柴油发电机频率响应特点曲线

　　摘要：柴油发电机在不同的工况下，各详细指标是变化的。要找出它们的变化规律，必须在发电机测功器上进行试验，测出在不一样工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。这些曲线称为柴油发电机特点曲线。在衡量柴油发电机的动力性和经济性时，常用的特征曲线有负载特性曲线、频率特性曲线和调速特点曲线等。柴油发电机试验时，如将柴油发电机喷油器的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调整功用在飞轮上的阻力功率（即发电机的负载），发电机的速度必将发生变化。这样可将测得的数据绘制成发电机的有效功率Me、有效功率Ne和耗油量ge随转速n而变化的关系曲线，称为柴油发电机的转速特征曲线。

　　      大家在读各种柴油发电机厂商的宣传资料中会发现有发电机特性曲线（也有叫发电机工况图），将发电机容量、转矩与发电机主轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发电机速度特征曲线或简称为发电机特点曲线所示；如果柴油发电机高压油泵在最大供油量位置，此特性曲线称为发电机外特征曲线；如果部分供油，称为发电机部分负荷特性曲线。

　　发电机实时容量，单位是千瓦，它决定了发电机到底能出现多大的能量。图1中的ge是指比油耗量，单位是克/每KW小时，它反映的是发电机发电机每发出1kW功率，运行1h的耗油比；n1.....n5就是发电机的实时转速，单位转/每分钟；理清了每个坐标轴上数字的目的，下一步就是知晓发电机的特征曲线图给康明斯吐露的信息。 

　　      康明斯已知表征柴油发电机性能的主要指标有平均有效压力、有效功率、高效功率、高效耗油比、平均指示压力等。运行中的这些柴油发电机性能指标是随着柴油发电机运转工况的不一样而变化的。柴油发电机的主要性能指标和作业参数（如排烟温度、最高爆发压力、增压压力等）随运行工况变化的规律称为柴油发电机的特点。如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油发电机的特点曲线。有了特性曲线，掌握了柴油发电机的特性，就可以合理利用柴油发电机的一系列特征，知康明斯明斯在使用柴油发电机时怎生提高其可靠性、使用寿命，以及怎样省油。如在各种操作条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳作业点，检修其工作质量（性能指标、作业数据）是否良好等。

　　      测定转速特性时，将喷油器油量调整杆固定，然后改变柴油发电机外负荷以改变其速度，使柴油发电机在最高允许转速和最低稳定转速之间各不同的速度下稳定运转，并检测各速度下的功率、功率（或平均高效压力）、有效耗油比和排气温度等。将测得的参数整理在以转速为横坐标的图上，即得到柴油发电机的速度特点曲线）全负荷速度特点

　　      由于喷油咀油量调节系统固定的位置不一样，即泵的高效行程不一样，每循环的供油量不同，所测得的特点曲线也不同。如果把油量调节装置固定在标定位置（相当于柴油发电机在标定转速下发出标定容量的供油量）时，所测得的柴油发电机特征称为全负载速度特点（习惯上亦称为外特性）。

　　当油量调节装置固定在比标定位置小的位置时所测得的柴油发电机特性称为部分负荷速度特点（亦称部分特征）。

　　      我国国家GB规范规定，柴油发电机超负载功率为标定功率的110%，柴油发电机必须允许在超负荷容量下至少持续运转1小时。此时，油量调节系统所处的位置即为实际运转中允许达到的极限位置。在柴油发电机油量调整装置中装设有限制块，以防范油量调整装置在运转中超过这个极限位置。当油量调整装置固定在这一极限位置时所测得的速度特点称为超负载速度特性。在这种情形下，由于喷油咀的调整装置在最大供油位置上，于是汽缸内的温度和压力都很高，致使机件受到很大的热负载和机械负载，工作要素恶劣。因此，按此特点工作的时间是有限制的。

　　通过电涡流测功机（试验框图如图3所示），检测柴油发电机的转速特性、负荷特点；以及对柴油发电机功率、转矩、转速、空燃比、排烟温度、

　　 图4  柴油发电机负载特点曲线  柴油发电机高效燃油消耗率试验曲线）增压柴油发电机的机械效率随转速增加稍有降低。但对低速柴油发电机（主机）来说，因其速度低，变化范围小，喷油咀每循环喷油量随转速的变化很小；其过度空气系数很大，它的变化对热效率影响较小；其转速变化范围很小，机械效率随转速变化可以忽略。

　　      因此，可以认为当柴油发电机油量调整装置位置一定时，转速变化其平均高效压力（或有效功率）不变。有效容量、平均高效压力或高效功率与转速呈线性关系。

　　      柴油发电机是为了满足电能需求而设计的，在大多数情况下，它们运行的是交流电。在发电机工作流程中，频率响应曲线是一个重要的数据，因为它表明了发电机输出电容量与市电电压变化之间的相关状况。

　　对于柴油发电机而言，频率响应曲线一般给出了它们对发电负载变化的响应。这意味着在瞬态负载变化的情形下，发电机的输出电功率和大电电压的关系会发生一些改变。

　　      根据康明斯公司对柴油发电机组的频率和速度仿真试验，曲线的形态在不同的发电机和负载类别下有所不同。在通常的状况下，随着负荷的增加，曲线的斜率越来越陡峭。当负载达到一定程度时，曲线将会陡峭到可以称之为“限制曲线”，这也是发电机可以输出的最大容量。在这种情况下湖南康明斯发电机，负荷再次增加将引起频率下降，这可能会致使一系列负面后果，如装备故障或停电等。

　　（1）熟悉曲线的形态和优点对于预测和防止这些情况非常重要，同时对于控制发电机的生产和保养也至关重要。大多数发电机制造商供应了其装备的频率响应曲线，以供客户参考。

　　（3）如果发现任何问题，如负荷过重或其他问题，操作员必须选取相应的行动，例如更换部件或减轻负载。如果这些问题不能及时处置，可能会致使严重的后果，例如故障、损坏甚至停电。 

　　      除了上述特性以外，柴油发电机还有限制特征的说法，这是用来限制柴油发电机在各种转速下持续运转的功率的。高效功率的大小可以代表柴油发电机机械负荷的大小。高效功率大说明曲轴作业时的功率（扭应力）大宜春康明斯发电机，说明平均高效压力（有关零件机械应力）大，也说明有关轴承的负载大。所以三亚康明斯发电机，等功率限制就是进行机械负载限制。这样，就可以防止柴油发电机因机械负荷过度而事故。

　　柴油发电机的全负荷速度特性也有上述对容量的限制。但是，对有些机型仍不够严格，当柴油发电机按全负荷转速特征工作时无法保证它在各种下都不超负载。某些柴油发电机的平均高效压力以及高效功率在速度减小时将有所增大，这就可能使柴油发电机的机械负载在偏低转速运转时超出允许值。

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