專利名稱：應(yīng)急用柴油發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及應(yīng)急電源，更具體地說，涉及一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機組。
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)電機組。應(yīng)急用的柴油發(fā)電機組必須能可靠起動，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如日本福島的核泄漏事故就是因為應(yīng)急柴油發(fā)電機受海水浸泡不能正常起動所造成的；另一方面，柴油發(fā)電機組起動后所提供的電源還必須滿足用戶應(yīng)急負(fù)荷的動靜態(tài)性能要求，否則后果也同·樣嚴(yán)重。這個電源“動靜態(tài)性能要求”可以用兩個性能指標(biāo)來衡量，一個是電壓，一個是頻率。由電力系統(tǒng)理論，我們知道電網(wǎng)的電壓波動與用戶的無功負(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)電機供電時，可視作小電網(wǎng)供電。因為小電網(wǎng)的容量比較小，用戶負(fù)載的沖擊往往會影響到電源的供電電壓和頻率。關(guān)于電壓，可以通過發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)或外接無功補償裝置來進行相關(guān)調(diào)整，此技術(shù)不再描述。關(guān)于頻率，國標(biāo)GB/T15945-1995關(guān)于電網(wǎng)頻率波動規(guī)定是大電網(wǎng)不得超過
O.2Hz，小電網(wǎng)不得超過O. 5Hz。但在實際應(yīng)用中，小電網(wǎng)受到大功率沖擊負(fù)載時，頻率的波動常常超過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200KW)，供電時間短(一般不超過半小時)。這種技術(shù)強調(diào)的是“不間斷”，適用于在電力系統(tǒng)中斷時，需要電源不中斷并能短時帶動負(fù)載，以緊急完成數(shù)據(jù)備份或安全操作的計算機、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，但它更強調(diào)是“長時連續(xù)供電”，適用于緊急照明、行車停電保持、高壓開關(guān)操作等用電量不大但需連續(xù)供電的場合。3)柴油發(fā)電機是利用柴油內(nèi)燃機作為源動力拖動發(fā)電機發(fā)電的機組技術(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、長時連續(xù)供電的場合。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。柴油機普遍采用廢氣渦輪增壓器來提高功率。由于廢氣渦輪增壓器的響應(yīng)速度較差，使得機組的瞬態(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)的辦法是加大機組的額定發(fā)電容量來應(yīng)對(電網(wǎng)的頻率波動與用戶的有功負(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，針對平均功率在IOM左右，沖擊功率在6M左右的負(fù)載，要達到用戶所需的電壓波動不超過7%、頻率波動不超過3%要求，如果不采用本技術(shù)，則至少需要將柴油發(fā)電機容量增加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)電機系統(tǒng)中，提高柴油發(fā)電機供電電源抗沖擊負(fù)載的能力，減小用戶沖擊負(fù)載引起的頻率波動，是目前迫切需要解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點，本實用新型的目的是提供一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機組，以此減少沖擊性負(fù) 載引起的機組輸出頻率波動。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案該應(yīng)急用柴油發(fā)電機組包括發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機，在所述的發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機之間還連接設(shè)有一飛輪儲能機構(gòu)，飛輪儲能機構(gòu)一端通過聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連，另一端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連。所述的飛輪儲能機構(gòu)包括飛輪、飛輪軸和軸承座，飛輪軸與飛輪過盈配合，軸承座通過軸承設(shè)于飛輪軸上。所述的飛輪儲能機構(gòu)與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連的聯(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，本實用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機組包括發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機，在所述的發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機之間還連接設(shè)有一飛輪儲能機構(gòu)，飛輪儲能機構(gòu)一端通過聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連，另一端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連。在整個發(fā)電機組啟動后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時，飛輪跟隨內(nèi)燃機輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲備能量；當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時，飛輪釋放或吸收能量，以此減少沖擊性負(fù)載引起的機組輸出頻率波動。

圖I是本實用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的飛輪儲能機構(gòu)的結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。請參閱圖I 圖2所示，本實用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機組10包括發(fā)電機11和柴油內(nèi)燃機12，在所述的發(fā)電機11和柴油內(nèi)燃機12之間還連接設(shè)有一飛輪儲能機構(gòu)13，飛輪儲能機構(gòu)13 —端通過聯(lián)軸器14a與柴油內(nèi)燃機12的輸出軸相連，另一端通過聯(lián)軸器14b與發(fā)電機11的輸入軸相連。該飛輪儲能機構(gòu)13的飛輪慣量大小與負(fù)載沖擊及柴油發(fā)電機11組本身的動態(tài)響應(yīng)時間相適用，用于出現(xiàn)大功率沖擊性負(fù)載時釋放或吸收能量，以此減少沖擊性負(fù)載引起的機組輸出頻率波動。具體結(jié)構(gòu)為所述的飛輪儲能機構(gòu)13包括飛輪131、飛輪軸132和軸承座133，飛輪軸132與飛輪131過盈配合，軸承座133通過軸承134設(shè)于飛輪軸132上。所述的飛輪131儲能機構(gòu)13與柴油內(nèi)燃機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。本實用新型的應(yīng)急用柴油發(fā)電機11組的工作原理如下在整個發(fā)電機11組啟動后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時，飛輪131跟隨內(nèi)燃機輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲備能量，當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時，并不額外提高發(fā)電機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)載沖擊的動態(tài)過程。飛輪131儲能的控制目標(biāo)是在用戶突加負(fù)載Λ P時，柴油發(fā)動機組在瞬態(tài)反應(yīng)滯后時間t0內(nèi)，通過飛輪131的能量釋放，將機組頻率下降的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，與柴油機瞬態(tài)反應(yīng)滯后時間成正比，與用戶允許的頻率波動大小的平方成反比，與柴油發(fā)電機11組本身的慣量成互補關(guān)系。采用本實用新型的柴油發(fā)電機11組作為大功率沖擊性負(fù)載的應(yīng)急電源，無需因為大功率沖擊性負(fù)載的原因而增加柴油發(fā)電機11組的發(fā)電容量，通過飛輪131的儲能以及用于出現(xiàn)大功率沖擊性負(fù)載時的釋放或吸收能量，以此減少沖擊性負(fù)載引起的機組輸出頻率波動，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)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機組，包括發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機，其特征在于 在所述的發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機之間還連接設(shè)有一飛輪儲能機構(gòu)，飛輪儲能機構(gòu)一端通過聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連，另一端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連。
2.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)急用柴油發(fā)電機組，其特征在于 所述的飛輪儲能機構(gòu)包括飛輪、飛輪軸和軸承座，飛輪軸與飛輪過盈配合，軸承座通過軸承設(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)電機組，其特征在于 所述的飛輪儲能機構(gòu)與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連的聯(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。
專利摘要本實用新型公開了一種應(yīng)急用柴油發(fā)電機組，該發(fā)電機組包括發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機，在所述的發(fā)電機和柴油內(nèi)燃機之間還連接設(shè)有一飛輪儲能機構(gòu)，飛輪儲能機構(gòu)一端通過聯(lián)軸器與柴油內(nèi)燃機的輸出軸相連，另一端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連。在整個發(fā)電機組啟動后，當(dāng)外部負(fù)載為平穩(wěn)負(fù)荷時，飛輪跟隨內(nèi)燃機輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，儲備能量；當(dāng)外部存在沖擊性負(fù)載時，飛輪釋放或吸收能量，以此減少沖擊性負(fù)載引起的機組輸出頻率波動。
文檔編號F02B63/04GK202431363SQ20122000840
公開日2012年9月12日 申請日期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 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司