的功率之间保持高度一致,不然将会导致由于发电机绕组升温过快或者母线承载能力不足而导致的保护开关动作。
(4)发电机数量应和实际需求保持一致,一般情况下,800KW以下应选用单机供电,而高于800KW可根据实际情况选择两台或以上机组供电。
在多台机组联合发点的过程中,应选择那些型号、规格基本相同的设备,为运行并车的顺利进行提供有效支持。
高速柴油发电机组以及无刷励磁交流同步发电机配合自动电压调整装置在实际的应用过程中供电效果更为良好。
(二)启动方式
(1)带有自启动装置的机组最为合适,这是因为作为备用设备,应保持常备启动状态。
尤其是在高层建筑中和火灾自动报警系统保护对象,一旦出现停电事故,机组能够快速启动,在30s内完成整个供电运转工作。
机组在出现停电事故后的3s内自动启动,启动时间正常为10s,最长时间不超过15s。
当一次启动失败之后,将在3s内自动进行第二次启动,共有三次自启动功能,总用时不超过30s。
发电机输出主开关合闸供电。
市电恢复后,机组延时2-
15min不卸载运行,5min后主开关自动跳闸,空载冷却运行10min后自动停车。
(2)为了保证在实际应用过程中,柴油发电机组的稳定性,设备应具有不同延时错开启动功能,当用电重要性相同的情况下,应首先启动容量大的负荷,这样可最大限度的保障供电水平。
(3)自启动机组的操作电源、机组预热系统、燃料油、润滑油、冷却水以及室内环境温度等均应保证机组随时启动。
必须有独立水源,在市电供电停止之后,能够正常提供供水。
(三)冷却方式
在实际运转过程中,柴油发电机组往往会产生大量的热量,尤其是燃烧产生的高温,如果没有相应的散热手段作为支持,其增压器、外壳工作性能必然受到严重的影响。
冷却系统的功用在于,通过油或者水、风循环来带走各个部件的热量,从而保证部件的正常工作温度。
当前阶段技术水平下,主要采用水冷和风冷的方式对柴油机组进行冷却处理,包括水泵、水箱、降温风扇构成的散热系统能够有效的降低柴油机发电机组在运转过程中的工作温度。
实际上,温度过高或者过低都会对柴油机发电机组的正常运行带来一定的负面影响,因此在散热设备的选择过程中,应以柴油机各个部件的工作温度为主要依据。
三、机房设计
(一)柴油发电机房的设计
柴油发电机组、控制屏、操作台以及冷却系统是机房中的主要设备,启动蓄电池、照明系统、排风系统以及检修设备等主要设备共同构成了一个完整的柴油发电机房。
在机房的布设过程中,必须充分考虑机组的装机容量以及具体的机组台数。
小容量的机组通常采用机电一体设备,不需为其提供专门的控制室。
而大容量的机组由于本身具有较大的容量,而且通常采用多台并车发电,需要为其提供专门的控制屏,这对于工作条件的改善是具有非常重要的现实意义的。
在布置方式方面,需要根据维修需求、辅助设备尺寸以及施工安装条件为基础,结合封闭式循环水冷散热机型的安装要求设定。
(二)通风排烟
通风排烟对于保障柴油机发电机组的正常运行有着非常重要的作用。
实际上,柴油发电机房在设计的过程中,其通风排烟功能是一个重点问题,也是难点问题之一。
在高层建筑中布设机房的过程中,要保证留有必要的排烟道位置和新风进口,在排烟道的选择方面,应避免直接向居民区排放,可设置在屋顶等部位。
有条件的情况下,可对烟尘进行处理后再进行排放。
架空敷设是柴油机排烟排尘的最佳方案,条件不允许情况下可铺设于地下。
在实际的铺设过程中,应最大限度的降低管道弯头。
排烟管最低点应设置排污阀,为了有效降低反压力,应将排气管的长度控制在最低水平,所采用的弯头至少是管内径的1.5倍;排气管穿墙的时候,必须通过管套提供减震、消音处理;非增压柴油机应在排烟管装设消声器,两台柴油机不应共用一个消声器,消声器应单独固定。
(三)储油设施的设置
燃油无法方便运输的环境下(如高层建筑),可根据实际需求,在建筑主体外设置外接油箱,油箱容量的选择以40~64h耗油量为佳;同时机房内部也应按照施工标准和空间限制设置储油罐,油罐存储量以不超过80h耗油量为佳,并采用科学合理的防火措施。
如果存储油料超过500L,需按照消防部门要求设置单独存储房间,并通过防火门和机房隔离。
四、结语
上述研究成果是现阶段电气设计工作者在柴油机发电机组电气设计工作中容易忽视的问题,因此理应得到我们更多的关注和重视。
参考文献
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