并联机组样本（共3篇）
关键词：柴油发电机,并联运行,调试,难点处理
0 引言
柴油发电机组是一种技术密集型的产品,在电网日益发展的今天,柴油发电机组仍有广泛的应用。一些重要场所,如医院、学校、银行及一些营业场所等都得到了广泛的应用。随着国民经济的发展,柴油发电机组需要量逐年增长,且对其功能、技术性能的要求也越来越高。
1 柴油发电机组并联运行的必要性
人们对单台发电机的应用已经非常熟悉。但对两台及以上的柴油发电机组的并联运行的操作仍有不熟悉的地方。目前许多单位都自备有柴油发电机组作为应急电源,据了解,这些发电机平时使用不多,但又不能没有,而且随着用电量的不断增加,机组数也在增加,形成一个单位有几台大小不一,型号不同的发电机组,都是作单机运行,分片供电,由于负荷不易调配,经常出现大马拉小车或小马拉大车的现象,造成频率和电压波动很大,影响供电质量,同时发电机的出力得不到充分发挥,效率低而增大每度电的油耗(kg/k W·h),以最常见的用6135型柴油机带动75k W发电机组为例,75%-100%负荷时,油耗为0.3-0.33kg/k W·h,然而35%以下负荷时油耗高达0.6-0.8kg/k W·h。解决这样的矛盾时,最好的方法是将现有的多台单机运行改成多台并联运行,用电少,开单机,用电多,开双机或几台机,让每台发电机都能在接近满载下运行,可大副度减少油耗,节约能源。同时由于并网加大了电网的负载力,对稳定电压和频率起决定作用,因此而多台机组并联运行也不是一件简单的事,如果现有柴油发电机组都是同一规格型号的,并联运行比较好办,实际上,多数单位的发电机都是随用电量增加下临时购买增加的,造成型号不同、新老产品混用,使并机运行造成一定难度,成为许多单位目前仍单机运行的原因,本文就这一问题提出一些解决的办法,供参考。
2 柴油发电机组并联运行的问题解决
2.1 同步发电机组并联运行应满足的条件
2.1.1 相序
待并发电机电压的相序和电网电压(或已运行发电机,下同)的相序必须一致,最简单的实验办法就是用同一台小型异步电动机分别接在两电源上,如果电动机转向相同,即说明相序一致,否则应将其中一电源的引出线相调。
2.1.2 频率待并发电机的频率和电网频率应尽量接近相等。
2.1.3 电压待并发电机的电压和电网电压应相近,操作时其相差应尽量减少。
2.1.4 相位待并发电机的相位和电网相电压的相位应尽量相同,即相位差应接近0。
2.1.5 调速特性
柴油机装的调速器必须是全速调速器,而且调速特性灵敏,反应迅速。要求它具有足够的负载能力和良好的机械特性,从空载到满载的转速调整率不应过大,一般柴油发电机不超过2%-3%。并联运行的各发电机具备近似的机械特性,从空载突增到满载时转速的最大瞬时变动值一般不超过8%。过渡过程时间不应超过5秒,调速迅速而稳定,为了调节转速更方便,调速器要求能够微调,最好能遥控。
2.2 发电机组并联运行操作步骤
按照所设计电路接好线路,特别是相序一定要正确,这是首要条件,检查无误后,按下列步骤进行调试运行。
2.2.1 起动柴油机
起动前应将主回路总开关,均衡线开关断开。然后再启动柴油机,检查机油压力,油、水温正常后,将转速提高到同步转速1500(r/min),频率表均指示50Hz。
2.2.2 调各机励磁电压,使之基本相等
调节磁场电阻器,电阻值减少,电压升高,反之则降低,一般调在400V左右,使两机电压基本一致。
2.2.3 检查双机同期转速进行并列可采用手动同期或自同期的方式。
(1)手动同期。检查同期转速可以用同期表(整步表)或灯光法,调整其中任一台机的油门,当同期表或灯光指示同步的瞬间,迅速合上主回路同步开关,实现并网。在操作时应注意,应先使双机并列,后向电网供电.如果是单机向运行电网并列,则只能调待并机,不必调在运行机。
(2)自同期。待并发电机启动后,不加励磁(励磁)将磁场变阻器放到发电机空载电压位置,当发电机接近额定转速时,即系统频率与待并发电机频率相差不超过±(3%~5%),最好待并发电机频率较运行机频率1~2周/s,合上待并发电机的并车开关。与此同时迅速合上励磁开关,待并发电机将很快被系统拉入同步,完成并列运行。
2.3 调试中可能出现的问题
2.3.1 当2台机组的功率相差较大时,应先启动功率大的机组,
将功率小的机组作为待并机,并将功率较大的机组在在并车前先加载一部分负荷,这样并车容易且稳定性好。
2.3.2 在选购发电机组时,就同步发电机而言最好具有阻尼绕
阻,以增大同步发电机的力矩,防止因负荷变动而引起发电机不同步,并减轻原动机转速不匀的影响。此外应考虑机组的飞轮惯性效应,使机组自然振荡频率与原动机强制冲击频率一致。
2.3.3 并网时深过励和深欠励调整
深过励时,发电机输出电压高,无功输出大,励磁电流大,这时只须调小油门稍减有功,同时增大励磁电阻,可以解决问题。
深欠励时,发电机输出电压低,吸收大量无功,励磁电流很小,调励磁电阻不起作用,这时应适当增加有功,增大柴油机油门,减小励磁电阻,才可解决问题。
2.3.4 注意柴油机最高转速调整
某台机,有功功率调不上,而且无功进相(无功表反转),但油门已调到尽头,仍调不到1500r/min,不能增加有功输出,这时应检查柴油机喷油泵的调速器,特别是旧柴油机,调速弹簧因时间长而变软,负载达到额定功率时,转速达不到1500r/min,应予重新调整柴油机喷油泵调速弹簧,使之达到要求。
2.3.5 适当减小相复励磁发电机的调差作用
相复励发电机和谐波励发电机并网,一定是相复励发电机多发无功,为此应减少相复励发电机的调差作用,方法是在将相复励发电机励磁电路中主回路有复励变流器的抽头设在电压最小的位置,即次级匝数最少位置即可。
【关键词】柴油发电机组；并联运行；数学模型；稳定性和稳定度
柴油发电机组并联运行的工作原理是依靠多种类型的并联电力系统来维持的，其稳定性的研究也会受到不同方面，不同程度的影响。柴油机受到干扰能够自控的能力强，受到的影响小，其稳定性的运行就几乎不会受到影响，相反，柴油机工作受到干扰后自控能力差，受到的影响大，那么就几乎无法正常去维持其稳定性。柴油机在平时具体的工作运行中，存在着一些缺陷，这是不容忽视的，必须引起我们的高度重视。原有的柴油机发电机单独工作，资源的使用率不高，对资源的浪费较多，不利于保护生态环境。柴油机发电机组并联的作用高新技术，通过一系列科学、合理的方法，减少资源的浪费来提高工作的效率。
1.发电机模型
发电机模型指的是将一台发电机先运行起来，当先运行的发电机的电压达到预期的目标时，然后利用某种技术，把所有运行的剩下的发电机共同衔接到之前运行的发电机上，共同并联起来，形成一个并联的发电机工作组。在进行模拟的过程中要采用5个阶段的运行状态的方程式来进行计算。不考虑出现的短暂的，意外的电磁过程。经过这一系列复杂的程序后，运行专业的图表，等式等，描述出发电机模型的实际运行状况。可以使用不同的参考模型来进行详细地，系统地的描述。做到清晰明了，清楚的认识到发电机组并联运行的工作程序和运行结果的效果示意图。
发电机的功角表示的是转子磁极轴线和定子合成磁极处轴线的空间夹角机械运动的参数，它将电力系统中的机械运动和电磁运动两者有机的结合在一起。功角的变化反映的是柴油机发电机组并联运行的稳定性的程度。我们要把三者有机的结合在一起，制定出最为经典的摇摆方程式。根据摇摆方程式来计算出相对的摇摆角，计算出来的相对值越大，就说明了柴油发电机组并联运行的稳定性较差，柴油机发电机组的并联运行的系统将会失去原计划的稳定性的平衡。
2.调速器的数学模型
我们根据专业的知识，可以把柴油机运行的工作系统进行简化分析，得到一个简化的模型来进行系统的研究。来自发电机的转速通过控制，使之达到给定的实际转速，通过测速元件，伺服器，喷油泵，柴油机，最后到达发电机。经过一系列复杂得程序，最后工作运行的模型图。测速的过程中，我们要使用动态的方程式来进行详细的描述，这是一个复杂，困难的过程。在具体的操作过程，运行过程，我们要做到严谨，细致。牵一发而动全身，必须做到要有科学的依据和合理的方法。柴油机工作的稳定性是指在给定的工作条件下，通过恒定的转速来表达的。在操作的过程中，我们尽量做到忽略机组工作运行的摩擦力，以此来维持相对稳定的工作状况。对于偏离较小的微小的差异波动，我们要寻找小偏差的计算和工作的方法。用平衡的状态来维持最后的结果。
3.发电机励磁系统模型
发电机励磁系统模型指的是用工具箱为依据来维持运行的。非常的接近零极点的对消，进一步简化该工作的实际模型。通过控制器的作用，在各种综合条件的控制下，达到理想的效果。简化模型的过程中，通过科学合理的方法，切忌不要盲目，加上可以达到理想效果的控制模块。借鉴其他先进的工作技术和经验。画出理想的简化模式图，便于进行下一步的研究。
4.延迟环节和柴油机数学模型
作为研究对象的柴油机，为了方便进行下一步的研究，我们可以把柴油机的结构进行简化用简化结构的方框图表来进行表示。忽略对研究没有意义的环节，省去复杂的中间过程，只有一个中间环节来代替燃烧环节和热力环节。对于要进行研究的柴油机对象来说，这样去作对于这一滞后环节来说是确定的。滞后时间和柴油机的转速可以用方程式来表达。减少干扰，达到理想的实验效果。稳定性趋于平稳不会出现很大程度得起起落落，稳定性控制在相对平穩的状态。柴油发电机组并联运行的稳定性，会受到多种因素的干扰。例如，发电机工作组的起停，卸载，并联运行等操作，以及各类故障状态报警及装置工作等的数据显示。柴油机发电机并联运行稳定性的仿真是工作的难点，定性分析是十分重要的。
以上的四种模型研究方式，都是根据具体的实际的操作情况，有针对性的，具体的研究。力求达到和实际情况几乎等同的效果。柴油发电机组并联运行的稳定性有静态和动态之分。静态稳定性指的是发电机组在工作的过程中受到了比较小的扰动后，发电机组迅速适应变化，尽快调整到工作之前的运行状态的能力。动态的稳定性指的是发电机组并联运行的过程中，受到了剧烈的意外的扰动，发电机组仍然能够迅速适应当前的变化，努力调整，恢复到理想的工作状态的能力。
柴油发电机组并联运行稳定性是我们过程中最终追寻的完美结果。通过一系列复杂的程序，运用一系列的技术，达到最大程度的稳定性。最终，提高工作的效率，实现研究的最初目标。
5.结束语
柴油机发电机并联运行技术是按照科学、合理的方法建构起来的，符合现代经济发展的实际情况。柴油发电机并联运行技术是符合科技发展规律的，符合自然规律发展状况的。柴油发电机并联组工作，可以提高我们的工作效率，减少资源的浪费，促进经济更好更快的发展，符合可持续发展要求的，对生态环境的发展起到了一定的促进作用。但是，对于目前来说，运行柴油机发电机并联组还是有一定的缺陷的。运行技术不是十分的完善，在实际的工作中还会遇到一些的难题我们要保持清醒的头脑，具体分析在实际的运行操作过程中遇到的难题。理论联系实际，把课本的知识和具体工作的技术很好的有机结合起来。带动柴油机发电机组运行技术的不断完善促进更好的发展！ [科]
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1 双背压凝汽器抽气系统
该机组配备低压凝汽器和高压凝汽器各一台, A低压缸排汽由A低压缸二端排入低压凝汽器二侧, B低压缸排汽由B低压缸二端排入高压凝汽器二侧, 排汽在各凝汽器二侧凝结成凝结水, 不凝结气体流动抽出则是由高压凝汽器A、B二侧空冷区抽出至低压凝汽器对应侧空冷区, 然后再将低压凝汽器二侧空冷区空气抽至真空泵。图1是改造前凝汽器抽气系统图。
该机组不凝结气体抽出的方式决定了该机组高压凝汽器、低压凝汽器的运行方式为串联方式。汇聚在高压凝汽器二侧空冷区中的不凝结气体分别由二根抽气管将不凝结气体抽至低压凝汽器二侧的空气冷却区, 再由二根抽气管抽出凝汽器, 最后由真空泵将不凝结气体抽出至真空泵, 然后排入大气。
2 存在问题
2.1
机组带负荷运行期间, 低压凝汽器真空比高压凝汽器真空高0～0.64KPa, 远远未达到设计标准, 影响了机组运行的经济性。其循环水量相同情况下, 二台真空泵运行时凝汽器真空及高低压凝汽器真空差值数据如表1所示。
2.2 低压凝汽器端差比高压凝汽器端差大。
通过机组运行历史数据的收集整理, 发现该机组低压凝汽器端差平均值为9.8℃, 高压凝汽器端差平均值为5.09, 低压凝汽器端差比高压凝汽器端差高4.7℃, 说明低压凝汽器换热效果较高压凝汽器差。
3 原因分析
3.1 不凝结气体在凝汽器中的数量对凝汽器真空的高低有着较大的影响
影响凝汽器真空的因素除去循环水流量、循环水进水温度、机组负荷、凝汽器冷却面积等之外, 还有一个比较常见的重要因素, 即凝汽器内不凝结气体量。不凝结气体的来源主要是汽轮机低压缸排汽中的不凝结气体以及由于凝汽器及其相关负压系统泄漏而进入凝汽器汽侧的空气。这些不凝结气体必须及时排出凝汽器汽侧, 否则, 它们会集聚在凝汽器内, 一方面由于不凝结气体分压力的增大直接影响机组真空, 另一方面不凝结气体附着在凝汽器热交换管外壁, 形成气膜, 使热交换系数大大降低, 蒸汽凝结速度也会迅速降低, 凝汽器真空明显下降。
双背压凝汽器中不凝结气体抽出方式的不同, 必然导致凝汽器中不凝结气体数量的变化, 进而导致凝汽器真空的不同。即凝汽器串联运行与并联运行会导致双背压凝汽器不同的运行效果。
3.2 双背压凝汽器串联运行情况分析
高压凝汽器中不凝结气体汇聚在高压凝汽器二侧的空气冷却区, 这些不凝结气体不是直接抽出高压凝汽器, 而是分别将二侧空冷区中不凝结气体通过二根抽气管道抽送至低压凝汽器二侧空气冷却区, 然后再抽送至真空泵。这样就导致低压凝汽器中积聚的不凝结气体量增多, 即高、低压凝汽器中的不凝结气体最终全部进入低压凝汽器, 从而导致不凝结气体分压力上升, 同时出现低压凝汽器热交换管换热效果降低, 引起低压凝汽器端差上升, 导致低压凝汽器真空低于应有数值。如果机组真空严密性不是很好, 低压凝汽器真空会受到较大的影响。
3.3 双背压凝汽器并联运行情况分析
双背压凝汽器并联运行即指高压凝汽器二侧空气冷却区中的不凝结气体不送至低压凝汽器, 而是直接由二个抽气管从高压凝汽器二侧空气冷却区抽出, 送至真空泵;低压凝汽器不凝结气体抽出方式与高压凝汽器相同, 这样就不会出现高压和低压凝汽器中不凝结气体全部集中在低压凝汽器中, 低压凝汽器不凝结气体分压力不会增加, 热交换也不会出现恶化现象, 低压凝汽器真空比串联运行情况下的真空高。
4 改造方案
通过分析比较, 找出影响低压凝汽器真空的原因, 参考兄弟单位同类型机组双背压凝汽器运行方式, 拟定改造方案, 于2011年初机组小修时将双背压凝汽器抽气系统由串联方式改为并联方式, 改造方案如下:
4.1 凝汽器外部抽气系统改造
凝汽器外部抽气管由原来的单母管改为双母管, 实现了高压凝汽器 (B凝汽器) 与低压凝汽器 (A凝汽器) 各有一路母管, 每路母管分出二路分别与凝汽器的A、B侧空气冷却区相通。二路母管之间装设二个电动隔离门, 通过电动门的开关, 实现二个母管既能相互连通又能相互隔离单独运行, 同时实现真空泵的互为备用。图2是改造后凝汽器抽气系统图。
4.2 凝汽器内部抽气系统改造
凝汽器内部抽气管道改造是在高压凝汽器内进行。在高压凝汽器内将至低压凝汽器的A、B二侧空气连通管截断, 封堵通往低压凝汽器空气冷却区的二根空气管, 引出高压凝汽器的二侧空气管, 在高压凝汽器外与抽气母管相接, 低压凝汽器内部抽气管道不变。
5 效果
机组小修结束启动正常后, 在单循环水泵、二台真空泵运行、真空泵入口二个母管互相连通情况下, 对机组不同负荷下的凝汽器真空及端差数据进行了收集, 数据如表2所示。
通过与改造前的真空数据进行对比, 机组额定负荷时, 低压凝汽器真空与高压凝汽器真空差值提高了0.4KPa, 低压凝汽器端差降低约1.1℃。
随后又进行真空泵入口二个母管隔离运行的试验。在机组额定负荷下, 二个母管隔离后的凝汽器真空及端差数据如表3所示。
这种运行方式下, 机组凝汽器真空与改造前相比, 额定负荷下, 低压凝汽器真空与高压凝汽器真空差值提高了0.78KPa, 达到1.42KPa, 向设计指标靠近, 低压凝汽器真空明显提高, 低压凝汽器端差也降低了2℃。
通过改造, 机组在额定负荷下, 凝汽器平均真空上升0.39KPa, 供电煤耗下降1.16g/kwh。
6 存在问题
6.1 低压凝汽器端差仍然比高压凝汽器端差大2.7℃。在确定高、低压凝汽器热交换管清洁度一致前提下, 说明低压凝汽器及相关负压系统存在漏点, 从而影响低压凝汽器真空, 使低压凝汽器真空未能达到设计水平。
6.2 机组真空严密性未达到优秀指标, 使双背压凝汽器未能发挥应有的效果。该机真空严密性试验结果为190Pa/min, 高于600MW机组真空严密性优秀指标, 对机组高、低压凝汽器真空均有不利的影响。
