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东营柴油发电机组企业面临国际舞台的角色转换
东营柴油发电机组作为安全、可靠、高效的应急电源、移动电源和自备电源,为中国过去几十年的经济发展提供了重要的
东营柴油发电机组作为安全、可靠、高效的应急电源、移动电源和自备电源,为中国过去几十年的经济发展提供了重要的辅助电源保障。同时,对应急备用电源持续增长的需求也使得中国国内出现了一批能够和康明斯、卡特彼勒等国际知名品牌瓜分市场的本土企业。上世纪八十年代开始,中国东营柴油发电机组市场从大部分依赖进口阶段,演变到中低功率段产品实现全面国产化,乃至到目前部分国内本土企业能够生产出具有较高稳定性的2000kW以上大功率机组。短短的二三十年时间,中国东营柴油发电机组企业在生产上所体现出的成熟工艺技术和装配能力获得了国内外诸多用户的广泛肯定。
三大因素助中国本土企业快速发展
过去十年,有几个重大因素驱动了中国市场对东营柴油发电机组的强烈需求,这极大促使了中国本土企业在国内市场上的立足和发展。首先,2003-2005年中国经历了一场从局部到全国性大面积的缺电现象,特别是2004年全年全国缺电超过30000MW缺口,相当于30台超超临界火电机组的装机量。为了保障城镇的居民用电,政府不得不对高耗能的制造工厂拉闸限电,由此推动了对东营柴油发电机组的巨量需求。第二,2008年北京奥运会和2010年上海世博会期间,仅场馆投资方面,北京奥运会达到200亿元,上海世博会180亿元。重要的是,由此拉动对城市轨道交通、高级酒店业、互联网和通信以及金融服务超过上万亿元的建设投资。而这些终端市场正是东营柴油发电机组的主要应用领域。第三,为了抵御全球性金融危机,从2009年到2011年,中国政府投入了4万亿元用于刺激国内经济发展,其中超过2万亿元属于铁路、公路等工程建设项目。除此之外,还包括2008年和2011年中国国内发生的严重缺电现象,尤其是2011年的缺电一度再次接近30000MW的缺口。
由于这些因素对中国东营柴油发电机组市场产生的需求刺激,使得国内市场在一定时期内年复合增长率接近15%。根据MARTEC GROUP咨询公司的行业报告,2011年中国东营柴油发电机组市场销售额达到145亿元人民币,预计2015年市场规模超过250亿元人民币。持续稳定增长的市场需求造就了一批较大规模的本土企业,如康诚、鼎新、百发、星光等年销售额过5亿元人民币的企业,这些企业已具备和康明斯、卡特彼勒、科勒等国际巨头竞争的实力。
国内市场已开始显现发展阻力
作为市场发展周期中必须经受的考验,在经历了较快发展的十年后,中国国内的东营柴油发电机组市场也面临着一些发展阻力。首当其冲的是中国基础建设投资和高耗能制造业增速放缓,在2009-2011年由政府主导的四万亿元投资中的工程项目已基本完工并投入运行,部分工程在建成后并没有起到很好的使用效率,这对未来经济刺激政策的推出起到一定阻力。另一方面,为降低污染排放并提高工业生产能效,大量的中小规模的制造工厂,特别是高耗能行业的企业面临被关闭的可能。这些企业曾经在中国的多次电荒中都是东营柴油发电机组的重要用户。
其次,国内市场的竞争激烈、产品同质化程度高。仅销售额过千万元的企业就超过200家,这些被称之为OEM的企业所使用的发动机大部分由重庆康明斯、沃尔沃、三菱重工等企业提供,发电机由利莱森马、马拉松等国际品牌供应。在中低端的终端应用市场上,也会采用中国本土的发动机品牌,如上柴、济柴、常柴等。在过去的市场阶段,中国本土企业普遍只重视对客户的开发和销售渠道的扩张,很少有企业会重视对客户应用需求的定制化以及售后服务的维护。因为后者需要投入很大的成本,并且不能在短期内为企业带来收益。
再次,由于国际品牌如康明斯、卡特彼勒、科勒等都将生产制造转移到了中国,有些外资企业还将中国作为亚太区乃至全球的生产基地,以此降低成本和国内企业竞争。这无疑降低了行业整体的利润率水平。
基于以上这些原因,中国本土东营柴油发电机组企业已不满足于国内市场,转而发力海外市场,特别是针对海外工程承包项目市场。MARTEC GROUP 咨询公司对中国东营柴油发电机组市场的专题研究显示,2006 年中国东营柴油发电机组出口额仅10 亿元人民币左右,而到了2010 年,出口额增至100 多亿元人民币,年复合增长率接近80%。
世界市场上和国际巨头展开竞争
中国本土东营柴油发电机组企业在全球东营柴油发电机组市场中主要以两种形式销售其产品,一部分是通过在海外的分销商或直销团队,将产品直接供给海外当地的终端。用户通常是当地的制造工厂或居民,特别在印度、孟加拉和非洲这些大部分时间都没有市电供应的 和地区。另一类形式是通过参与海外的工程承包项目,直接客户通常是中国本土的EPC企业或工程施工公司。一般来说,绝大部分的中国EPC 企业或工程施工公司会采购国内的发电机组,用于其海外工程项目。海外工程市场对产品质量、可靠性和品牌信誉有更高要求,更能体现东营柴油发电机组企业在市场中的地位。
吸引中国本土企业参与海外工程承包市场的首要因素,自然是诱人的市场规模和发展前景。根据CHINCA(中国对外承包工程商会)的数据表明,每年各国面向全球公开招标的工程承包项目金额达到1.8 万亿美元,目前中国EPC 企业仅占有7%的市场份额。在对超过30家中国一级EPC企业和50 家 的东营柴油发电机组企业的调研后,MARTECGROUP咨询公司发现:2011 年中国EPC 企业参与的海外工程承包项目金额达到1423.5 亿美元,由此对东营柴油发电机组的需求超过50 亿元人民币。中国EPC 企业在公路、铁路、发电厂以及通信工程领域的建设水平处于全球 ,未来他们将逐步占据剩余93%的市场份额,由此将对国内东营柴油发电机组的采购产生持续增长的需求。
虽然和国际品牌在全球市场中的份额还相差很大,但中国本土企业在海外市场中也逐渐建立了品牌知名度,如科泰、泰豪、康诚等中国本土企业在海外市场的销售额都超过亿元人民币,这对仅有20 多年发展历史的中国东营柴油发电机组企业来说并不简单。之所以能有这种业绩增长,得益于以下几点:相比于国际品牌,中国本土企业的产品有明显的价格优势。中国企业的东营柴油发电机组通常都使用了康明斯、沃尔沃、斗山、三菱、MTU 等品牌的发动机,并且拥有成熟的机组装配技术。本土企业和中国EPC 企业、中国工程施工企业拥有良好的客户关系。
从国内市场到国际舞台的市场扩张中,若要取得对国际品牌的竞争优势,中国本土的东营柴油发电机组企业还应该弥补自身的不足之处,比如提高终端应用的定制化水平、增强国内外的售后服务市场等,通过全面地提升企业在产品、服务和内部管理上的水准,才能获得客户长期的信赖,并赢得更多的全球用户。
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发电机逆功率保护学习
发电机逆功率保护
发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言,发电机的功率方向应该为由发电机流向母线,但是当发电机失磁或其他某种原因,发电机有可能变为电动机运行,即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时,发电机的保护动作,或动作于发信号或动作于跳闸。
1、概述说明
并网运行的汽轮发电机,在汽轮机的主汽门关闭之后,便作为同步电动机运行:吸收有功功率而拖着汽轮机转动,可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭,汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗,长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。
对汽轮机逆功率保护的整定计算,就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。
1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算:Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数,取0.8 P1-主汽门关闭后,汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率,该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外,还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关,一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率,取0.98~0.99 所以:Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中,Pdz=可取1~1.5%PN。
2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时,应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定,该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明,当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时,允许运行时间还要长一些。 因此,若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时,可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。
另外,投运的大型汽轮发电机,多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路,此时,动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护,由于动作时间短,在主汽门点闭后很短的时间内,由于汽轮机及发电机的惯性,实际逆功率可能很小,因此逆功率的定值不应大于1%PN。
2、原理介绍
当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机,也就是发电机变成电动机工况),逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流信号。
由于一次能源形态的不同,可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合,可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同,可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源,和锅炉,涡轮蒸汽机配合,可以制成汽轮发电机,这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外,由于发电机工作原理不同又分作直流发电机,异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。
何为逆功率?
众所周知,发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因,当汽轮机失去原动力,而发电机出口开关又未能跳闸,则功率方向变为由系统流向发电机,即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率,此即为逆功率。
逆功率的危害
发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时,发电机变为电动机带动汽轮机旋转,汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦,特别是在末级叶片可能会引起过热,导致转子叶片的损坏事故。
所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。
发电机的程序逆功率保护
发电机程序逆功率保护主要是防止发电机在带有一定负荷的情况下,突然跳开发电机出口开关而汽轮机主汽门又未能全部关闭的情况。在此情况下,汽轮发电机组极易发生超速,甚至飞车。为避免此种情况,对于非短路故障的某些保护,动作信号发出后,先作用于关闭汽轮机主汽门,待发电机逆功率继电器动作后,与主汽门关闭的信号组成与门,经一短时限组成程序逆功率保护,动作作用于全停。
逆功率保护与程序逆功率保护的区别
逆功率保护是为了防止逆功率后,发电机变为电动机,带动汽轮机旋转,造成汽轮机的损坏。归根到底,是怕原动机动力不足,反被系统带着跑!
程序逆功率保护是为了防止发电机组突然解列后,主汽门未完全关闭,导致汽轮机超速,从而利用逆功率来规避。归根到底,是怕原动机动力太足导致机组超速!
所以说严格意义上来说,逆功率保护是发电机继电保护的一种,但主要是保护汽轮机。而程序逆功率保护不是一种保护而是为了实现程序跳闸而设置的动作过程,也叫程序跳闸,一般应用于停机方式。
关键的是逆功率只要定值达到就会跳闸,而程序逆功率除了定值达到,还要求汽机主汽门关闭,所以说在机组启动过程中并网瞬间,一定要避免逆功率动作。
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同步发电机的序分量电抗
同步发电机的序分量电抗X1、X2、X0
分析同步发电机不对称运行的基本方法是对称分量法。应用对称分量法,可以把发电机不对称的三相电压、电流及其所激励的磁势分解为正序分量、负序分量和零序分量,然后对各个分量分别建立的端点方程式和相序方程式,求解各序分量并研究各序分量分别所产生的效果, ,将它们叠加起来,就得出实际不对称运行的结果和影响。实践证明,在不计饱和时,上述方法所求得的结果,特别是对于基波分量基本上是正确的。
在不对称运行时,同步发电机的空气隙磁场为一椭圆形旋转磁场,即除了正序旋转磁场以外,尚有负序旋转磁场。因为它们的旋转方向不同,所以转子回路的反应也各不相同;对不同相序的电流,同步电机呈显的电抗也就有不同的数值。
当同步电机对称运行时,如前面各章所讨论的情形,定子电流为一稳定的对称三相电流,实际上即一组正序分量,它们所产生的旋转磁场(即正序旋转磁场)和转子之间没有相对运动,这个磁场并不能在转子绕组中产生感应电势,这个电流所遇到的电抗便是同步电抗。故同步电机的正序电抗即系同步电抗,不对称运行时,负序电流所产生的负序旋转磁场以同步速向着和转子转向相反的方向旋转,即该磁场将以两倍同步速载切转子绕组,将在转子绕组中感应一个两倍于电源频率的交变电流。对于负序旋转磁场而言,转子绕组的作用为一短路绕组,致使负序电流所遇到的便不再是同步电抗,而是另一个电抗x2,称它为负序电抗,其数值远较同步电抗为小。
负序旋转磁场在转子激磁绕组和组尼绕组中所感应的两倍频率的交变电流,将引起附加的铜损耗;负序旋转磁场还将在转子表面产生涡流,从而引起附加表面损耗。这些损耗都将使转子温升提高。此外,负序旋转磁场还将在转子轴和定子机座引起振动。
根据我国“发电机运行规程”规定:在额定负载连续运行时,汽轮发电机三相电流之差,不得超过额定值的10%,水轮发电机和同步补偿机的三相电流之差,不得超过额定值的20%,同时任一相的电流不得大于额定值。在低于额定负载连续运行时,各相电流之差可以大于上面所规定的数值,但应根据试验确定。
当零序电流流过定子绕组时,由各相零序电流所产生的三个脉动磁势,其幅值相等,时间上同相,而三者在空间各相隔120°电角度,因此三相零序基波全成磁势恰相至抵消,不形成气隙互磁通,只存在一些漏磁场,数值一般很小。零电流所遇到的电抗为带有漏抗性质的零序电抗,用代表,较更小。
由于现代电力系统的规模很大,在正常运行时负载电流的严重不对称是不常见的。具有实际意义的不对称运行情况为故障状态,如单相接地短路、二相短路和二相接地短路等。
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分析柴油机的工作原理及使用:东营柴油发电机柴油机的基本工作原理就是将高压柴油喷入燃烧室中燃烧,释放出热能,再将热能转变成机械能做功。要想全面掌握柴油机的工作原理,首先必须了解上止点、下止点、活塞行程、配气相位、燃烧室容积、汽缸工作容积、压缩比、进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程等概念。
①上止点:指活塞离曲轴中心远的位置或离汽缸盖近的位置。
②下止点:指活塞离曲轴中心近的位置。
③活塞行程;指活塞在上、下两个止点间的距离。从目前使用的东营柴油发电机柴油机情况看,135系列柴油机中活塞行程有140mm和150mm两种,两者之间有的配件相同,有的则不同,选购配件时应注意。
④配气相位:东营柴油发电机组柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻用曲轴转角表示时称为配气相位。
⑤燃烧室容积;指上止点以上的空间。
动到下止点时所对应的汽缸的容积。
⑦压缩比汽缸总容积(即燃烧室容积与汽缸工作客积之和)与燃烧室容积之比,称为压缩比。
⑧进气行程:其目的是保证汽缸内充满足够的新鲜空气。活塞往下运动时,进气门打开,周围环境中的空气被吸入汽缸,直到活塞到达下止点时,进气门才关闭。
⑨压缩行程;活塞由下止点向上止点运动的过程中,进气门经下止点后延续了一定角度后关闭(主要目的是多吸入新鲜空气)。此时,排气门仍然关闭,汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动,汽缸内的空气被压缩,压缩终点的压力达3~4Wa,温度可达500℃一750℃。注意,柴油喷入燃烧室内开始燃烧的时刻是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。
⑩做功行程;当活塞运行到上止点前一定角度时,喷油器开始向撒饶室内喷入高压雾化柴油,柴油与高温高压空气混合后,很快着火燃烧并释放出大量的热能。
这时,汽缸内气体的压力和温度急速上升。在高压气体的推动下,活塞向下止点运动并通过连杆使曲轴旋转输出动力。做功行程实际上是柴油机将热能转化为机械能的过程。
排气行程:在这个行程里,汽缸内的废气全部排出并再次吸入新鲜空气,便进行下一个工作循环。
实际上活塞在做功行程下止点前就打开了排气门,越过下止点后活塞上行,此时排气门已完全打开,进气门仍然关闭着,这时汽缸内的废气压力高于大气的压力而冲出排气门。为了使汽缸内的废气排干净,排气门在活塞过了上止点后才关闭。
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