架橋機發(fā)電機組選型分析

王秀杰

（秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司，河北秦皇島066000）

0 引言

架橋機，是將梁場預制好的箱梁或T型梁放置到橋墩上去的特種設備，是如今的高速鐵路和公路建設中一種不可或缺的特種設備。架橋機主要由鋼結構、機構、液壓和電氣4大部分組成。其中的電機、泵站、電氣系統(tǒng)和照明等都需要供電，但由于架橋機使用環(huán)境多在野外，地理位置比較偏僻，現(xiàn)場不能滿足供電要求，因此大部分架橋機都需要配套發(fā)電機組。

發(fā)電機組主要由柴油發(fā)動機、發(fā)電機、控制系統(tǒng)及其他附件組成。發(fā)電機組的選型恰當與否直接影響到設備能否能夠正常工作，因此非常重要，這里就來分析一下發(fā)電機組如何選型。

1 架橋機發(fā)電機組主要類型

（1）柴油發(fā)電機組按照用途分類，可分為常用機組、備用機組和應急機組，架橋機所用機組為常用機組。

（2）架橋機發(fā)電機組根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境和外防護的不同，可分為標準機組、帶防護罩機組、靜音型機組。

1）標準機組：標準機組沒有防護措施，主要布置于架橋機上外帶防護的位置，機組主要由柴油發(fā)動機、發(fā)電機、控制系統(tǒng)、底座、水箱、輸出斷路器、消音器、排煙管、波紋管和減震墊等組成。

2）帶防護罩機組：帶防護罩機組多用于對戶外噪音沒有特殊要求的場所，主要由標準機組、防護罩殼和排煙系統(tǒng)組成。帶防護罩型機組未設置降噪措施，防護罩殼只能對于雨、雪及較大沙塵起到防護作用。帶防護罩型機組成本相對標準機組稍高，機組運行時可開窗通風。

3）靜音型機組：靜音型機組多用于室外對環(huán)境噪音有特殊要求和室內需要防護降噪的場所，主要由標準機組、靜音罩殼和排煙系統(tǒng)組成。靜音柴油發(fā)電機組除具備標準發(fā)電機組各項功能外，還具備下列優(yōu)點：機組整體外測噪音低，結構緊湊，外形美觀；靜音箱由1.5～3 mm鋼板拼接而成，可拆卸，內部安裝降噪材料，表面噴涂高性能防銹漆，同時具備降噪和防雨功能；箱體底部設有大容量油箱，能保證機組長時間工作需求；在箱體上開有觀察窗、檢修門，設有緊急停機故障按鈕，以便觀察機組的運行情況及在機組出現(xiàn)緊急情況時以最快的速度停機，避免機組受到損壞?？紤]到環(huán)境保護和野外情況，目前架橋機選用最多的正是此類型發(fā)電機組。

2 機組的功率選擇

2.1 機組額定功率確定

在確定機組功率時，要考慮機組所帶負載的功率和電機起動方式，并留有余量。架橋機上主要負載為行走驅動電機、泵站、電氣控制柜和照明等。在核算額定功率時，除了把各用電功率相累加，還需要考慮電機起動時的瞬時沖擊，特別要注意電機的起動方式。

目前架橋機上所用電機主要有以下幾種起動方式：

（1）直接起動：在機組容量和負載兩方面都允許的情況下電機直接額定電壓起動。其因操作控制方便、維護簡單、比較經濟而得到廣泛應用。直接起動主要用于小功率電機的起動，起動時電流較大。

（2）Y-△起動：對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說，如果在起動時將定子繞組接成星形，待起動完畢后再接成三角形，就可以降低起動電流，減輕對電網的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動，簡稱為星三角起動或Y-△起動。采用星三角起動時，起動電流只有原來按三角形接法直接起動時的1/3，起動電流大大降低，減少了對機組的沖擊。

（3）變頻起動：變頻器控制電機，在調速時使電機保持恒轉矩，當頻率向上調整時，電壓也隨著向上調節(jié)，當?shù)竭_最高頻率時，電壓和供電電壓相仿。變頻起動就是通過變頻器調整頻率讓電機平穩(wěn)起動，減少電機起動瞬間的大電流對機組的沖擊。此種起動方式起動電流比直接起動小。

2.2 注意后備功率和額定功率的區(qū)別

（1）要注意后備功率和額定功率的關系。市場上有些廠家把后備功率當作額定功率來介紹和銷售機組，不向客戶解釋兩種功率的區(qū)別。實際上后備功率=1.1×額定功率，而且后備功率只能在12 h連續(xù)運行中使用1 h。

（2）要注意kW和kVA的關系。國內普遍都是用額定功率來表示柴油發(fā)電機組的功率，而在國際上是采用視在功率來表示發(fā)電機組功率，二者單位分別為kW和kVA，kW是有功功率，kVA是視在功率。有功功率P、無功功率Q、視在功率S、功率因數(shù)cos φ的關系為：P=S×cos φ，Q=S×sin φ。在機組選擇上，通常選取功率因數(shù)為0.8，即1 kVA相當于0.8 kW。在機組選取時要注意機組廠家所報功率的單位，避免廠家夸大功率，把kVA當成kW賣給客戶。

3 發(fā)動機和發(fā)電機的匹配

為了保證發(fā)電機組的正常使用，確保機組滿足各項技術指標要求，在選型時，要保證發(fā)動機和發(fā)電機能夠匹配，主要包括功率和轉速兩個方面。發(fā)動機功率是指在單位時間內所做的功，是發(fā)動機以額定轉速在12 h內正常運行所能達到的有效功率；發(fā)電機功率是指發(fā)電機在額定轉速下長期連續(xù)運轉時輸出端子上所得到的功率。通常把發(fā)動機的額定功率與同步發(fā)電機的額定功率之比稱為匹配比，架橋機常用機組的匹配比一般在1.2：1左右，對于一些要求較高的機組，匹配比可能需要選取得更高一些。發(fā)動機和發(fā)電機轉速的匹配要求也很嚴格，轉速與機組的功率、電壓、頻率都有著密切的關系，因此要求配套的發(fā)動機有性能較好且工作可靠的調速器，保證能在短時間內把發(fā)電機帶到其額定轉速并穩(wěn)定運行。在實際選型時，可參考發(fā)動機廠家提供的發(fā)動機型譜表進行匹配。

4 機組主要零部件品牌的確定

（1）柴油發(fā)動機：柴油發(fā)動機是發(fā)電機組的心臟，是動力的來源。目前國內柴油發(fā)動機品牌眾多，有康明斯、道依茨、韓國斗山、帕金斯、奔馳、沃爾沃、奔馳、威爾信等等國際品牌，還有濰柴、玉柴、錫柴、全柴、上柴等眾多國內品牌。

（2）發(fā)電機：發(fā)電機用于將發(fā)動機提供的機械能轉化為電能，目前市場上主要有意大利美奧迪、康明斯技術斯坦福以及上海馬拉松和很多機組廠家的自主品牌發(fā)電機。

（3）控制系統(tǒng)：控制器是發(fā)電機組的大腦部分，不但提供發(fā)動機的開機、停機、數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)顯示和故障保護功能，而且還提供發(fā)電機的電量測量、電量顯示和電量保護功能。目前市場上常用的控制系統(tǒng)有鄭州眾智控制系統(tǒng)、香港凱迅控制系統(tǒng)和英國深海控制系統(tǒng)。

在實際考慮選用時需根據(jù)功率、使用環(huán)境、是否需全球聯(lián)保、資金預算等選取品牌。在選購時應認清機組的品牌：目前整機進口的機組較少，價格也較高，進口發(fā)電機組多為進口零部件國內廠家進行組裝；國產機組目前也有一體化的，性能上與有些進口機組不分上下，且價格相差較大。故在選購時應全面了解機組各組成部件的品牌、產地，才能綜合評估出機組的檔次。

5 機組的排放

目前機組廠家提供的發(fā)電機組主要產品滿足中國國家標準、美國標準和歐洲標準規(guī)定的公路車用發(fā)動機第2階段和第3階段排放要求（歐2和歐3），以及非公路車用發(fā)動機第1階段和第2階段排放要求（Tier 1和Tier 2），在選用時需根據(jù)客戶要求、使用環(huán)境要求及國家法律法規(guī)進行選取。

6 結語

綜上所述，應綜合考慮類型、功率、品牌、使用環(huán)境和排放要求，選出適合架橋機使用工況的發(fā)電機組，以保證設備的正常使用。

[1]往復式內燃機驅動的交流發(fā)電機組 第1部分：用途、定額和性能：GB/T 2820.1—2009[S].

[2]往復式內燃機引擎驅動的交流發(fā)電機組 第13部分：安全：EN ISO 8528-13：2016[S].