專利名稱：應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)急電源，更具體地說(shuō)，涉及一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
在冶金工廠企業(yè)中，許多用戶由于安全生產(chǎn)的需要，不能中斷電力供應(yīng)，如高爐冷卻水系統(tǒng)，均熱爐冷卻及操作系統(tǒng)，港口應(yīng)急生產(chǎn)及操作系統(tǒng)，能源介質(zhì)控制系統(tǒng)等，作為電力中斷后的應(yīng)急電源，經(jīng)常使用柴油發(fā)電機(jī)組。應(yīng)急用的柴油發(fā)電機(jī)組必須能可靠起動(dòng)，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如日本福島的核泄漏事故就是因?yàn)閼?yīng)急柴油發(fā)電機(jī)受海水浸泡不能正常起動(dòng)所造成的；另一方面，柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)后所提供的電源還必須滿足用戶應(yīng)急負(fù)荷的動(dòng)靜態(tài)性能要求，否則后果也同·樣嚴(yán)重。這個(gè)電源“動(dòng)靜態(tài)性能要求”可以用兩個(gè)性能指標(biāo)來(lái)衡量，一個(gè)是電壓，一個(gè)是頻率。由電力系統(tǒng)理論，我們知道電網(wǎng)的電壓波動(dòng)與用戶的無(wú)功負(fù)載沖擊成正比，與電網(wǎng)的短路容量成反比；電網(wǎng)的頻率波動(dòng)與用戶的有功負(fù)載沖擊成正比，與電網(wǎng)發(fā)電容量成反比。在電力系統(tǒng)中斷并由應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)供電時(shí)，可視作小電網(wǎng)供電。因?yàn)樾‰娋W(wǎng)的容量比較小，用戶負(fù)載的沖擊往往會(huì)影響到電源的供電電壓和頻率。關(guān)于電壓，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)或外接無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，此技術(shù)不再描述。關(guān)于頻率，國(guó)標(biāo)GB/T15945-1995關(guān)于電網(wǎng)頻率波動(dòng)規(guī)定是大電網(wǎng)不得超過(guò)
O.2Hz，小電網(wǎng)不得超過(guò)O. 5Hz。但在實(shí)際應(yīng)用中，小電網(wǎng)受到大功率沖擊負(fù)載時(shí)，頻率的波動(dòng)常常超過(guò)O. 5Hzo作為應(yīng)急電源，工廠企業(yè)通常采用如下三種技術(shù)UPS不間斷供電電源技術(shù)，直流屏供電技術(shù)和柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)。1)UPS不間斷供電電源技術(shù)是利用蓄電池作為貯能體，通過(guò)整流逆變技術(shù)為用戶提供合格的電源。UPS不間斷供電電源容量小(一般不超過(guò)200KW)，供電時(shí)間短(一般不超過(guò)半小時(shí))。這種技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是“不間斷”，適用于在電力系統(tǒng)中斷時(shí)，需要電源不中斷并能短時(shí)帶動(dòng)負(fù)載，以緊急完成數(shù)據(jù)備份或安全操作的計(jì)算機(jī)、DCS、PLC等系統(tǒng)。2)直流屏供電技術(shù)也是利用蓄電池作為貯能體，直接為用戶提供直流電或通過(guò)逆變技術(shù)為負(fù)荷提供合格的交流電源。這種技術(shù)與UPS類同，但它更強(qiáng)調(diào)是“長(zhǎng)時(shí)連續(xù)供電”，適用于緊急照明、行車(chē)停電保持、高壓開(kāi)關(guān)操作等用電量不大但需連續(xù)供電的場(chǎng)合。3)柴油發(fā)電機(jī)是利用柴油內(nèi)燃機(jī)作為源動(dòng)力拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的機(jī)組技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)中，適用于大功率、平穩(wěn)負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)連續(xù)供電的場(chǎng)合。如高爐冷卻水系統(tǒng)，均熱爐冷卻及操作系統(tǒng)，港口應(yīng)急生產(chǎn)及操作系統(tǒng)，能源介質(zhì)控制系統(tǒng)等。柴油機(jī)普遍采用廢氣渦輪增壓器來(lái)提高功率。由于廢氣渦輪增壓器的響應(yīng)速度較差，使得機(jī)組的瞬態(tài)調(diào)速特性難以適應(yīng)“突加”負(fù)荷為特征的沖擊負(fù)荷。在這種情況下，為控制柴油發(fā)電機(jī)組輸出的頻率和電壓變化在用戶要求范圍內(nèi)，常規(guī)的辦法是加大機(jī)組的額定發(fā)電容量來(lái)應(yīng)對(duì)(電網(wǎng)的頻率波動(dòng)與用戶的有功負(fù)載沖擊成正比，與電網(wǎng)發(fā)電容量成反比)。例如，在某知名公司的投票文件中，針對(duì)平均功率在IOM左右，沖擊功率在6M左右的負(fù)載，要達(dá)到用戶所需的電壓波動(dòng)不超過(guò)7%、頻率波動(dòng)不超過(guò)3%要求，如果不采用本技術(shù)，則至少需要將柴油發(fā)電機(jī)容量增加30%。這種方式將極大地增加供配電系統(tǒng)投資成本。為此，在應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，提高柴油發(fā)電機(jī)供電電源抗沖擊負(fù)載的能力，減小用戶沖擊負(fù)載引起的頻率波動(dòng)，是目前迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，以此減少?zèng)_擊性負(fù) 載引起的機(jī)組輸出頻率波動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案該應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)，在所述的發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)之間還連接設(shè)有一飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)一端通過(guò)聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連，另一端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。所述的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)包括飛輪、飛輪軸和軸承座，飛輪軸與飛輪過(guò)盈配合，軸承座通過(guò)軸承設(shè)于飛輪軸上。所述的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連的聯(lián)軸器為高彈性聯(lián)軸器，高彈性聯(lián)軸器與飛輪軸之間通過(guò)鍵相固定。所述的軸承座設(shè)于飛輪與高彈性聯(lián)軸器之間。在上述技術(shù)方案中，本實(shí)用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)，在所述的發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)之間還連接設(shè)有一飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)一端通過(guò)聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連，另一端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。在整個(gè)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時(shí)，飛輪跟隨內(nèi)燃機(jī)輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)備能量；當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時(shí)，飛輪釋放或吸收能量，以此減少?zèng)_擊性負(fù)載引起的機(jī)組輸出頻率波動(dòng)。

圖I是本實(shí)用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。請(qǐng)參閱圖I 圖2所示，本實(shí)用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組10包括發(fā)電機(jī)11和柴油內(nèi)燃機(jī)12，在所述的發(fā)電機(jī)11和柴油內(nèi)燃機(jī)12之間還連接設(shè)有一飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)13，飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)13 —端通過(guò)聯(lián)軸器14a與柴油內(nèi)燃機(jī)12的輸出軸相連，另一端通過(guò)聯(lián)軸器14b與發(fā)電機(jī)11的輸入軸相連。該飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)13的飛輪慣量大小與負(fù)載沖擊及柴油發(fā)電機(jī)11組本身的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間相適用，用于出現(xiàn)大功率沖擊性負(fù)載時(shí)釋放或吸收能量，以此減少?zèng)_擊性負(fù)載引起的機(jī)組輸出頻率波動(dòng)。具體結(jié)構(gòu)為所述的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)13包括飛輪131、飛輪軸132和軸承座133，飛輪軸132與飛輪131過(guò)盈配合，軸承座133通過(guò)軸承134設(shè)于飛輪軸132上。所述的飛輪131儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)13與柴油內(nèi)燃機(jī)12的輸出軸相連的聯(lián)軸器14b為高彈性聯(lián)軸器，高彈性聯(lián)軸器與飛輪軸132之間通過(guò)鍵135相固定。所述的軸承座133設(shè)于飛輪131與高彈性聯(lián)軸器14之間。本實(shí)用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)11組的工作原理如下在整個(gè)發(fā)電機(jī)11組啟動(dòng)后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時(shí)，飛輪131跟隨內(nèi)燃機(jī)輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)備能量，當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時(shí)，并不額外提高發(fā)電機(jī)11組容量或限制負(fù)載沖擊大小，而是以飛輪131為緩沖體，釋放或吸收能量，以延緩負(fù)載沖擊的動(dòng)態(tài)過(guò)程。飛輪131儲(chǔ)能的控制目標(biāo)是在用戶突加負(fù)載Λ P時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組在瞬態(tài)反應(yīng)滯后時(shí)間t0內(nèi)，通過(guò)飛輪131的能量釋放，將機(jī)組頻率下降的AfO幅度控制在用戶所期望的fmax-fmin 范圍內(nèi)。飛輪131慣量大小與其它技術(shù)數(shù)據(jù)的關(guān)系為飛輪131慣量的大小與沖擊負(fù)載的平均功率大小成正比，與柴油機(jī)瞬態(tài)反應(yīng)滯后時(shí)間成正比，與用戶允許的頻率波動(dòng)大小的平方成反比，與柴油發(fā)電機(jī)11組本身的慣量成互補(bǔ)關(guān)系。采用本實(shí)用新型的柴油發(fā)電機(jī)11組作為大功率沖擊性負(fù)載的應(yīng)急電源，無(wú)需因?yàn)榇蠊β蕸_擊性負(fù)載的原因而增加柴油發(fā)電機(jī)11組的發(fā)電容量，通過(guò)飛輪131的儲(chǔ)能以及用于出現(xiàn)大功率沖擊性負(fù)載時(shí)的釋放或吸收能量，以此減少?zèng)_擊性負(fù)載引起的機(jī)組輸出頻率波動(dòng)，效果十分明顯。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)，其特征在于 在所述的發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)之間還連接設(shè)有一飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)一端通過(guò)聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連，另一端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。
2.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于 所述的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)包括飛輪、飛輪軸和軸承座，飛輪軸與飛輪過(guò)盈配合，軸承座通過(guò)軸承設(shè)于飛輪軸上。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于 所述的飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連的聯(lián)軸器為高彈性聯(lián)軸器，高彈性聯(lián)軸器與飛輪軸之間通過(guò)鍵相固定。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于 所述的軸承座設(shè)于飛輪與高彈性聯(lián)軸器之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機(jī)組，該發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)，在所述的發(fā)電機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)之間還連接設(shè)有一飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，飛輪儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)一端通過(guò)聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機(jī)的輸出軸相連，另一端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。在整個(gè)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時(shí)，飛輪跟隨內(nèi)燃機(jī)輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)備能量；當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時(shí)，飛輪釋放或吸收能量，以此減少?zèng)_擊性負(fù)載引起的機(jī)組輸出頻率波動(dòng)。
文檔編號(hào)F02B63/04GK202431363SQ20122000840
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉珧, 張子才 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司