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白沙黎族自治县发电机组厂家_发电机-康明斯动力

发布时间: 2019-05-14 09:17

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康明斯动力设备(深圳)有限公司是全球柴油发电机组品牌“Cummins”的生产厂家,主要制造康明斯B、C、L、N、K系列主机配套的发电产品,排放标准符合中国非道路柴油机环保要求,所有产品按照康明斯柴油发电机厂家保修条例执行,为更好的服务于中国市场,康明斯给用户新开放了五年和十年延长保修服务的售后维保合同。

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柴油发电机组低排放原理与方法

1.发动机的主要排放问题

发电机组运行时排放的HC、CO和NOX、燃油蒸汽、硫酸雾等有害成分,使空气被污染,对人类健康、生态环境和经济发展的影响越来越大,这是当今世界大的环境问题之一。为决这一难题,目前一般采用机内净化技术和机外净化技术。例如:电喷发动机加装催化转化器可有效降低排气污染。稀燃技术可以有效地改善汽油机油耗,降低有害排放物(主要是NOX)排放。采用EGR(废气再循环)发动机NOX排放量比相应的发动机排放量平均要低50%。

对发动机排放进行必要的限制有助于改善环境质量。因此,世界各国都对发动机排放做了较严格的限制。例如:美国1998年实施的重型柴油机标准要求NOX排放量为4g/(hph)。发动机制造商协会与美国加利福尼亚大气资源局(CARB)及环境保护局(EPA)达成了一项协议,即到2004年,在使用洁净柴油燃料的前提下,其产品的NOX和HC排放缸量之和为2.5g/(hph),PM(颗粒)的排放量为0.1g/(hph)。如果不使用洁净燃料,则NOX和HC排放量之和为3.5g/(hph)。

2.降低排放的目标

由于欧洲对内燃机的排放限制比较严格,世界各国各地都比照欧洲标准限制排放。

3.改善发动机燃油经济性和降低排放的研究有如下基本共识

(1)汽油机直接喷射。(达到欧4排放标准)

(2)小型柴油机高速直喷式。

(3)柴油发电机均质空气压缩点火。

(4)柴油发电机电控燃油喷射。

4.采用机电一体化技术改进柴油发电机性能,降低排放的措施

近年来为了降低康明斯柴油发电机组的燃油消耗及改善排放,人们对采用机械式控制结构和P型泵进行改进,但控制结果还不能令人满意。经试验表明:如实际喷油提前角对佳喷油提前角改变曲轴转角1°,燃油消耗率会增加2%,HC排放量增加16%,NOX排放量增加6%。显然用机械式喷油提前装置来实现高精度的喷油提前角控制是相当困难的,甚至是不可能的。另外,由于佳喷油提前角、转速和负载大小组成了三维曲面,而机械式喷油提前装置只能对转速进行自动调整,所以要想实现发动机佳运行,就必须实现多参量的实时检测与调控。显然这是机械式控制装置力所不及的。由于电控燃油喷射控制技术可以实现上述功能,所以得以推广应用。

实现电控燃油喷射系统,同时配合改进配气系统、燃烧系统、润滑系统等是从根本上解决柴油发电机性能和排放的有效方法。为实现低颗粒排放,将需要采用颗粒过滤器。

5.改善燃烧,降低排放

例如:小型直喷柴油机采用低温预混合燃烧(MK燃烧),在高EGR(废气再循环)率条件下延迟喷油定时(IT)可降低500Hz以上频带区域的激振力,1kHz的降低量约10dB。采用共轨喷油和低压缩比以及EGR冷却等第二代MK燃烧,即使在高负荷区域也能改善排放性能。总之,采用本燃烧方式对降低燃烧激振力和改善排放性能都是有效的。

可变压缩比发动机,不需要废气后处理就可降低NOX排放,对燃油不敏感。有研究表明,在输出相同的大功率的前提下,燃油消耗最多能降低30%。达到经济性与环保性的统一。

6.高速直喷式柴油发电机降排措施

高速直喷式柴油发电机要达到欧4排放标准,EGR是降低NOX排放的好方案。在部分负荷时有较高的EGR率。另外要采用高压燃油喷射系统和先进的燃烧系统,同时使用柴油颗粒滤清器来减少颗粒排放。

(1)预喷射技术:共轨系统中采用预喷射技术已在生产中证实并且实施,预喷射可以减少噪声和NOX。当预喷射与主喷射间隔较长时,CO量增加,但预喷射的燃料还是燃烧的。并且,预喷射并没有导致明显的润滑问题或耐久性问题。

(2)后喷射技术:后喷射可为激DeNOX提供HC丰富的排气。但后喷射很迟时,可能会产生机油稀释问题。另外,后喷射可能会引起机油中积聚硬炭,从而导致轴承损坏。同时由于后喷射,会导致HC的冷凝和碳烟的积聚,从而造成EGR冷却器或节流体或进气歧管的污染。

7.降低重型柴油发电机排放的措施

(1)增压技术是降低发动机的最有效措施。

(2)滞后定时。

(3)使用除NOX、(DeNOX)剂。

(4)选择催化还原技术(SCR)。

(5)冷却的EGR装置:当使用EGR时,要获得低NOX、颗粒排放及低燃油耗,则需要高喷射压力和空燃比匹配。使用EGR时会引起缸套的磨损;若发动机使用的燃油含硫量高,则缸套磨损更大。

(6)水喷射。

(7)选择催化还原技术+颗粒捕集器。

(8)EGR+颗粒捕集器。

(9)喷水+EGR。

(10)使用铂金属。

8.重型柴油发电机后处理技术

排气后处理技术应用于较大型车辆,DeNOx和颗粒过滤器将被更广泛应用,尤其是颗粒过滤器将被普遍接受。

(1)NOx捕集器。使用NOx捕集器可比常规DeNOx催化技术能更有效地降低NOx。在稳态工况下,NOx下降80%。

(2)颗粒过滤器。在260℃较低温度下进行再生,可使碳烟下降90%,使用该技术时发动机必须使用含硫量小于30ppm的燃油,能满足市郊或卡车30万公里运行的耐久性要求。

(3)选择催化还原技术系统。开环布置可使NOX转换70%;闭环布置可使NOX转换90%。选择催化还原技术系统其装置体积大,结构复杂,因此成本较高。要求有独立的容器,其大小约为燃料箱的1/3。

(4)连续再生捕集器技术(CRT)。连续再生捕集器是用排气物质使捕集在滤清器中的颗粒氧化,生成二氧化碳而排出。在选择催化还原技术系统前而安装CRT来实现颗粒过滤。在CRT前再喷入尿素来改善混合。因该技术可以达到欧4排放要求,同时可使发动机油耗在目标要求范围内。但该后处理系统的容积较大,约是发动机排量的3倍。因此,受到关注的是该系统的封闭和成本,另外应用CRT技术要求燃油含硫量要低。

(5)废气再循环与连续再生捕集器系统。该系统可以实现欧4排放标准,但燃油油耗约增加2%,适用于燃油油耗要求不高的场合。

(6)废气再循环、连续再生捕集器和复合涡轮系统。该系统可以达到欧4排放标准。与欧3标准机相比,油耗还能降低2%~3%,用铂作为催化剂的系统具有很大的吸引力。

(7)各种后处理技术的成本比较。连续再生捕集器装置成本约3000美元;选择催化还原系统成本约4800美元;复合涡轮增压系统成本约1200美元。实验结果分析各种后处理方案达到同样的NOX=3.5g/Kwh水平的前提下,选择催化还原+氧化催化+连续再生捕集器方案成本高:废气再生循环+连续再生捕集器方案居中;废气再循环+连续再生捕集器+复合涡轮增压方案成本低,则该方案佳。

柴油发电机组与UPS组成的交流电源系统因其良好的可靠性、安全性等,被广泛使用。该系统不仅要求柴油发电机组自动化程度高,而且要交流同步发电机必须适应UPS这一线性负载的特性,使其在无市电的情况下保证UPS对负载的可靠供电。

1.典型的UPS和柴油发电机组连接方式及优缺点

发电机组作为市电的备用电源,在市电停电的情况下,UPS用蓄电池储能,不间断向负载供电。同时自动转换开关(ATS)将UPS的输入由市电切换到发电机供电,防止电池耗尽引起系统供电中断。一般情况下,发电机还支持空调、照明等不需要UPS支持的设备工作。

市电停电时,发电机组因启动需要一定时间,所以不能瞬间供电,而UPS供电可以做到不间断,但供电时间又比较短。一般为半小时、一小时或几个小时。

由于受成本和空间条件的限制,UPS交流系统的电池后备时间不能太长,特别是20kVA以上的大功率UPS,如果配置长延时系统,电池组的成本将大于主机的成本。而且在安装时,还需考虑楼板的负重,房间的通风散热等问题。对于4h以上的长延时配置,往往还要另加外置充电器,日常运行还得特别维护蓄电池组。

因此,为了保证设备用电的连续性,必须准备发电机组作为备用,与UPS配合供电。因柴油发电机组良好的适用性,一般都选用柴油发电机组与UPS配套使用。

与柴油发电机组配套使用时应注意的问题

由于UPS的输入(整流器)是一个非线性负载,且发电机只能提供有限的电流,两者结合就会产生许多问题。主要问题有:

1.电压振荡

反馈的波动电压,造成发电机的输出电压稳定度差,形成振荡,振荡范围高达额定电压±(10%~20%)。当调整AVR达到佳时,振荡仍大于2%。

2.电流振荡

在UPS负载稳定的情况下,发电机输出电流在士(20%~50%)范围内振荡,且电流振荡无法调整。

3.康明斯柴油发电机组的频率振荡

一般情况下,频率振荡比电压、电流振荡范围小,一般在±5%以内,但影响比较大,导致UPS处于频繁切换的状态。柴油发动机由于负载有规律的忽大忽小,造成其工作也忽强忽弱,即柴油发电机工作噪声有规律的忽大忽小。柴油发电机组振动加剧,加速了机械磨损,甚至损坏机件。

不能正常工作

UPS整流器允许的输入电压范围一般在±15%或更宽,发电机的输出电压不稳相对来说影响较小,因此需特别关注频率飘移对于UPS的正常运行所产生的两方面影响。

1)UPS不能旁路

无论在线式或后备式UPS,在旁路电源的频率和电压处于允许的范围内,UPS的逆变输出跟踪旁路电源,逆变电源与旁路电源锁相、同步。当旁路电源由发电机提供时,频率会发生快速地变化。当频率变化超出预先设定的极限值时,逆变器频率变化就无法跟上旁路电源的频率变化。这时静态旁路开关将禁止切换到旁路(在这种情况下切换,有可能会造成逆变器过流、短路)。在这种旁路电源频率无法跟踪的状况下,UPS只会发出警示性报警,提醒用户避免超载造成断电。此时逆变器仍继续给负载提供电源。

2)电池寿命减短

由于频率飘移,将导致SCR(可控硅)整流器的驱动信号与输入交流电不同步,造成整流器关閉。在整流器重新启动进入正常工作期间,UPS转为电池供电。如此过分地放电循环,将大大缩短电池寿命,更严重的情形会将电池电量全部放光,输出中断。另外,在同一用电系统中,当空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生频率飘移。

3)解决方法

发电机与UPS组合所带来的问题是客观存在的,解决问题可以从两个方面进行:一方面通过正确选择发电机的励磁工作方式和机组功率,不同的励磁方式和适当的匹配的功率等有助于将问题最小化;另一方面通过选择更能适应发电机组特性的UPS,如:具有旁路锁相频率范围和逆变器同步速率现场可调功能的UPS,对频率的飘移适应性较一般UPS好。12脉冲整流器。UPS较6脉冲整流器UPS更能适应发电机组配合供电,从而确保整个供电系统安全可靠运行。