柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行分析與綜合控制的研究

陳傳勇

摘要：現(xiàn)代通信網(wǎng)的預(yù)備電力系統(tǒng)中，尤其是在軍事通信應(yīng)用領(lǐng)域，柴油發(fā)電機(jī)是最常用的預(yù)備電力，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，柴油發(fā)電機(jī)的技術(shù)不斷更新和完善，柴油發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和柴油發(fā)電機(jī)的特性對通信設(shè)備的電力供應(yīng)很重要。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī);并聯(lián);運(yùn)行分析

0? 引言

人類進(jìn)入工業(yè)革命以來，經(jīng)歷過三次重大歷史革命，第一次飛躍到20世紀(jì)20年代，石油供應(yīng)系統(tǒng)從壓縮式躍進(jìn)到機(jī)械噴射式。第二次飛躍到20世紀(jì)50年代，實(shí)現(xiàn)了增壓技術(shù)的飛躍性改革，第三次飛躍是電子技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的飛躍發(fā)展，柴油機(jī)械設(shè)備的井噴式發(fā)展。經(jīng)過三次發(fā)展飛速的工業(yè)革命，柴油機(jī)構(gòu)電器控制技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是衡量世界柴油機(jī)構(gòu)技術(shù)先進(jìn)水平的判斷標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)引擎速度為了調(diào)節(jié)和解決穩(wěn)定性問題，以計算機(jī)技術(shù)為核心的柴油機(jī)數(shù)碼自動控制技術(shù)成為了代表性的技術(shù)。

柴油發(fā)電機(jī)領(lǐng)域除了安全性和穩(wěn)定性外，還應(yīng)考慮節(jié)能，即電能的經(jīng)濟(jì)性。負(fù)載和頻率變化范圍很大時，應(yīng)安排兩臺以上的柴油發(fā)電機(jī)，備用設(shè)備的出現(xiàn)，需要考慮電器供應(yīng)系統(tǒng)的安全性。針對相應(yīng)的機(jī)器組裝對數(shù)也可以根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行調(diào)整，柴油發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行比現(xiàn)有的單個柴油引擎運(yùn)行具有以下優(yōu)勢：

①供電方式靈活，經(jīng)濟(jì);

②電壓相對穩(wěn)定，可提高供電質(zhì)量，特別是電力系統(tǒng)的大負(fù)荷運(yùn)行時，并行運(yùn)行可以減少大負(fù)荷運(yùn)行引起的電壓和頻率波動;

③提高可靠性和安全性，多臺機(jī)器組合并運(yùn)行，一組機(jī)器組出故障，可以繼續(xù)確保關(guān)鍵用電負(fù)荷的需求，避免事故擴(kuò)大，減少損失。柴油發(fā)電機(jī)的并行運(yùn)行方式可根據(jù)實(shí)際外載調(diào)整機(jī)器的數(shù)量，避免過度的空轉(zhuǎn)和過度使用。

1? 運(yùn)行基本條件

一臺發(fā)電機(jī)械設(shè)備首先投入運(yùn)行，電壓傳遞到母線，另一臺機(jī)器設(shè)備啟動后，必須與前一臺機(jī)器合并，發(fā)電機(jī)關(guān)閉時，不得有有害的沖擊電流，因?yàn)檩S不能突然產(chǎn)生沖擊，關(guān)上后，轉(zhuǎn)子要迅速同步。即，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與規(guī)定的轉(zhuǎn)速相同，因此，發(fā)電設(shè)備的并行運(yùn)行應(yīng)滿足以下條件：發(fā)電設(shè)備電壓的有效值和波形必須是一樣的，兩個發(fā)電設(shè)備的電壓的相位應(yīng)該是一樣的，兩個發(fā)電設(shè)備的頻率相同，兩個發(fā)電設(shè)備的相互作用相同。

頻率和電壓是電力系統(tǒng)運(yùn)行的兩個重要質(zhì)量指標(biāo)，電力網(wǎng)的頻率和電壓的變化對負(fù)荷和機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，為了避免相互震動的影響，同一模式的兩個三相基調(diào)規(guī)定在總功率的20-100%范圍內(nèi)，穩(wěn)定并行，負(fù)荷穩(wěn)定，流配率和無公害功率分配的差距必須在10%以上，調(diào)速器根據(jù)原動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和給定的轉(zhuǎn)速的差異，自動調(diào)整轉(zhuǎn)速柴油機(jī)，柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度n（或頻率f）和柴油機(jī)輸出P的關(guān)系是柴油機(jī)的調(diào)速特性，調(diào)節(jié)靜態(tài)速度的功能是調(diào)節(jié)節(jié)氣自動調(diào)節(jié)時機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度或頻率和輸出提供的功率所謂關(guān)系。所以調(diào)節(jié)速度對于柴油發(fā)電機(jī)的并行運(yùn)行穩(wěn)定性很重要，為了穩(wěn)定柴油發(fā)電機(jī)的并行運(yùn)行，需要將其放在功率分配和調(diào)頻上，調(diào)節(jié)速度的特性不同。電力網(wǎng)的負(fù)載變化時，可以自動的、穩(wěn)定的分配（按比例分配），兩種功能同時進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行，但兩個曲線的傾斜率不同（調(diào)節(jié)率不同）的功率可以按比例平均分配沒有，調(diào)節(jié)器的調(diào)整率為3-5%，工力比例分配偏差不得超過各個額定功率的±10%，調(diào)速功能都沒有相同的特性，不能并行運(yùn)行，兩者沒有差異，穩(wěn)定的作業(yè)場所不存在。在電力網(wǎng)的變化中，整個功率變化都是由無差別特性的發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)（有功率分布不均勻）。

2? 問題分析及解決

2.1 準(zhǔn)同期及同期并列法

準(zhǔn)同機(jī)是正確的周期，準(zhǔn)同步并行運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)組的電壓必須相同，頻率和位相必須相同，它可以通過設(shè)置在同步面板上的兩個電壓計、兩個頻率表、同步顯示等來監(jiān)測。程序如下：

打開發(fā)電機(jī)的負(fù)荷開關(guān)，將電壓送入母線，其他機(jī)組處于預(yù)備狀態(tài)，打開同步開關(guān)，調(diào)整并聯(lián)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，使同步旋轉(zhuǎn)速度（發(fā)電機(jī)和其他機(jī)器設(shè)備的頻率差在半周期以內(nèi)）接近，調(diào)整并行發(fā)電機(jī)的電壓，接近其他發(fā)電機(jī)的電壓，當(dāng)頻率和電壓相差無幾時，同步計量器的旋轉(zhuǎn)速度逐漸減慢，同步指示燈亮。當(dāng)發(fā)電機(jī)連接時，并行單元的位相與其他單元的位相相同，同步計量的指針也相同，當(dāng)并列單元與其他單元的位差最大時，同步表指向下面的中心位置，同步燈最亮，表針向時針旋轉(zhuǎn)時，并聯(lián)發(fā)電機(jī)的頻率高于其它機(jī)組，從而降低并聯(lián)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。反之，表針向逆時針旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)提高并聯(lián)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，表針隨著時針方向慢慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)指針接近同步點(diǎn)時，應(yīng)立即連接并聯(lián)電路斷路器，將兩個機(jī)構(gòu)并聯(lián)起來做，經(jīng)過并行程序后，切斷同步時鐘的開關(guān)和相應(yīng)同步開關(guān)，當(dāng)兩臺發(fā)電機(jī)空載時，可能會發(fā)生頻率差和電壓差，兩臺機(jī)器組的監(jiān)視計量器（電流計，電力計量器，功率計量器）反映實(shí)際的功率，一是旋轉(zhuǎn)速度（頻率）不一致而引起的反攻，另一是電壓不均所引起的反攻。

2.2 發(fā)電機(jī)問題探究

2.2.1 頻率逆功

如果兩個設(shè)備的頻率不同，就會造成電壓電流功率的差異。這時一臺機(jī)器設(shè)備的旋轉(zhuǎn)調(diào)整速度，根據(jù)功率表的指示調(diào)整功率表的指示，將功率表指示調(diào)整為0，兩個涉筆組的電力指示為0，兩個機(jī)械組的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）基本相同，但此時電流表上仍然有顯示，即電壓差逆向功。

2.2.2 電壓逆功

兩臺機(jī)組的電力指示為0，電流界仍有電流指示，可以調(diào)整一臺機(jī)組的電壓調(diào)整按鈕，調(diào)整時要注意電流表和功率的指示。過后，根據(jù)電力計量器的指示，將電力參數(shù)調(diào)整為0.5或以上，一般可調(diào)整為0.8左右，這是最好的狀態(tài)。

在實(shí)體工程運(yùn)營過程中，柴油發(fā)電機(jī)、渦輪機(jī)機(jī)組等設(shè)備之間的關(guān)系比較密切。通常由于一個細(xì)部的變化，會影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至還會影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全，從模型結(jié)構(gòu)的角度來看，PID控制算法的應(yīng)用對推進(jìn)模式調(diào)節(jié)器的高效運(yùn)行起著積極的作用。調(diào)節(jié)變量變化相關(guān)內(nèi)容的原因是可以更直觀地顯示數(shù)據(jù)變量，轉(zhuǎn)速參數(shù)的變化，是指根據(jù)柴油引擎的運(yùn)行狀況和外部負(fù)荷的變化而發(fā)生一定程度的變化。除此之外，部分參數(shù)控制可以通過控制給水量來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并在合理的范圍內(nèi)維持柴油機(jī)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動速度，建立柴油發(fā)電機(jī)，并列運(yùn)行模擬模型，并將相應(yīng)的參數(shù)通過調(diào)整模擬實(shí)驗(yàn)，可以知道柴油發(fā)電機(jī)械的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定特性可以建立相應(yīng)的發(fā)電站環(huán)境并實(shí)現(xiàn)，在高等數(shù)學(xué)中運(yùn)用參數(shù)計算、運(yùn)動學(xué)等相關(guān)物理數(shù)學(xué)理論，得出合理的結(jié)論?？色@得保持柴油發(fā)電設(shè)備并行運(yùn)行穩(wěn)定性，為今后實(shí)體工程的實(shí)際運(yùn)營做好準(zhǔn)備，積分、比例、微分的三個參數(shù)組成控制系統(tǒng)，以三者的計算特征為中心擴(kuò)大控制原理，在典型模式下的PID控制系統(tǒng)是比較完整的線性控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的整個系統(tǒng)是給定值和系統(tǒng)的實(shí)際輸出值要根據(jù)之間的差異進(jìn)行調(diào)整和控制。

3? 結(jié)論

綜上所述，柴油發(fā)電機(jī)是一種非常備用的電力，在通信領(lǐng)域中起著重要的作用，對軍事領(lǐng)域的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也有著重要的意義。柴油發(fā)電機(jī)是分領(lǐng)域，尤其是在軍事領(lǐng)域中經(jīng)常使用的方法，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于相互作用振動的影響，采取相應(yīng)措施減少沖擊，最終需要柴油發(fā)展實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作，發(fā)揮最大優(yōu)勢。

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