发电机选得太小,电网停电时带不动负载;选得太大,则投资和燃油成本增加,而且机组经常低负载运行。以下是同心工程师为工厂提供咨询时通常采用的发电机功率计算步骤。
1. 区分kVA与kW
发电机以kVA(视在功率)标示功率,而用电设备通常以kW(有功功率)标示。两者通过功率因数cosφ相互关联:kW = kVA × cosφ。对于三相发电机,制造商通常按cosφ = 0.8计算。例如,500 kVA机组最多可提供约400 kW有功功率。
2. 列出需要供电的负载
列表统计电网停电时将由发电机供电的负载:电动机、空气压缩机、水泵、照明、空调、办公设备……对每项负载,记录额定功率、数量以及能否同时运行。并非所有设备都需要备用电源。将优先负载单独列出,可显著降低需要采购的发电机功率。
3. 考虑电动机的启动电流
直接启动的电动机,其启动电流是额定电流的数倍,会造成发电机电压和频率下降。这是发电机在纸面上“功率足够”却带不动实际负载的最常见原因。
| 启动方式 | 启动电流(参考) |
|---|---|
| 直接启动(DOL) | 约为额定电流的6 – 7倍 |
| 星–三角启动 | 约为额定电流的2 – 3倍 |
| 软启动器(soft starter) | 约2 – 4倍,视设定而定 |
| 变频器(VSD) | 接近额定电流 |
大型电动机应依次启动,而不是同时启动。对于大功率电动机,可考虑采用软启动器或变频器,以降低所需的发电机功率。
4. 选择Standby(备用)还是Prime(主用)功率
根据ISO 8528-1标准,发电机常见的功率等级有两种:
- Standby(ESP,备用功率):在电网停电时作为备用电源,每年运行小时数有限,不允许过载。
- Prime(PRP,主用功率):作为主电源使用,运行小时数不受限制,负载可变。Prime功率通常比Standby功率低约10%。
如果工厂经常停电或以发电机作为主电源,应按Prime功率选型。
5. 增加余量
在得出总功率并核算启动电流后,应再增加约20 – 25%的余量,以备日后扩容。但应避免选型过大:柴油发动机长期在约30%以下负载运行容易积碳,未燃尽的燃油进入排气管(湿堆积,wet stacking),缩短机组寿命。
6. 其他需要考虑的因素
- 环境条件:高温、高海拔会降低发动机的实际输出功率。
- 自动转换开关柜(ATS)及所要求的转换时间。
- 静音罩、机组安装位置、排烟和通风系统。
- 根据所需的连续运行小时数确定燃油箱容量。
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