发电机组设计手册

精心整理

一、概述应紧张时的电力需求.在电力资源相对充足的情况下柴

油发电机组一般作为备用电源。

1＞本设计手册范围

2、机组功率选择

本手册适用于沃尔奔达(VeryPower)柴油发电机组

2.1功率的定义和匹配

的安装指南。在设计和安装柴油发电机组之前，请仔细

沃尔奔达发电机组功率定义遵循IS08528标准，柴

阅读本手册，详细了解设备情况，只有正确的安装并维

油发电机组的输出功率受周围环境的限制，沃尔奔达发

护保养设备，才能够保证设备安全有效地运转。机组运

电机组标定的功率是在“标准状态”下的输出功率。

行的故障和意外伤害，多数情况是由于没有遵循设备的

标准状态：环境温度040C,大气压力海拔1000m

安装规范而产生的。

以下。

本手册的内容包括机组的选型、基础设计、排风和

常用功率(额定功率)：发电机组在此标定功率下可

冷却系统、燃油系统、启动系统、电气系统、噪声控制

连续运行12小时，并允许有1小时的10%过载能力。

系统、机房尺寸建议及相关法律法规。本手册内容编入

备用功率：发电机组年运行时间不大于500小时；备

环保安装，符合国家环境法规要求。

用功率连续运行时间不超过1小时：年平功率不超过标

、安装规范

2定功率的70%；无过载能力。

业主在购买、安装沃尔奔达柴油发电机组前应该注意：

发电机组功率匹配：发电机组在额定功率80%90%负

2.1机房建筑应获得批准；

载下运行，发电机组磨损及燃油的经济性将达到最优状

2.2机组的功率符合环保要求：

态，获得最佳的经济特性。

2.3对以下方面做出控制，符合相应规范：

2.2选择机组时考虑因素

机房燃油符合消防规范(GB50045-95)

a.负栽总容量

机组噪声符合《环境噪声标准》(GB3096-2008)

b.用电设备瞬间电压/频率波动允许值

尾气排放符合《大气污染物排放标准》

c.用电设备旗态电压/频率波动允许值

(DB44-27-2001)

d.可允许的谐波含量

电气安装符合《国家电气安装规范》

e.机房的通风、排烟状况

(GB50055-93/JGT16-92)

f.负载特性(如非线性负载，用电设备单机最大容量)

二、发电机组选型

2.3功率折损

1、概述

当周围的环境比上述的“标准状态”更恶劣时，发

柴油发电机组一般分为主用和备用。为了缓解全国

电机组的功率会有一定的折损，要进行功率修正。

用电紧张状况，一些工厂及生产企业将柴油发电机组作

3、负载对机组的影响

为主用电源，以应对电力系统停电或错峰供电等电力供

突加较大负载及大功率异步电动机的起动对发电机K-电动机的起动倍数；

组影响较大，发电机组在突加负载后必须有足够的恢复C--全压起动C=L0,Y—△起动C=0.67,自耦

频率能力。变压器起动50%抽头00.25,65%抽头

沃尔奔达发电机组所有机型对首次突加60%额定功C=0.42,80%抽头C=0.64。

率已经过多次实践证实:对于首次突加负载超过60%额定(3)按起动电动机时母线容许电压降计

功率时，请咨询沃尔奔达新能源股份有限公司技术开发算发电机功率：

中心。P=PnKCXd"(1/AE-1)(kW)

大功率异步电动机的起动会有超过电动机额定电流式中:Pn——造成母线压降最大的电动机或成组起动电动

5~7倍以上的起动电流，对发电机组的冲击很大，如果在机组的容量(kW)

发电机组选型时没有正确的计算，可能会造成电动机无K--电动乱的起动电流倍数；

法起动.机组选型时需根据电动机起动情况预留足够的C-一全压起动C=LO,Y—△起动C=0.67,自耦变

余量。压器起动50%抽头C=0.25,65%抽头C==0.42,

(1)计算设备总负荷，根据实际情况选80%抽头C=0.64»

择需要系数Kx(一般取0.85-0.95),Xd”-—发电机的暂态电抗，一般取0.25；

计算容量Pj=Kx外,柴油发电机组的功率按下式计算：△E—-母线允许的瞬时电压降，有电梯时取0.20,

P=kPj/n无目梯时取0.25。

式中：P—-柴油发电机组的功率kw；工程实例：以某工程为例，该工程建筑面积10000m2,

Pj-—负荷设备的计算功率kW；12层，为二类高层，保安性负荷主要为消防负荷，其容

PE--总负荷功率kw；量为191kW,最大一台电动机为喷淋泵37kW,采用自耦

n-—发电机并联运行不均匀系数一般取0.9,单降压80%抽头降压起动。

台取1;(1)按计算设备总负荷计算

k-可靠系数，一般取1.1。P=kPj/H=1.1X191/1=210.IkW

(2)按最大的单台电动机或成组电动机(2)按最大的单台电动机起动的需要计算

起动的需要，计算发电机组功率：P=(Ps-Pm)/nr+PmKCcosVm

P=(Pz-Pm)/UPniKCcos+m(kW)=(191-37)/0.85+37X6X0.64X0.4=238kW»

式中：电一一功率最大的电动机或成组电动机的功率(3)按起动电动机时发电母线允许电压

(kW)：降计算：

n£—总负荷的计算效率，一般取0.85；P=PnKCXd"(1/AE-1)=37X6X0.64X0.25(1/

cos+m—电动机的起动功率因数，一般取0.4；0.20-1)=142.08kW

根据以上计算，以计算值中最大的功率进行选型，显示功能：三相电压、三相电流、转速、频率、水

应选择一台2238kW的发电机组，因此可选一台功率相近温、油压、有功功率、无功功率、功率因素、视在功率、

的250kW机组。运行时间、起动次数、下次检修时间、蓄电池电压、有

4、控制系统的选择功、无功电度表、及发电机电压、频率、相位差等同步

（1）CP620-MRS10自动控制箱参数。

组成：报警功能：低油压、高水温、超速、超频、起动失

控制器件：MRS10控制器（LCD液晶显示屏），急停败、过流、电压过高或过低、电压不平衡、电流不平衡、

按钮。逆功率保护停机，公共报警开关输出。

屏内元器件：蓄电池浮充电器，熔断器，继电器等。a.全自动并机，自动按设定的比例实现有功和无功

操作功能：本地机组运行起动/停止，急停。远程机负载的无差分配，自动根据负载大小投入和解列机组。

组运行起动/停机，可编程输入/输出接口,远程计算机b.实现多台机组备用时供电不间断负载转移。

读取参数，机组运行起动/停机（加装专用软件，线路）。c.机组并机起动优先顺序可在面板上修改或在计算

显示功能：三相交流电压、电流、频率、机油压力、机上修改。

水温、运行时间、蓄电池电压、发动机转速。d.机组之间通过CAN总线进行通讯。

报警功能：高压/低压、低油位、高水温、蓄电池电e.控制器具有可编程输入/输出接口，实现更多功

压低、低/超速度、紧急停机、停机失败，公共报警开关能。根据用户需要可方便扩展并机机组，最多可达32台。

输出。（3）CP630\CP660功能概述略，各型控制器对比见下表。

（2）CP680-IGNT自动控制箱

组成：

控制器件：IGNT控制器（LCD液晶显示屏）,急停

按钮。

屏内元器件：蓄电池浮充电器，熔断器，维电器等。

操作功能：本地机组运行起动/停止，急停。远程机

组运行起动/停机。

并网运行，可编程输入/输出接口。RS232/485接口，

开放的Modbus协议，实现遥控，遥信，遥测三遥功能，

实现远程读取参数，机组运行起动/停机等功能（加装专

用软件，线路）。

1s雨

CP620CP63OCP660CP680说明

液晶显示•*••CP620

三和电压***白启动

三相电流****可电脑监控

中线电流•■*液晶显示、中文

频率•*■*界面（按订购时市电

显转速••保护功能

水流*•■*报警功能断电

示

油压•••通信接口

功时,发

电油电压*•**采用科迈MRS1O

能

油位*■*

电机

有功功率••**

无功功率•■•

组自

视在功率***CP630

功率因素**••自启动

动起

运行时间•***可电脑监控，可

**••

输入输出状态液晶显示、中文动,提

历史记录**界面（按订购时

有功电度表•••保护功能供电

无动电度表■*报警功能

启动次数****RS232通信接口源，经

显示日期/时间■**采用开放的

中英文切换*•*•采用科迈MRS1O过自

传感器曲线•■•

下次维修时间*•*•动转

运行时间♦

密码保护**•*CP660换系

保

油压••自启动

护水流**■*可电脑监控，可统

功高电压••液晶显示、中文

（ATS

能低电压*•■*界面（按订购时

超速•*保护功能

低速••*•报警功能）,将

电池离电压•■•提供ATS干接点

负载

电油低电压****RS232通信接口

过载保护**••采用开放的

切换

短路保护***•采用科迈AMF25

中线电流报警**••

到发

电流不平衡***•

•*

息速*•电机

***■CP680

充电失败****自启动组上，

手动设定**•可电脑监控，可

设电脑设定•*••液晶显示、中文由发

置传感器曲线设定•••界面（按订购时

预留可编程接点**••保护功能电机

面板控制启停*■*■报警功能

控

远程控制启停**•*可实现手动/自组供

制电脑控制启停**RS232通信接口

方电脑读取状态**■•采用开放的电。当

式提供MODBUS开■•采用科迈

调制解调器拨号**•市电

5、自动转换系统恢复后，自动将负载转换至市电供给，切断发

电机组供电，同时发电机组卸载冷却运行3〜d.手动操作部件和面板信号指示灯及其

5分钟后自动停机。外围电路。

ATS控制柜的主要功能：按其核心切换开关的品牌来分，ATS柜主

ATS的基本功能是：当主电源（市电）故要有：

障时,ATS经过0-10秒延时自动把负载切换至a.法国S0C0MEC四极自动电源转换柜；

备用电源（发电机组）端；当市电恢复后，ATSb.国有爱斯凯SKT四极自动电源转换柜；

经过010秒延时自动把负教切奂至市电端。c.ATS规格的选用主要考虑用电负荷的

ATS柜的切换延时，保证切换前市电或发匹配。

电机组各项电参数的稳定性。ATS转换

ATS控制柜具有手动和自动切换电源的6、全自动并机、并网系统

功能。

ATS具有市电优先的功能，即在发电机组

供电状态，只要市电恢复正常，立刻切换至市

电供电。

ATS检测到市电故障信号时，能及时发出

自起动控制信号到，机组自启动，准备供电。

ATS具有机械联锁和电气联锁，确保切换

的准确和安全；同时ATS具有缺相保护的功

能。

负载

ATS+MCCB可使ATS柜增加短路、过载保

为了提高供电的经济性和可靠性，或者需

护功能。

要增容时，需要采用多台机组并联运行方式。

ATS控制柜由以下器件组成：

并机系统主要功能：

a.核心部件：自动电源转换开关（SKT或

a.同步并机准确,无冲击，并机时间短（少

S0C0MEC等）。

于5秒）。

b.控制器。

b.根据负载需要待并机组自动并机或解

c.自启动电路、联锁电路和速熔保护电

列,使运行更为经济。

路。

C.多台机组并机工作时,负载分配差值小b.标准集装箱式防音箱,优质的板材及喷

于5%,保证了机组运行的可靠性。涂工艺，耐腐蚀，防锈能力强。

d.配合机组自启动控制箱,在自动模式下c.数字化技术，微处理制控制器，加油、

实现市电故障时自动起动和投入，自动并机；

市电恢复后自动解列和停机。

智能并机并网系统：

e.智能并机系统采用带并机并网功能的

控制器CP680-IGNT。IGNT发电机组控制系统

为欧洲科迈公司生产，适用于单台、多台后备

并网发电机组。这个组合式模块让使用者能升加水口人性化设计，操作便捷。

级到最适合的方案，适应不同客户要求。可内d.每一台机组都严格的检测，完全满足不

置同步器、负载分配器、市电及发电机保护功同环境使用。

能，实现发电机组自动或手动起动、并机、与防音箱

市电并网等功能。8、特种车类机组

7、静音机组8.1电源车

低噪音箱式发电机组为我公司自主设计电源车是我公司自主研发的移动电源设

的电源产品，总体结构紧凑，美观大方，采用备，具有应急反应迅速、机动性强、使用快捷、

组合箱体；回流式风道；高性能耐老化阻燃型操作方便、稳定可靠、设施齐全、环保等显着

隔音、吸音材料；内置式阻抗复合式消声器：特点。选用世界知名品牌发动机,并优化降噪、

有效抑制噪音，噪音可降至75dBA以下。重心合理布置，采用单元化、标准化设计，车

结构特点：厢采用客车工艺，电源车具有无外电源起动功

a.采用进口发动机、发电机，优良的减震能。环境适用性强，外型美观大方，提供快速、

器，具有卓越的防音性能：可靠的电源，是城市应急机制中的核心硬件设

备之一。

一

a.可选发电机组系列：沃尔沃、大宇、康明斯

等。

b.可选的汽车底盘：解放、东风、庆铃、江铃、

依维柯、重汽等。

三、发电机组机房的设计及布置

1、概述

发电机组的机房必须经过设计以满足消

防法规及其它适用的规定。机房的设计及布

置，必须满足以下条件：

a.总使用面积及局限性；

电源车

b.噪声的限制(《城市区域环境噪声标准》

8.2拖车及半挂车

或《工业企业厂噪声标准》)及相关规定要求;

低噪声拖车移动发电机组系列有多种结

c.机房通道、机组运输安装的可行性；

构和功能，有手推式、三轮、四轮、汽车电站、

c.服务车辆的可到达性：

拖车电站、移动低噪声电站、移动集装箱电站、

d.通风散热条件；

电力工程车等。

安装注意：

结构特点：

a.根据相应的法律法规,机房内应有足量

牵引：采用活动式挂钩，360。转盘、转向

的新鲜空气。

灵活、确保行驶中的安全。

机房位置确认需注意的事项：

制动:具有可靠的气刹接口和手摇式刹车

b.根据机房内需容纳的设备，确认机房需

系统，确保行驶中的安全性。

要的总使用面积及局限性，发电机组、冷却系

支撑:为保证电源车操作时的稳定性，配

统、排烟系统、日用油箱、发电机组相关的电

有4只机械或液压支撑装置。

器设备柜，对噪音的限制要求，即是否需要机

防音:拖车的车箱、车门等全部用双层结

房消声环保工程。

构，应用吸音板消声；排气管月保温棉包裹，

2、基础设计基本原则

噪声在75dB(A)以下。

2.1基础作用

拖车

半挂车

正确合理的基础是确保机组的可靠性和当周围环境对振动或噪声有较高要求时，

发挥机组优良性能的保证，设计基础有如下作发电机组应安装在专用隔离振动基础上，从而

用：减少振动对建筑物的影响。基础重量的抗动载

a.支撑发电机组的全部重昼：荷至少应是机组自身重量的两倍。(油箱中的

b.保证机组和辅助设备间的安装位置；燃油重量可不计入所要求的基础重量)，下图

c.将发电机组的振动与周围结构隔离：是典型的隔离振动基础。注意事项如下：

d.利于机组防潮防湿；a.隔离基础沿机组底座每边至少扩展

e.分散基础的受力面积；100-300mm,由此确定基础的长度L和宽度B。

2.2基础设计原理b.基础应高出机房地面20-300mm：

a.基础不能和建筑物的地基相连；c.隔离基础深度H计算公式如下：

b.基础深度和宽度应满足要求；H=K・G/(d・B・L)

c.基础要牢固，机组安装后应保持水平无d一水泥密度，通常为2400kg/m8

倾斜，能支撑机组重量和机组运行产生的冲击K一机组重量倍数，一般为2；

力：G一机组总重量，kg：

d.基础不能产生任何方向的位移，保证机B—基础宽度，m；

组起动时无强烈振动：L-■基础长度，m；

e.便于机组操作检修；d.隔离基础应留有延展空间，防止低温时

f.噪声和振动控制：吸声、隔音、消声、冻涨破裂；

隔振、阻尼和个人防护：e.隔离基础的钢筋混凝土需经过28天不

2.3机组安装在混凝土地板上低于173kPa的压力测试合格；

当发电机组安装到混凝土地板上时，应该f.发电机组、燃油和隔离基础的总重(TW)

在地板上浇筑一个混凝土基座,基座采用钢筋对地基的压强(SBL)应小于96kPa。此数据适

混凝土结构，并经过28天173kPa以上压力测用于大多数地基，如需准确的承载能力，建议

试合格，混凝土平台应高出周围地面至少查阅地方法规和建筑物的地基分析报告后确

100mm,沿机组底座每边至少扩展100mm。定。

2.4机组安装在隔离振动基础上2.5机组安装在楼板上

发电机组安装在楼板上时,楼板应能承受如果安装的地面有足够水平，并能承受机

机组的静载荷和动载荷，并留1.5倍的安组的动静荷载而不会有下沉变形，发电机组安

基础装时可直接安装在地面上。

减震沟

全系数,机组底座和楼板之间要有减振措施。设计

2.6安装固定3、排烟系统

发电机组直接固定在地板或基础上时会3.1概述及原则

引起较大的噪声或振动，可能导致机组、地板排烟系统的功能是将废气安全地排放到

和其它设备的损坏。户外，并使废气、灰尘、噪声等远离建筑物和

沃尔奔达发电机组在出厂时已配套提供人群。本节为用户提供了排烟系统安装准则，

橡胶减震垫。在机组安装时垫于底架下部的定必须满足如下基本要求：

位孔附近并调整使机组水平。橡胶减震垫能削a.确保整个排烟系统的背压低于发电机

减约50%—85%的冲击震动。组规定的最大允许值。

沃尔奔达发电机组安装时,不需要用地脚b.确保排现波纹管和涡轮增压器不受压

螺栓固定。力，并考虑热膨胀时有足够的伸缩空间。

C.在排烟系统中安装排烟消声器可有特别提示：排烟管顶端高出建筑物时要做

效控制噪音。接地防雷击处理!

d.在排烟系统中安装排烟消声器可有效3.2排烟消声器的选择

控制噪音，排烟消声器会增加排烟系统背压，通常增大消声器的尺寸将改善消声效果，

合理选择和安装排烟消声器，保证以最小的排最为常用的是圆筒形消声器。

气背压达到最佳的降噪效果。沃尔奔达公司可以为用户提供不同种类

e.为更好防止排出的烟雾污染建筑物，建的排烟消声器，随机提供降低10〜14dBA工业

议排烟管高出建筑物的高度不少于排烟管直用排烟消声器，如有特殊要求亦可提供降低

径的15倍。20〜25dBA低噪声排烟消声器。

通常圆筒形消声器的两端作为进气口和e.排烟管弯头不宜过多，尽可能选择半径

排气口。为减少冷凝物腐蚀，排烟消声器安装大的弯头；

时应尽可能靠近发动机。f.水平铺设的排烟管道宜设0.3-0.5%的

3.3排烟管路的布置坡度，低端远离发动机，并在管道最低点安装

a.发电机组安装时考虑到热膨胀、机组位排污阀；如果排烟管必须向上弯曲时，在往上

移和振动等因素，发电机组排烟系统应安装波升的起始点位置设置排水栓。

纹管作为过渡连接。但波纹管严禁用来充当弯g.在满足发动机排烟背压前提下，建议整

头和补偿管道安装误差。个排气系统管道公称直径尽可能和发动机排

消声器波纹管有夫

适用功率

序号型号公叁口及

DLdiad3C长度

KWQBio

1M-7001360-16007002084435122S223353S014，

2M-6001020-1200600188039012222032030012,

3M-500500-8505001520280818162302008，

4M-400240-4004001460210818162801255/

5M-300146-2003601460180818162651004，

6M-20048-12028011901604181622080y

7M-10010-321907051254181620050T

b.温度每升高1007C,排气管每米约膨胀烟口径保持一致。管道直径增大容易遭受冷凝

1.14mm。建议使用不锈钢波纹管吸收长直管的腐蚀,禁止使用直径小于发动机排烟口直径的

热膨胀。管道。排烟系统的管径变化越小，摩擦损失也

c.排烟管推荐使用40号黑铁管；越小。

d.每台柴油机的排烟管应鱼独引出室外，

宜架空铺设:

h.建议对架空铺设的排烟管、消声器实施

绝热隔离，且距地面2m以下隔热层厚度不应

小于60mln；避免意外接触着火或自动灭火设

备的误起动，减轻冷凝腐蚀和对机组房间的热

辐射。即便冷却液温度很低，也不可以覆盖发

动机排气管和涡轮增压器壳，否则会导致温度闭式水冷发动机驱动冷却泵产生循环动

过高而烧毁排气歧管和涡轮增压器。力使缸体和缸盖管路中的冷却液不断地循环

i.建议排烟系统安装于建筑物背风处，尽散热。发动机冷却泵、散热器（或热交换器）

可能高一些，便于废气排放。构成封闭的压力循环冷却系统。最常见的冷却

3.4排气背压系统是散热器和发动机直接驱动的冷却风扇。

排烟管背压严禁超过许可值。替代方案是热交换器、远置散热器。

在某一特定的柴油机安装中，排气背压的4.2自带风扇散热水箱

大小取决于排烟管尺寸、弯管和接头的数量以a.沃尔奔达发电机组标准出厂配置是已

及消声器的选择和安装位置。急剧拐弯的弯头安装了散热水箱的发电机组,此种方案要求发

角度越小通常对排气背压大小的影响最大。电机房有充足的空气，自带的风扇吸入空气并

3.5专业烟井推动它们流过散热水箱。

烟气除了采用钢制烟管引至天窗外，也可b.在机房进风通畅的情况下，推荐机房散

以采用预制专业的排风井。一般混凝土的耐热热器排风口的通风面积是散热器芯片面积的

温度为50°C左右，因此不能作为专业的排烟1.25倍。如果排风口装有栅网或百叶窗的话,

井材料。专业烟井一般采用耐火材料，且井壁排风口的面积需相应增大。

分内、中、外三层，内层为耐火砖砌的工作层,c.散热器周围的进风温度不能超过所选

外层为普通砖砌的装饰层，中间位2~5mm厚的择的散热器设计环境温度（4070,进风口内

空气层，作为保温阻尼层。（见下图）外不应有阻碍物。

排风井e.从散热器排出的热风必须通过风道排

4、冷却系统放到机房外。风道必须平滑且无阻碍物、裂缝、

4.1概述漏洞和急弯。如果风道出口装有百叶窗或栅

网，那么风道出口面积应相应增大，风道截面

积从小到大应平滑过渡。如果风道内弯道是不c.用户在设计生水循环系统时，应考虑安

可避免的，则需安装弯道导流板以减少压力流装滤网、滤清器等过滤装置，系统清洁间隔不

的损失。得少于30天或250小时。

f.经过散热器的气流总压降不能超过发e.冷却塔必须安装在场地开阔、通风良好

电机组数据表的规定值。如果气流压力差太大的地方，避开周围的高大建筑及锅炉等热源和

并且进、排风道又不能得到改善的话，则需要灰尘较多的场所。

安装大功率的冷却风扇。f.所选用的循环泵应与冷却塔配套，其额

4.3热交换器定流量应与玻璃钢冷却塔的负荷接近，而水压

对于机房空间小的情况，常采