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交流發(fā)電機和發(fā)電機組額定值的定義
交流發(fā)電機上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制
交流發(fā)電機的額定值定義了其向連接負載提供電力的能力。額定值以kVA為單位,并且是在發(fā)電機組應用中交流發(fā)電機選型的起點。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)中使用的術語以及這如何為協(xié)助GOEM為其發(fā)電機組選擇合適的交流發(fā)電機提供信息。
交流發(fā)電機額定值
交流發(fā)電機的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期使用壽命。對于給定的使用壽命,絕緣等級越高,交流發(fā)電機運行時的熱量越高。
下表列出了用于對絕緣系統(tǒng)的性能進行分類的字母和相應的標稱工作溫度。
現(xiàn)代繞組絕緣的行業(yè)標準是低壓系統(tǒng)為H級(<1kV),中壓和高壓系統(tǒng)為F級(>1kV)。
然而,應該注意的是,分配給絕緣系統(tǒng)等級的字母不一定與交流發(fā)電機額定的溫升等級相同。如果交流發(fā)電機上的kVA額定值導致運行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標稱容量,則運行壽命會延長。相反,如果kVA額定值導致高于絕緣系統(tǒng)標稱能力的工作溫度,則工作壽命會縮短。
這兩種情況都是可接受的運行條件,但是在為特定應用選擇交流發(fā)電機時,必須考慮交流發(fā)電機繞組的預期壽命。
示例:備用電源與主電源應用
在典型的備用電源應用(例如醫(yī)院)中,每年的運行時間很可能少于200小時。在安裝的整個生命周期內,例如15年,這相當于總共多3000小時運行時間。鑒于運行時間相對較低,交流發(fā)電機可以在更高的溫度下運行,因此額定值相對較高。
出于這個原因,客戶將在備用應用的交流發(fā)電機上達到kVA額定值峰值。
然而,在連續(xù)運行的應用中,例如嵌入式發(fā)電方案,運行時間可能高達每年8000小時。這相當于在同樣的15年期間運行超過120000小時。在這種情況下,繞組的溫度必須使用相對較低的kVA額定值來降低。
因此,客戶的交流發(fā)電機將達到F級甚至B級kVA額定值。
熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化,并與其他工具結合使用,以便在為特定發(fā)電應用的交流發(fā)電機指定額定值時做出選型和選擇決定。
發(fā)電機組額定值
發(fā)電機組額定值原理引入了備用和主電源應用的概念。在ISO8528-1的指導下,發(fā)電機組額定值的定義按應用分為四個類別。
■ 應急備用電源,(ESP額定值)
■ 限時主電源,(LTP額定值)
■ 主要額定功率,(PRP額定值)
■ 連續(xù)運行功率,(COP額定值)
每個定義都規(guī)定了以下標準:
■ 負載類型
其中包括可變負載,即負載循環(huán)的幅度和持續(xù)時間不同,另外還有恒定負載,即負載保持恒定水平,但負載循環(huán)的持續(xù)時間可能會有所不同。
■ 每年運行小時數(shù)
將平均負載水平與發(fā)電機組的指定額定值進行比較,并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機組必須能夠在規(guī)定的小時數(shù)中在平均負載水平運行。
■ 過載要求
過載能力表示可在指定的持續(xù)時間內高于指定kVA額定值的百分比。
交流發(fā)電機額定值的術語和定義因行業(yè)而異,與發(fā)電機組使用的術語和定義不一致。交流發(fā)電機的定義以國際標準ISO 8528-3、山東威海IEC 60034-1和一些全國標準(如NEMA MG 1-32(北美))為指導,這些標準本身引入了進一步的變化。
下表總結了根據(jù)ISO 8528-1對發(fā)電機組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對交流發(fā)電機的定義。盡管存在差異,但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機與發(fā)電機組的額定值和運行負荷。
需要注意的是,與標準相比,GOEM可能決定提供更高水平的性能,例如更高的平均負載或更長的運行時間。
在將交流發(fā)電機與發(fā)電機組額定值和應用相匹配時,需要考慮到這一點。
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柴油發(fā)電機混合氣形成的特點和燃燒室
1.柴油機混合氣形成的特點
柴油機的混合氣是在汽缸內部形成的,進氣沖程吸人新鮮空氣,然后對空氣進行壓縮,直到壓縮沖程接近終了時,柴油才開始噴入燃燒室,因此,柴油機混合氣的形成具有以下特點:
(1)混合氣形成的時間極短,一般僅千分之幾秒,從噴油開始即混合開始起,到噴油結束為止,僅占曲軸轉角(15°~35°)的位置。以柴油機的轉速為1500r/min為例,在曲軸轉角20°內噴油完畢時,其噴油時間僅為0.0022s。
(2)從噴油開始,約經(1~3)1000s時間,柴油便開始燃燒,柴油機混合氣形成過程與燃燒過程幾乎是同時進行的。
(3)柴油的粘度較大,不易蒸發(fā)。
上述特點也是柴油機可燃混合氣形成的困難之點。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)保證柴油的霧化質量外,還需要燃燒室的幫助。
2.柴油機的燃燒室
柴油機可燃混合氣在燃燒室內的形成,雖然與燃料的霧化狀況有密切關系,但還需要有適當形狀的燃燒室相配合,合理地形成燃燒室內氣流運動,促進燃料迅速而均勻地與空氣混合,并迅速地分布到整個燃燒室的每一角落,從而使燃燒過程更為完善。
按柴油機結構特點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壁所包圍形成的單一內腔。采用這類燃燒室時,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,以及燃燒室內的空氣渦流運動,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燃燒室由氣缸蓋內壁和活塞頂?shù)膚形深凹坑構成。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單,結構緊湊,散熱面積小,熱效率高,有利于冷車啟動,但由于一部分燃油直接噴散在空腔中,在著火延遲期內形成的混合氣多,同時參加燃燒的油量也很多,因而導致汽缸內壓力升高較大,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氣道,可使進氣時形成繞汽缸軸線轉動的高速空氣流。工作時,噴油器將柴油順氣流旋轉方向沿燃燒室切線方向噴射,在強烈的進氣渦流作用下,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。