【doc】柴油發(fā)電機組無功功率補償與節(jié)能的研究

1、柴油發(fā)電機組無功功率補償與節(jié)能的研究/一j占第18卷第2期i992年5月大連海運學院journalofilian【rinecollegevo1.18.no.2may1992柴油發(fā)電機組無功功率補償與節(jié)能的研究李風(計算機及自動控制糸)摘要提出柴油發(fā)電機組無功功率補償?shù)男路椒?經宴驗證明節(jié)能5.g,并估算出兩艘遠洋貨輪電站無功功率補償后的經濟效益,為節(jié)能開辟了一條新途徑70年代以來,出現(xiàn)了三次石油危機.使海運油費占營運費用已超過50.這迫使人們提高船用柴油機的熱效率,設法節(jié)電省油.以降低能源消耗.但是目前對柴油機而言.其熱效率已相當高了,某些柴油機熱效率已超過50.若要再進一步提高.將會遇到許多

2、難以克服的困難,受到許多限制.然而對柴油發(fā)電機組來說+從柴油機到發(fā)電機,從發(fā)電機到負載,還能找到筒而易行,行之有效的節(jié)電省油提高效率的方法其中之一就是將柴油機,發(fā)電機,負載看成統(tǒng)一的整體.從補償無功負載人手,提高eos0,降低油耗,使整個機組與用電效率提高.這是一條節(jié)電省油的新途徑.眾所周知,電力系統(tǒng)中的一切感性負載均需要電站輸出相應的無功功率.電站發(fā)電機輸出無功功率+不僅使發(fā)電機定子和轉子電流增大+而且使發(fā)電,變電,輸電及用電設備容量受限,得不到充分發(fā)揮和利用;低功率因數(shù)運行的不良后果是,電能損失浪費大,電費開支大.有時甚至會導致設備損壞.因此+陸地用電規(guī)定c0s一0.85;若低于0.85+

3、則增收電費;當co印一0.60時,增收電費高達l5;當?shù)陀?.5g時,每降低0.01,則增收當月生產用電全部電費的2;而且高力率運行受獎.同時還規(guī)定凡100kva以上的用戶必需裝備無功功率補償裝置后才能供電.船舶電站eosqo一般都達不到0.85.例如找院的兩艘遠洋實習船(育英輪和育龍輪)的eosqo分別為0.600.70左右+與規(guī)定值相差0.250.15.存在著巨大的能源浪費據了解+其它單位的船也是這樣.船舶電站cos低,能源浪費至今尚未引起人們的注意.且對柴油發(fā)電機組功率因數(shù)與耗油量的關系研究的也很少.本文給出了24kw柴油發(fā)電機組無功功率補償?shù)膶嶒灲Y果:油耗降低15.5g/kwh.據此估

4、算出我院兩艘實習船電站無功功率補償后的省油量及經濟效益.為實船應用提供了?本文于1991年9月4日收到.2期李風:柴油發(fā)電機組無功功率補償與節(jié)能的研究157依據.除此還對選用電容器提出了意見;給出計算補償電容器所用的計算表1遠洋船舶電站功率因素我們觀測了我院兩艘遠洋實習船育英輪和育龍輪電站的功率因數(shù)coscp,現(xiàn)將這兩艘船的有關數(shù)據列寫在表1和表2中.表1育英輪電站coso的觀測值船舶作業(yè)航行離靠碼頭裝卸貴停泊開機臺數(shù)22單機負荷(kw)60807070總負荷(kw)120160l4070功率因數(shù)(瞄)o600.60.680.64育英輪電站是由三臺柴油發(fā)電機組組成,單機容量280kw表2育龍輪

5、電站oscp的觀測值船舶作業(yè)航行離靠碼頭裝卸貨停泊開機臺數(shù)121單機功率(kw)270l10l80200200160總功率(kw)27d2201802o0200160功率固數(shù)()0珀0.70d.7o0.650700.70育龍輪電站是由三臺柴油發(fā)電機組組成單機容量440kw.由表l和表2中的數(shù)據可知:船舶在四種作業(yè)時的電站功率因數(shù)coscp值均低于0.85.在航行作業(yè)時育英輪電站co一0.60.育龍輪電站cos一0.73.由此可見,都需要安裝補償電容器,以補償電站的無功功率,提高電站的cos%2補償電容器的容量計算計算補償電容器容量的具體程序如下:確定船舶作業(yè)工況;根據確定的作業(yè)工況.由表l,表

6、2確定補償前的coscp;由表1,表2查出相應的總負荷p(kw);規(guī)定補償后要求達到的c0s值;根據coscp和coscpz之值.從表3中找出每千瓦負載所需補償電容器的容量;用求得補償電容器容量乘總負荷p,得到補償電容器的總容量kvar;因為廠家生產的電容的容量是標定值,例如12或skvar;所以要根據總容量來選取一組標準電容,使之接近于求出的總容量.158大連海運學院18卷表3每千瓦有功負荷所需補償電容容量kvar#償前補償后c0c嘣l0.7d0.750.800.820.840.860880.9o0.920.940.9b0.981.000.302.1b2.302.鴕2.d82.532.5g2

7、.652.702.7b2.822.a02.983.18o40l271.7l5|1bo1.651.701.7b1.811.871.932.002.o92.290.500.710.85o.981.041.091.2o1.251.8l1.871.|41.58l730.540540b80.8l086d02d97l02l071.3b1.560.580.39o.520.bbo.7lo.760.810.870.920.981.0d1.2o0.62o.250.390.520.570.b20.b7d.d.7808|0.900.971.071.27o.6bo.12026039o45od9o

8、.550.b0o.b8o.710.78o.850.gi41.1d0.700.14o.27o.33o.38o.d3o.d9d.540590.聃0.730.821.020740.030.160.2l0.260.320.370.480480.550.620.710.9l0.780.05d.1l0l6d.2i0.270.320.380.44d.510.600.800.820.05d.100.160220.27o.騶0.400.490.700860.060.1l0.170230.3o0.890.59o.900060.120.1g0.280.480.940.070.1b0.3b下面以育英輪為例計算航行作業(yè)

9、時船舶電站補償電容量.當其航行時,coso一060;p一120kw;s一0.96;由表3中查得每千瓦負載所需的電容器容量為1_04kvar;補償電容器的總容量口一p,1.041201_04124.8kvar;選取標準電容:815120kvar.即補償電容器共計8只.每只的容量是15kvar.同樣.可以算出其它三種作業(yè)時的補償電容,其數(shù)值列寫在表4中.表5中列出的數(shù)據是育龍輪電站補償電容器容量.表4育英輪電站補償電容容量(kvar)8x15=120gx15=13575育龍輪電站補償電容容量(kvar)3柴油發(fā)電機組無功功率補償實驗實驗用的柴油發(fā)電機組的容量是24kw.補

10、償前該機組功率因數(shù)coso一o.78,要求補償后cosoz=0.96.由表3查得每千瓦負載所需補償電容為0.51kvar,總容量q一240?51=1224kvar,選取12kvat.機組補償前,補償后的有關實測數(shù)據列寫在表6中.2期李風:柴油發(fā)電機組無功功率補償與節(jié)能的研究158表624kw柴油發(fā)電機組無功功率補償實測數(shù)據機組容量l三相電流線電壓輸出功率袖耗油耗降低2w1.,1(a)(v)(kw)(kwh)【gwh)補償前d54539007823.8298.3補償后l36.535.536382-0.965228282.8l6.5我們除作了節(jié)油實驗外?還作了保持機組的頻率,電壓,電流不變而將oo

11、s由0.73增大到0.955的實驗.這時發(fā)電機輸出由20.4kw增加到26.08kw.即輸出增大5.68kw.輸出有功提高27.84.4節(jié)能與經濟效益利用表6中的由實驗得到的油耗降低值15.5g/kwh.可以計算出24kw柴油發(fā)電機組無功功率補償后的節(jié)能教果,經濟教益和投資回收期.(1)油耗降低15.sg/kwh,其相對值為5.j9.相當于將柴油機油耗指標等級提高兩個等級.(2)省油量:8.9kg/天,3248kg/年.(3)按油價每公斤1.5元計算,則每天省人民幣l3.39元,每年4887元.船用柴油發(fā)電機組的使用壽命與船的壽命相同.一般是20年.則20年節(jié)省人民幣97740元.(4)24k

12、w柴油發(fā)電機組的價格是14500元.投資安裝補償電容器.運行3年節(jié)油所節(jié)省的費用就能買一臺新機組.(5)補償電容器每jkvar是28元.12kvar補償電容器的價格是336元,投運25天所省的油料費就能補償投資,即投資回收期為26天.由上述數(shù)據可以看出:柴油發(fā)電機組采用無功功率補償可以獲得顯著的節(jié)能效果和較大的經濟效益.利用實驗機組獲得的油耗降低的數(shù)值可以算出育英和育龍輪在航行時電站無功功率補償后的省油量和經濟教益,詳細數(shù)據列寫在表7中.表7育英和育龍輪航行作業(yè)時電站無功功率補償后的效益省油量省錢船名kg/天ks/芷元/天元/年j育英4.641629366.9b24440i育龍100.4436

13、660155.6699d實驗機組補償前s一0.87.大于育英和育龍輪電站的coscp(0.60,0.73),因此它們補償后的油耗降低值要大于實驗機組的油耗降低值;換言之,計算所用的油耗降低值要小于實際值.因此,上述計算值偏低,實際經濟教益還要高些.5補償電容器的選擇市場上有各種電力電容器出售,其中有些是國外產品.正確選用高性能指標的電容器160大連海運學院18卷是保證補償器工作可靠的關鍵.有些國外產的電容器.不一定可靠.我們選用的補償電容器是大連電力電容器廠生產的低壓自愈式并聯(lián)電容器.型號是bkj0.4123.6結束語在柴油發(fā)電機組和船舶電站上裝設補償電容器.用來補償感性負載所消耗的無功.提高

14、功率因數(shù).是一項簡而易行的,投資少收益大的有效節(jié)能措施.船舶電站的功率因數(shù)coso只有0.60.73+在裝卸貨作業(yè)時起貨機多用多速異步電動機,其加權平均c一0.57,有時甚至降低到0.10.3.由柴油發(fā)電機組組成的船舶電站運行在低功率因數(shù)下,既不安全,叉不經濟.存在著巨大能源浪費,應當加裝無功補償裝置姜家驊和魏松兩位電機員分別提供了育龍輪和育英輪的有關觀測數(shù)據,吳榮濱老師提供了參考文獻,在此表示衷心感謝.參考文獻1李風.船舶電站功率匿數(shù)的補償與節(jié)能.節(jié)能,1991(5):15162李涵火等蝙譯.電氣節(jié)能技術.北京水利電力出版社,1987(2)reactivepowercompensationa

15、ndenergysavingofdieselenginegeneratorsetlifeng(蘆擊舯鋤auta*iccotgrol,dmc)abstract.rhispaperpresentsthereactivepowercompensationofdieselenginegeneratorset.thetestsofrealdieselenginegeneratorsethavebeenobtainedwith5.19energy-savingandanewwayhasbeencreatedtodecreaseelectricenergyandoil-consuption.inthispa