柴油发电机组新技术及应用 许乃强蔡行荣庄衍平著 2018年版.pdf

柴油发电机组新技术及应用许乃强 蔡行荣 庄衍平 编著机 械 工 业 出 版 社柴油发电机组作为常用后备、应急电源设备，广泛应用于各行各业用电系统中，特别是在负载对供电质量要求越来越严格的今天，已成为不可或缺的供电保障。本书的三位作者均来自于柴油发电设备制造第一线，具有深厚的理论知识和丰富的实践经验，他们对近年来柴油发电设备的技术发展以及柴油发电设备在实际工程中的技术应用进行了深入研究，并加以总结归纳，完成本书。通过阅读本书，读者可以了解柴油发电机组作为一种发电设备，在当前用电系统应用中技术发展的最新状况，并且还可以了解其中的一些技术细节。本书信息量丰富、可读性强，在编写内容上博采众家之长，技术应用和工程案例相结合，文字描述与图表、图像直观表达相结合，通俗易懂，易于理解。本书适合发电设备制造行业的工程技术人员，电气工程设计人员，广大用户，操作、维修人员以及电气工程专业的在校师生阅读。图书在版编目（CIP）数据柴油发电机组新技术及应用/许乃强，蔡行荣，庄衍平编著.北京：机械工业出版社，2018.3ISBN 978-7-111-59507-6.柴.许 蔡 庄.柴油发电机-发电机组.TM314中国版本图书馆 CIP 数据核字（2018）第 059209 号机械工业出版社（北京市百万庄大街 22 号 邮政编码 100037）策划编辑：林春泉 责任编辑：林春泉责任校对：张 征 封面设计：鞠 杨责任印制：常天培北京铭城印刷有限公司印刷2018 年 6 月第 1 版第 1 次印刷184mm 260mm27.5 印张700 千字标准书号：ISBN 978-7-111-59507-6定价：89.00 元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务服务咨询热线：010-88361066读者购书热线：010-68326294 010-88379203封面无防伪标均为盗版网络服务 机 工 官 网： 机 工 官 博： 金书网：www.golden-教育服务网：00013000册序从受上海科泰电源股份有限公司（简称上海科泰）许乃强先生相邀为他和蔡行荣、庄衍平三位作者新编著的 柴油发电机组新技术及应用 一书作序那刻起，我对这本技术专著就充满了各种期待。作为内燃发电机组行业的一个老兵，我期望这本专著脱落老套，将平凡叙述出精彩。内燃发电机组是一个传统行业，早在 30 多年前我大学刚刚毕业的时候，这个行业，连同它的上游产品内燃机行业都被工业界看作是“夕阳”行业，认为已经穷尽研究，很难创新了。所以在接到邀请的那一刻，我很好奇，情不自禁地猜想着三位作者该如何将现代科技融入到传统的内燃发电机组领域，又如何赋予这个传统行业最新的技术内涵带着这些期盼和好奇，我收到了打印的书稿。迫不及待地打开，瞬间眼前一亮，仅仅阅读了目录，我就知道本书不负期待，开卷有益。当时我正在福建福清参加中国电器工业协会内燃发电设备分会 2017 年行业会议，会议期间，我从头至尾细细品读了书稿，有种久违的朋友相见恨晚的感觉。这本书的架构科学、合理，内容翔实、丰富，叙述平实、亲切，技术新颖、实用，既有理论，又有案例，既有传统技术内容提升，又能与最新技术融合。我于 2015 年接任中国电器工业协会内燃发电设备分会理事长一职。作为行业的一个“带头人”，我深感这个传统行业负重前行，步履艰难。目前，中国内燃发电设备行业低端产能过剩，产品质量参差不齐，市场陷入恶性竞争。但是，另一方面高技术含量的高端产品却又浴火重生，像大型数据中心、分布式电源、复合能源系统，都对内燃发电机组产品形成巨大的需求，每年仅在国内就形成数百亿元的市场，而且这个市场需求还在逐年扩大。假如再加上全球化发展所带来的市场机会，说中国内燃发电设备行业进入了一个新的发展时代也不过分。可以说，中国内燃发电设备行业面临着共同的危机，也面临着共同的机会。在中国内燃发电设备行业发展由高速增长趋向平稳，从追求数量到质量提升的背景下，许乃强等三位作者潜心耕耘，集几十年技术研发成果之大成，编成了本书，为我们整个内燃发电设备行业规范、指导设计、工艺制造、试验检测提供了一个重要的技术文献，对促进行业健康、规范发展具有积极的作用。传统内燃发电设备如何进行转型升级？行业的未来在哪里？传统发电机组与最新科技如何结合？这些行业人士关心的问题，都可以从这本专著中找到答案或引发一些思考。谢谢许乃强、蔡行荣、庄衍平三位作者，也谢谢上海科泰电源股份有限公司，他们为行业的技术进步做了一个精彩的总结和提炼，并探讨了未来的发展方向。我们希望所有的期待都变成现实。谨以此序为我们行业呐喊，为其健康发展和技术进步呼吁，希望行业同仁都能为此共同努力、奋斗！再次感谢本书的作者和上海科泰电源股份有限公司团队！中国电器工业协会内燃发电设备分会理事长：张红忠2017 年 9 月 29 日前言我和蔡行荣、庄衍平既是本书的共同作者，也是老同事、老朋友。我们都是在 20 世纪 80年代进入柴油发电机组行业的，当时蔡行荣是企业的生产技术厂长，算是我的老领导，我是技术科长，庄衍平在另一家国企做技术管理工作。后来我们所在的国企因故倒闭，我们只好白手起家，自己创业，但没有改行，一直都是做柴油发电机组产品，从广东做到上海，从一家名不见经传的普通民企做到上市公司，差不多是一辈子只做一个产品，做出感情来了。我们三个人有一个共同的特点，就是对技术特别感兴趣。在自己创业之后，我们的主要工作都是企业管理，但无论担任什么职务，在什么岗位，对柴油发电机组的技术问题我们始终热情不减，情有独钟。只要有时间，我们都喜欢一头扎进对某个技术问题的钻研之中，一旦攻克了某个技术难题，或者在技术方面有了新的发明创造，那种喜悦之情难以言表。多年来，我们三人都有不少技术研发成果，有的是公开发表的论文，有的是国家专利。在政府部门的人事管理中，有所谓学者型干部的说法，我以为，我们三人应当属于技术型企业管理者吧。撰写 柴油发电机组新技术及应用 这本书的想法，是我们在上海科泰电源股份有限公司工作期间形成的。上海科泰电源股份有限公司成立于 2002 年，蔡行荣、庄衍平是上海科泰电源股份有限公司的元老，我参与了上海科泰电源股份有限公司的创建，但实际参与上海科泰电源股份有限公司的管理要晚一些。上海科泰电源股份有限公司于 2010 年在深圳证券交易所挂牌上市，股票代码为 300153，算是中国柴油发电机组行业一家龙头公司。在上海科泰电源股份有限公司十几年的发展历程中，我们投入最多的是对产品的质量控制，以及千方百计地满足市场对柴油发电机组技术的各种最新需求。在工作实践中，我们切身体会到：企业竞争，质量领先，技术为王。柴油发电机组看起来是一种很简单的机电集成产品，但是如何提高它的质量以及如何才能使它更好地适应新的使用环境，却是一个每天都有新发展、新挑战的课题。在中国柴油发电机组行业，凡是发展比较好的企业，一定都是能较好地面对这些发展和挑战的；而忽略这些发展和挑战，只把关注点放在抢市场、拼价格上的企业都不能长久。因此，对柴油发电机组产品的最新应用技术进行总结，不仅关系到产品的进步，还关系到行业的生存和发展。柴油发电机组在应用技术方面的变化，主要体现在以下两个方面：首先，柴油发电机组作为一种集成设备，其自身的应用技术近年来有了很大的进步。在20 年前，中国柴油发电机组设备的技术是很原始的，只要能用一台柴油发动机联上一台交流发电机，发出电来给负载就可以了，对电气指标、噪声、污染、能耗和控制等要求都比较低。但是今天，时代进步了，观念更新了，使用环境对柴油发电机组产品自身的技术要求变得越来越严苛了，不仅要求运行平稳可靠，而且要求低能耗、绿色、无污染；不仅要求能适应高寒、沙漠等特殊的使用环境，而且还要求远程遥控，无人值守。于是，一系列柴油发电机组产品自身的新技术诞生了，如发动机的高压共轨技术、交流发电机组的 DVR（Digital Volatge Regula-tion，数字电压调节）技术、控制系统方面的全自动数字控制技术，以及最新投入应用的“云计算”技术。可以说，今天的柴油发电机组和 20 年以前已经完全不一样了，而且可以预料，前 言 在今后这种柴油发电机组自身应用技术，还将有一个突飞猛进的发展。中国制造的柴油发电机组不仅要跟上世界最新技术的发展，而且还要引领世界技术潮流，这才是中国柴油发电机组行业的生命所在。其次，柴油发电机组作为一种电力设备，在它的使用领域，应用技术也发生着日新月异的变化。记得 20 世纪 80 年代我们刚刚进入柴油发电机组行业时，柴油发电机组的用途非常简单，就是作为备用电源，当主电源不能正常供电时，将柴油发电机组发动起来供电就可以了。但是，到了网络时代，柴油发电机组的作用已今非昔比，不仅用途大大拓宽，而且使用的条件更加复杂，更加敏感，作用也更加重要。比如上海科泰电源股份有限公司比较擅长的核电站专用柴油发电机组，就要考虑到在遭遇地震、洪水等自然灾害时，如何保证机组依然能安全、可靠地运行。在 20 多年以前，500kW 的柴油发电机组就属于大功率了，然而，现在的大型数据中心，柴油发电机组的功率都要求在 2000kW 甚至 3000kW 之上，而且是多机高压并机。军事用途的柴油发电机组已经成为现代化武器不可或缺的一个组成部分，关系到军队的战斗力。此外像石油、航空、船舶和通信等领域，对柴油发电机组的应用技术也都有着各自特殊的要求。另外，随着社会现代化的进程，人类对供电的要求越来越高，工况环境也越来越复杂，比如正在被人们所熟悉和接受的分布式能源，就是以燃油（气）发电机组为核心，就地进行能源转化，电、热（冷）联供的新型电力生产方式，可以达到最佳的效率和环保效果。可以说，我们用老眼光，可能已经完全无法看懂今天柴油发电机组的应用技术了。因而，有必要对柴油发电机组的最新应用技术进行研究，以使我们的思想跟得上时代的进步。而这些，正是我们撰写本书的目的。我们三位作者 几乎与柴油发电机组打了一辈子交道的行业老兵，将我们近年来的一些亲身体验诉诸笔端，对柴油发电机组近年来的最新应用技术进行总结归纳，与行业同仁、用户及读者进行分享，这既是我们的责任，也是我们的快乐！在本书撰写的过程中，得到了上海科泰电源股份有限公司很多同事的帮助，如杨少慰、田智会、杨少琴、郭海燕、王瑞锋、胡耀军、陆宝冬、李作雨和陈章浓等同事都协助进行了资料的收集整理，并参与了初稿的撰写，在此表示感谢！我们感谢兰州电源车辆研究所有限公司的张红忠副总经理，他作为行业的专家和中国电器工业协会内燃发电设备分会的理事长，为本书写了序。行业和领导的支持，是对我们最大的鼓舞。我们特别要感谢空军工程大学退休教授石楚生先生，他在百忙之中对我们进行了专业的指导，并审阅了书稿全文，对提高本书的质量起到至关重要的作用。在此，我代表三位作者对石老师表示深深的感谢！我们还要感谢机械工业出版社的林春泉编审，这是我们的第二次合作了。林编审在本书的撰写过程中给予了我们很多鼓励，没有她的支持，我们几位业余作者要完成本书的撰写，是难以想象的。由于水平所限，本书难免有浅薄疏漏之处，责任在作者，请各位专家、同行、读者多加原谅，并欢迎提出宝贵意见，以便我们改进！许乃强2017 年 12 月目 录序前言第 1 章 柴油发电机组概述1 1.1 柴油发电机组的技术发展历程1 1.2 柴油发电机组的结构1 1.3 柴油发电机组的特点2 1.4 柴油发电机组的分类2 1.5 柴油发电机组的技术标准与性能6 1.5.1 柴油发电机组的标准6 1.5.2 柴油发电机组的工况条件7 1.5.3 柴油发电机组的功率标定和修正7 1.5.4 柴油发电机组的电气性能指标11 1.6 柴油发电机组的选择19第 2 章 柴油机新技术的应用26 2.1 柴油机概述26 2.2 柴油机技术的发展35 2.3 电控燃油系统38 2.3.1 电控燃油系统概述38 2.3.2 电控单体式喷油器（EUI）燃油系统42 2.3.3 电控高压共轨（DCR）燃油系统44 2.3.4 其他类型的电控燃油系统49 2.3.5 电控燃油系统的故障诊断方法54 2.3.6 帕金斯（Perki