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        簡述美軍發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品系列的發(fā)展?fàn)顩r

        2010-06-21 02:35:04中國電器工業(yè)協(xié)會內(nèi)燃發(fā)電設(shè)備分會楊俊智張洪戰(zhàn)
        電器工業(yè) 2010年1期
        關(guān)鍵詞:制式發(fā)電機(jī)組蓄電池

        中國電器工業(yè)協(xié)會內(nèi)燃發(fā)電設(shè)備分會 楊俊智 張洪戰(zhàn)

        為了加強(qiáng)對軍用移動電站-發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)組的管理,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,保證零部件的通用性、互換性、維修性,美國國防部發(fā)布4120.11號指令,授權(quán)美國海軍和陸軍分別制訂了MIL-STD-1332和MIL-STD-633兩項(xiàng)軍用發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品系列標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)系列內(nèi)的產(chǎn)品將得到最大限度的使用,從而減少后勤保障要求,以最少的型號和規(guī)格滿足部隊(duì)需求。美國國防部在4120.11號指令及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,列于MIL-STD-633中的發(fā)電機(jī)組是唯一授權(quán)采購的產(chǎn)品。假如國防部各部門需求的發(fā)電機(jī)組不在標(biāo)準(zhǔn)系列之中,或有不同的維護(hù)要求,則應(yīng)在形成采購文件之前向發(fā)電機(jī)組(PM-MEP)項(xiàng)目管理者提出建議并獲得同意。MIL-STD-1332B于1973年發(fā)布,2001年重新確認(rèn)。該標(biāo)準(zhǔn)對劃分為戰(zhàn)術(shù)型和基本型,并再劃分為精密類和通用類的國防部標(biāo)準(zhǔn)系列發(fā)電機(jī)組的使用準(zhǔn)則給出了定義。向用戶提供國防部標(biāo)準(zhǔn)系列發(fā)電機(jī)組運(yùn)行特性概況,是MIL-STD-633等標(biāo)準(zhǔn)的參考和指導(dǎo)文件。MIL-STD-633E于1980年發(fā)布,1998年重新指定為手冊(MIL-HDBK-633)。MIL-STD-633E提供了經(jīng)國防部批準(zhǔn)的發(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品的機(jī)械、電氣特性和后勤資料的詳細(xì)信息。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)雖然發(fā)布時(shí)間較早,但其指導(dǎo)思想和技術(shù)內(nèi)容仍有許多可借鑒之處。下面簡要介紹這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容,并結(jié)合我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的對比分析,供有關(guān)部門和人員參考。

        1 功率序列及產(chǎn)品分類

        1.1 功率序列

        美軍發(fā)電機(jī)組的功率序列為:0.5,1.5,3,5,10,15,30,60,100,150,200,500,750kW。共計(jì)十三種。此外還有一種是總功率為93kW的交直流移動電站。功率種類雖然比我國軍用發(fā)電機(jī)組的少得多,但功率范圍卻更寬,具體數(shù)值也有差別。

        1.2 產(chǎn)品分類

        發(fā)電機(jī)組按型號、類別和制式分類如下。

        1.2.1 型號

        1.2.1.1 型號I——戰(zhàn)術(shù)型

        設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)組應(yīng)有很好的機(jī)動性,直接支持軍事活動。在這種情況下,發(fā)電機(jī)組的輸出電壓是標(biāo)準(zhǔn)的、但并不是單一的,輸出電壓不需要變換或不需要笨重的配電系統(tǒng)而直接使用。相對于重量輕、體積小和機(jī)動性好而言,壽命特性是次要的。

        型號I——基本型

        設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)組將在周期較長的半固定場所長期使用。相對于較長的壽命和可靠性而言,重量、體積和機(jī)動性是次要的。發(fā)電機(jī)組的輸出電壓通常較高,需要配電系統(tǒng)并變換成負(fù)載區(qū)域的市電電壓。基本型發(fā)電機(jī)組可以超出戰(zhàn)術(shù)型發(fā)電機(jī)組的最大重量。

        1.2.2 類別

        1.2.2.1 類別1——精密類

        發(fā)電機(jī)組為緊急使用而設(shè)計(jì),能對電壓和頻率性能進(jìn)行精密控制。

        1.2.2.2 類別2——通用類

        發(fā)電機(jī)組為一般用途而設(shè)計(jì)。從與商業(yè)配電系統(tǒng)等效或兼容(類別2A)到要求對電壓和頻率控制最小的市電用途(類別2C),交流通用類共分3級。

        1.2.3 制式

        (1)制式I。發(fā)電機(jī)組可在50Hz或60Hz下運(yùn)行。

        (2)制式II。發(fā)電機(jī)組在400Hz下運(yùn)行。

        (3)制式III。發(fā)電機(jī)組僅在60Hz下運(yùn)行。

        (4)制式IV。發(fā)電機(jī)組提供直流輸出。

        我國軍用發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)目前尚無類似的分類規(guī)定。

        1.3 輸出電壓等級

        交流發(fā)電機(jī)組的輸出電壓等級共有下列七種:120V、240V、120/240V、120/208V、240/416V、2400/4160V、2400V。直流輸出為28V。

        輸出電壓等級與我國產(chǎn)品的也有差異。

        產(chǎn)品種類

        功率序列與型號、類別及制式組合,美軍發(fā)電機(jī)組共有下列41種產(chǎn)品。其中有5種已不再生產(chǎn)。

        交流發(fā)電機(jī)組的輸出電壓與相應(yīng)的功率見表1。

        2 環(huán)境條件

        美軍發(fā)電機(jī)組工作的環(huán)境溫度和海拔高度范圍見表2。

        美軍發(fā)電機(jī)組工作的環(huán)境溫度較我國標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定苛刻,但海拔高度較低。

        3 電氣性能指標(biāo)

        1.3.1 交流發(fā)電機(jī)組。

        交流發(fā)電機(jī)組的電氣性能指標(biāo)見表3。

        2.是對三線機(jī)組的規(guī)定。對單相組,指標(biāo)值應(yīng)增加1%。

        3.三相輸出的空載機(jī)組,任意兩線間施加25%額定電流的阻性負(fù)載。(不適用于單相機(jī)組)。

        4.對制式II發(fā)電機(jī)組,上升整定電壓為+10%額定電壓。對制式I發(fā)電機(jī)組,按50Hz運(yùn)行時(shí),上升整定電壓可限制在表2,注4所示的標(biāo)稱電壓。

        5.該數(shù)值是對15 kW及以上機(jī)組的規(guī)定。

        1.3.2 直流發(fā)電機(jī)組。

        直流發(fā)電機(jī)組的電氣性能指標(biāo)見表4。

        在考慮了美軍發(fā)電機(jī)組的電壓等級、頻率、性能參數(shù)的定義及試驗(yàn)方法與我國標(biāo)準(zhǔn)的差異及直流機(jī)組的多樣性等因素后,大多數(shù)指標(biāo)仍有一定的可比性。例如,美軍標(biāo)的電壓(頻率)帶寬對應(yīng)我國標(biāo)準(zhǔn)的電壓(頻率)波動率(指標(biāo)值/2)、瞬態(tài)電壓上升(下降)對應(yīng)瞬態(tài)電壓調(diào)整率等待??傮w上看,美軍標(biāo)規(guī)定的電氣性能指標(biāo)與我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的先進(jìn)性程度相當(dāng)。

        4 美軍產(chǎn)品的其他特點(diǎn)

        4.1 高度重視安全性

        美國電力法規(guī)要求,對地端電壓超過150V的發(fā)電

        機(jī)組運(yùn)行時(shí),應(yīng)當(dāng)有對地最大電阻不超過25歐姆的接地體。并且有標(biāo)準(zhǔn)的接地棒及接地棒拆除器。要求發(fā)電機(jī)組的使用場所必須有完備的防火措施,如使用滅火器,火花俘獲器(30kW及以下幾組在森林及公園運(yùn)行時(shí))。強(qiáng)調(diào)噪聲的危害及防護(hù)。

        4.2 充分利用并聯(lián)技術(shù)

        15kW-750kW發(fā)電機(jī)組既可以單機(jī)運(yùn)行,也可以并聯(lián)運(yùn)行。這是提高供電可靠性及減少品種規(guī)格的有效措施。

        4.3 啟動電動機(jī)能力要求高

        15到200kW的1類(精密型)柴油發(fā)電機(jī)組直接啟動電動機(jī)的能力為:每千瓦發(fā)電機(jī)組啟動每馬力發(fā)電機(jī)。15到200kW的2類(通用型)柴油發(fā)電機(jī)組直接啟動電動機(jī)的能力為:每1-1/2千瓦發(fā)電機(jī)組啟動每馬力發(fā)電機(jī)。電動機(jī)的額定啟動電流見NEMA規(guī)則F,電機(jī)上應(yīng)有與其轉(zhuǎn)動慣量相同的飛輪。起動成功的定義是在安全裝置未動作的情況下電機(jī)加速到額定轉(zhuǎn)速。

        4.4 防凍裝置(低溫啟動措施)先進(jìn)

        4.4.1 3、5和10kW汽油發(fā)電機(jī)組的防凍裝置可使機(jī)組在-25。F低溫下啟動運(yùn)行。5到10kW柴油發(fā)電機(jī)組防凍裝置由帶有阻燃層的尼龍罩組成,包括使用時(shí)支撐尼龍罩的框架。預(yù)熱發(fā)動機(jī)和油底殼的熱量來自相互獨(dú)立的加熱器和蓄電池組。裝置包括燃油空氣加熱器、燃油箱、電池組以及裝置正確運(yùn)行所需要的控制裝置。

        表1 60Hz、50/60Hz 、400Hz發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)電壓連接

        表2 美軍發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境條件

        4.4.2 15-200kW柴油發(fā)電機(jī)組的防凍系統(tǒng)在-65。F的低溫環(huán)境下預(yù)熱冷卻液和潤滑油。在環(huán)境溫度低于-25。F時(shí),必須使用外部直流電源來啟動發(fā)動機(jī)。此直流電源可以從輔助防凍設(shè)備或者其他輔助蓄電池組(車輛蓄電池組)來獲得。當(dāng)電源可持續(xù)獲得時(shí),電氣防凍設(shè)備更適合維持機(jī)組處于備用狀態(tài)。但是,燃油防凍設(shè)備可使冰冷環(huán)境下的機(jī)組快速達(dá)到運(yùn)行溫度,因此無電時(shí)可以使用這種防凍設(shè)備。

        當(dāng)要求發(fā)電機(jī)組迅速啟動時(shí),電氣防凍設(shè)備使用外部電源維持機(jī)組的冷卻液和潤滑油處于正常運(yùn)行溫度下。安裝了防凍設(shè)備后,在-65。F到125。F的溫度范圍內(nèi),機(jī)組可以在啟動開始后20s內(nèi)加速并帶75%額定負(fù)載,前提是假定啟動前機(jī)組的溫度已達(dá)到穩(wěn)定。電氣防凍設(shè)備可以安裝在已有燃料防凍設(shè)備的機(jī)組上。電氣防凍設(shè)備運(yùn)行所需電能可以從205到240V、50/60Hz或者400Hz、單相電源上獲得。對于15、30、60kW機(jī)組,這些防凍設(shè)備消耗大約3kW功率,100kW機(jī)組消耗2.5kW,200kW機(jī)組消耗4kW。

        表3 交流發(fā)電機(jī)組電氣性能參數(shù)

        表5 電氣性能參數(shù)(最大或最小限值,若適用),直流,通用類

        燃油防凍設(shè)備通過燃燒發(fā)電機(jī)組燃油箱中的燃油來預(yù)熱機(jī)組的冷卻液和潤滑油。如果發(fā)電機(jī)組安裝了電氣防凍設(shè)備,那么在電氣防凍設(shè)備手冊上列出的額外的部件必須能夠適應(yīng)于這兩種防凍設(shè)備。

        當(dāng)電源可持續(xù)獲得時(shí),輔助電氣防凍設(shè)備用來給蓄電池提供可靠的外部電源,以便在-65。F的低溫環(huán)境下啟動發(fā)電機(jī)組。此套設(shè)備由絕緣容器、電加熱器、蓄電池組、蓄電池充電器、控制電路和附屬電纜組成。發(fā)電機(jī)組在-65。F運(yùn)行5個(gè)小時(shí)后,加熱器將維持蓄電池電解液不低于32華氏度。蓄電池充電器將維持防凍設(shè)備蓄電池和發(fā)電機(jī)組蓄電池處于滿充狀態(tài)。設(shè)備運(yùn)行的電源要求是205到240V、50到400Hz單相電源、1.2千瓦。

        輔助燃油防凍設(shè)備用來給蓄電池提供可靠的外部電源,以便在-65。F的低溫環(huán)境下啟動發(fā)電機(jī)組。此套設(shè)備由絕緣容器、蓄電池組、熱空氣燃油加熱器、控制箱、蓄電池充電器、控制電路、附屬電纜和全套燃油系統(tǒng)構(gòu)成。在-65。F運(yùn)行1h后,熱空氣加熱器置將維持電池電解液不低于-25。F??諝饧訜崞鞯娜加皖愋团c發(fā)電機(jī)組用油一致。油箱容量應(yīng)能保證在-65。F環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行30h。內(nèi)裝的蓄電池充電器可以從市電或者運(yùn)行的機(jī)組上獲得電力來給機(jī)組蓄電池和防凍設(shè)備蓄電池充電。500kW、750kW也有相應(yīng)的防凍系統(tǒng)。

        4.5 預(yù)防機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行措施

        負(fù)載箱由平衡的三相、四線、風(fēng)冷、阻性負(fù)載組成,與負(fù)載較輕的發(fā)電機(jī)一起使用。使用本裝置可使發(fā)電機(jī)組在接近50%的額定負(fù)載下運(yùn)行,防止機(jī)組在不到40%額定負(fù)載下運(yùn)行導(dǎo)致發(fā)動機(jī)燃燒室嚴(yán)重積碳。在輸出電壓為120/208V或者240/416V時(shí),可按發(fā)電機(jī)組額定負(fù)載的12.5%來選擇該附加負(fù)載。為了防止機(jī)組過載,負(fù)載箱還具有自動卸載功能。自動卸載后需要手動復(fù)位。根據(jù)機(jī)組額定負(fù)載的大小,負(fù)載箱可安裝在發(fā)電機(jī)組的上部或者前部。

        5 結(jié)束語

        美軍發(fā)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)系列功率序列少,功率范圍寬,標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度高。在滿足使用的前提下,并未追求過高的指標(biāo),而是根據(jù)產(chǎn)品的不同用途,綜合考慮體積、重量、機(jī)動性、可靠性及性能指標(biāo),以期達(dá)到最佳的綜合效益。美軍高度重視安全性,充分保證軍用發(fā)電機(jī)組的環(huán)境適應(yīng)性和應(yīng)急作戰(zhàn)能力,其指導(dǎo)思想和技術(shù)內(nèi)容值得我們借鑒。

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