柴油发电机组节能探讨

柴油发电机组节能探讨

柴油发电机组节能探讨

由于目前国际原油价格上涨导致柴油机价格居高不下，在很大程度上加大了企业的运营成本，作为机械的主要动力设备，柴油机电机却普遍存在出力不足，远远达不到设备铭牌出力，导致生产负荷开工不足，相对增加了单位运营油耗。究其根本原因，很重要的一个方面就是对柴油发电机侧的无功功率补偿认识不足形成的，未能有效且合理地进行柴油发电机侧的无功功率补偿来挖掘柴油发电机的发电潜力。

1、柴油发电机的基本工作原理

柴油发电机组由柴油机，三相交流同步发电机，控制线（屏），散热水箱，联轴器，燃油箱，消声器及公共底座等组件组成，属交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电，简而言之，就是柴油机驱动发电机运行。

2、柴油发电机的基本容量

柴油发电机的基本容量主要取决于柴油机驱动原动力、匹配发电机的容量和工作负载特性等，本文将重点关注用电系统的无功损耗和供电功率因素对发电设备输出功率的影响。因为当柴油发电机配备后其基本柴油机驱动原动力的大小和发电机的容量就不能发生改变，从根本上讲发电机的视在功率就决定了，在理论上达到了设备铭牌的视在功率KV A。在一定程度上就由企业电网内的工作负载来影响柴

4.2周期性变化负荷

其特点是有一定的工作周期，负荷发生周期性变化但功率因素仍能随着负荷的增加而相应提高或降低。

5、用无功补偿来挖掘柴油发电机的发电潜力

首先在柴油发电机构成的电器系统中，由于绝大多数负荷为鼠笼式感应电动机，其阻抗特性为电感性负荷，由此产生的无功电流的存在必然就会加重柴油发电机的负荷，产生一定的损耗，极大地影响电器系统的经济性。

其次在电器系统中，各种负载在各不相同的时间段投入的负载也不相等，特别是存在相当大的感性负载的波动负载，如：压缩机电机、冷却水风机电机等较大功率电机的启动停止作业等，必然导致电气系统电压矢量的波动变化，也极大的影响柴油机的处理大小，在一定范围内表现出柴油机过载故障，如：水温升高等。

我们知道由于受到电抗的作用，发电机发出的交流电流与交流电压相位角不再为零，即发电机发出的电能不能完全被用电设备吸收，只有一部分被吸收出来。当功率因素过低时，发电设备送出的有功功率会明显减小，而输出的无功功率的比例明显增大，使柴油机的发电潜力得不到充分利用，不仅造成电能巨大浪费，而且会影响用电器的正常工作。具体分析为：

（1）在设备容量（S视在功率）不变的条件下，由于提高了功

率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下：

ΔP=P1－P2=S(Cosφ1－Cosφ2)=SΔCosφ

即：有功功率的提升与功率因素的提高是正比关系。

（2）如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的供电设备容量也相应的减少ΔS计算如下：

ΔS=S1－S2=P( 1/Cosφ1－1/ Cosφ2)

可以减少供电设备容量占原容量百分比为ΔS / S计算如下：ΔS / S=（Cosφ1－Cosφ2）/ Cosφ1=(1－Cosφ2 / Cosφ1 ) 考虑到柴油发电机的容量为66.9Kw，而用电设备总功率为（7.5*6+0.9*8+0.45*8）=55.8Kw,平均功率因素为0.83，则需要视在功率为55.8/0.83=67.23Kva

若在发动机端并入一台20Kvar的无功补偿器，则需要的视在功率为S2=P2+(Q－Q1)2从而求的S=58.48Kva，为原柴油机容量的86.98%。按照单位柴油机油耗量237克/千瓦小时计算，每小时可以节约柴油31克，占单位柴油消耗量的13.02%。

（3）由计算可以知道，按照无功补偿设备，可以使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后使无功负荷降低，发动机就可以少发无功，多发有功，充分提高设备效率。不过应该注意的是，在安装自动和手动功率因素补偿设备时不要出现超前功率因素补偿，否则对于发动机的运行经济性影响很大。

（4）无功补偿的经济可行性

由于用电设备的特点，绝大多数为感性负载的设备，考虑企业的发电成本，建议尽量并接入无功补偿设备，随着负荷变化而适时进行无功补偿，形成事实上的发电侧的简易无功补偿模式，这在理论上是可行的，但在机报车在实际运营过程中，存在着一些特殊情况，比如：需要一次性的设备加装改造投资，而且在具体的安装方案方面，还需要进行一些有益的探索和尝试等等。但不可否认的是，在能源日益紧张的国际环境下，无功补偿的实现和应用，将大大改善现有设备的利用状况，提高设备的改造效率，延长设备的使用寿命，从而给企业带来可观的经济效益。

荣昌有限责任公司进口设备修理厂

陈德修

2011年6月7日