4 发电机组的稳频装置
能实时调控发动机的转速,以确保发电机在额定输出功率范围内,负载无论如何变化均能确保频率稳定,是对专用于发电机组的发动机的主要技术要求。为此,新技术的稳频装置不断出现。
(1)电子调速器
电子调速器的工作原理框图如图2所示。电子调速器是一种自动调节装置,它根据发电机组负载的变化,自动增减喷油泵的供油量和最佳喷油时刻,使发电机组能够以稳定的转速运行。
电子调速器的特点是,它将发动机的各功能部件的工作状态智能地联系并协同成一个整体,综合研判它们的实时参数并求得最佳值,以此作为指令将燃油按照最适宜的时刻和油量由电磁阀(油门)喷入汽缸爆燃,驱动主轴转动,使发动机在额定的输出功率范围内,无论被驱动负载怎样变化,都能以迅速、精确的调控确保转速稳定在25r/s。它的工作程序是:位于主轴和凸轮轴的两个转速传感器将信号送至转速计数器,得出实时的发动机转速,并在转速分析模块与来自数据库的最佳算法及预设转速一起解析求出转速差值。喷油量及喷油时刻确立模块把转速差值、数据库来的典型值和从发动机采集的相关数据进行全面分析,确立出最佳的喷油量及喷油时刻并指令喷油驱动器打开喷油电磁阀,使发动机既可将燃油充分地爆燃转为驱动主轴转动的机械能,又可减少污染物的排放。
(2)自动电压调节器(AVR)
AVR安装在发电机内,其功能是将因负载接入造成的输出电压跌落值负反馈地调控成转子磁场的增强,从而促使输出电压返回正常值。在此功能上加入负载调节模块,当重负载使发动机主轴转速低于设定值时,模块自动调节电压下降一定量,等同于负载量减少相应值,促使发动机能较快地达到额定转速。从而显著地削弱了由于重负载接入引起的频率和电压波动。如图1中的实线曲线所示。这就有效地减少了对用电设备的干扰。
(3)并联运行机组监控卡
发电机组并联运行,常用于提高电力供应可靠性的冗余供电或对已有机组的增容。并联运行中的各发电机组不仅要求输出电压的相序相同,输出电压的幅度、频率和相位也要相等,而且共同承担的负载的有功功率和无功功率,应在每台发电机组之间均分。装在每台发电机组中的并联运行机组监控卡实时采集以上六项数据,依照最佳并联运行数据模型和算法,计算、推演这些数据并得到最宜的调节量调控本机组,保证其处于良好的并联运行状态。同时还将这些数据传送给其它发电机组与其同步。
各发电机组输出频率的稳定和同步是并联运行的重要条件之一。造成频率变化的原因是并联运行各机组共用的输出母排所连接的负载在接入、撤出中引起的有功功率变化。因为有功功率是负载中的电阻消耗发电机的输出电流而形成的,电流的变化引起发电机定子电磁场对转子吸引力的变化,即发电机转速的变化,也就是输出频率或相位的变化。实际工作中部分负载的接入、撤出是常有的事,所以频率变化也就随之出现并且造成各机组之间有功功率分配的不平均。此时监控卡从采集的数据中解析出调控频率的量值,控制发动机电子调速器改变发动机主轴的转速,即改变发电机的输出频率,使并联机组恢复到良好的运行状态。图3示出了频率调节量的求解过程。