【doc】柴油发电机组无功功率补偿与节能的研究

1、柴油发电机组无功功率补偿与节能的研究/一j占第18卷第2期i992年5月大连海运学院journalofilian【rinecollegevo1.18.no.2may1992柴油发电机组无功功率补偿与节能的研究李风(计算机及自动控制糸)摘要提出柴油发电机组无功功率补偿的新方法.经宴验证明节能5.g,并估算出两艘远洋货轮电站无功功率补偿后的经济效益,为节能开辟了一条新途径70年代以来,出现了三次石油危机.使海运油费占营运费用已超过50.这迫使人们提高船用柴油机的热效率,设法节电省油.以降低能源消耗.但是目前对柴油机而言.其热效率已相当高了,某些柴油机热效率已超过50.若要再进一步提高.将会遇到许多

2、难以克服的困难,受到许多限制.然而对柴油发电机组来说+从柴油机到发电机,从发电机到负载,还能找到筒而易行,行之有效的节电省油提高效率的方法其中之一就是将柴油机,发电机,负载看成统一的整体.从补偿无功负载人手,提高eos0,降低油耗,使整个机组与用电效率提高.这是一条节电省油的新途径.众所周知,电力系统中的一切感性负载均需要电站输出相应的无功功率.电站发电机输出无功功率+不仅使发电机定子和转子电流增大+而且使发电,变电,输电及用电设备容量受限,得不到充分发挥和利用;低功率因数运行的不良后果是,电能损失浪费大,电费开支大.有时甚至会导致设备损坏.因此+陆地用电规定c0s一0.85;若低于0.85+

3、则增收电费;当co印一0.60时,增收电费高达l5;当低于0.5g时,每降低0.01,则增收当月生产用电全部电费的2;而且高力率运行受奖.同时还规定凡100kva以上的用户必需装备无功功率补偿装置后才能供电.船舶电站eosqo一般都达不到0.85.例如找院的两艘远洋实习船(育英轮和育龙轮)的eosqo分别为0.600.70左右+与规定值相差0.250.15.存在着巨大的能源浪费据了解+其它单位的船也是这样.船舶电站cos低,能源浪费至今尚未引起人们的注意.且对柴油发电机组功率因数与耗油量的关系研究的也很少.本文给出了24kw柴油发电机组无功功率补偿的实验结果:油耗降低15.5g/kwh.据此估

4、算出我院两艘实习船电站无功功率补偿后的省油量及经济效益.为实船应用提供了?本文于1991年9月4日收到.2期李风:柴油发电机组无功功率补偿与节能的研究157依据.除此还对选用电容器提出了意见;给出计算补偿电容器所用的计算表1远洋船舶电站功率因素我们观测了我院两艘远洋实习船育英轮和育龙轮电站的功率因数coscp,现将这两艘船的有关数据列写在表1和表2中.表1育英轮电站coso的观测值船舶作业航行离靠码头装卸贵停泊开机台数22单机负荷(kw)60807070总负荷(kw)120160l4070功率因数(瞄)o600.60.680.64育英轮电站是由三台柴油发电机组组成,单机容量280kw表2育龙轮

5、电站oscp的观测值船舶作业航行离靠码头装卸货停泊开机台数121单机功率(kw)270l10l80200200160总功率(kw)27d2201802o0200160功率固数()0珀0.70d.7o0.650700.70育龙轮电站是由三台柴油发电机组组成单机容量440kw.由表l和表2中的数据可知:船舶在四种作业时的电站功率因数coscp值均低于0.85.在航行作业时育英轮电站co一0.60.育龙轮电站cos一0.73.由此可见,都需要安装补偿电容器,以补偿电站的无功功率,提高电站的cos%2补偿电容器的容量计算计算补偿电容器容量的具体程序如下:确定船舶作业工况;根据确定的作业工况.由表l,表

6、2确定补偿前的coscp;由表1,表2查出相应的总负荷p(kw);规定补偿后要求达到的c0s值;根据coscp和coscpz之值.从表3中找出每千瓦负载所需补偿电容器的容量;用求得补偿电容器容量乘总负荷p,得到补偿电容器的总容量kvar;因为厂家生产的电容的容量是标定值,例如12或skvar;所以要根据总容量来选取一组标准电容,使之接近于求出的总容量.158大连海运学院18卷表3每千瓦有功负荷所需补偿电容容量kvar#偿前补偿后c0c嘣l0.7d0.750.800.820.840.860880.9o0.920.940.9b0.981.000.302.1b2.302.鸵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.驺0.400.490.700860.060.1l0.170230.3o0.890.59o.900060.120.1g0.280.480.940.070.1b0.3b下面以育英轮为例计算航行作业

9、时船舶电站补偿电容量.当其航行时,coso一060;p一120kw;s一0.96;由表3中查得每千瓦负载所需的电容器容量为1_04kvar;补偿电容器的总容量口一p,1.041201_04124.8kvar;选取标准电容:815120kvar.即补偿电容器共计8只.每只的容量是15kvar.同样.可以算出其它三种作业时的补偿电容,其数值列写在表4中.表5中列出的数据是育龙轮电站补偿电容器容量.表4育英轮电站补偿电容容量(kvar)8x15=120gx15=13575育龙轮电站补偿电容容量(kvar)3柴油发电机组无功功率补偿实验实验用的柴油发电机组的容量是24kw.补

10、偿前该机组功率因数coso一o.78,要求补偿后cosoz=0.96.由表3查得每千瓦负载所需补偿电容为0.51kvar,总容量q一240?51=1224kvar,选取12kvat.机组补偿前,补偿后的有关实测数据列写在表6中.2期李风:柴油发电机组无功功率补偿与节能的研究158表624kw柴油发电机组无功功率补偿实测数据机组容量l三相电流线电压输出功率袖耗油耗降低2w1.,1(a)(v)(kw)(kwh)【gwh)补偿前d54539007823.8298.3补偿后l36.535.536382-0.965228282.8l6.5我们除作了节油实验外?还作了保持机组的频率,电压,电流不变而将oo

11、s由0.73增大到0.955的实验.这时发电机输出由20.4kw增加到26.08kw.即输出增大5.68kw.输出有功提高27.84.4节能与经济效益利用表6中的由实验得到的油耗降低值15.5g/kwh.可以计算出24kw柴油发电机组无功功率补偿后的节能教果,经济教益和投资回收期.(1)油耗降低15.sg/kwh,其相对值为5.j9.相当于将柴油机油耗指标等级提高两个等级.(2)省油量:8.9kg/天,3248kg/年.(3)按油价每公斤1.5元计算,则每天省人民币l3.39元,每年4887元.船用柴油发电机组的使用寿命与船的寿命相同.一般是20年.则20年节省人民币97740元.(4)24k

12、w柴油发电机组的价格是14500元.投资安装补偿电容器.运行3年节油所节省的费用就能买一台新机组.(5)补偿电容器每jkvar是28元.12kvar补偿电容器的价格是336元,投运25天所省的油料费就能补偿投资,即投资回收期为26天.由上述数据可以看出:柴油发电机组采用无功功率补偿可以获得显着的节能效果和较大的经济效益.利用实验机组获得的油耗降低的数值可以算出育英和育龙轮在航行时电站无功功率补偿后的省油量和经济教益,详细数据列写在表7中.表7育英和育龙轮航行作业时电站无功功率补偿后的效益省油量省钱船名kg/天ks/芷元/天元/年j育英4.641629366.9b24440i育龙100.4436

13、660155.6699d实验机组补偿前s一0.87.大于育英和育龙轮电站的coscp(0.60,0.73),因此它们补偿后的油耗降低值要大于实验机组的油耗降低值;换言之,计算所用的油耗降低值要小于实际值.因此,上述计算值偏低,实际经济教益还要高些.5补偿电容器的选择市场上有各种电力电容器出售,其中有些是国外产品.正确选用高性能指标的电容器160大连海运学院18卷是保证补偿器工作可靠的关键.有些国外产的电容器.不一定可靠.我们选用的补偿电容器是大连电力电容器厂生产的低压自愈式并联电容器.型号是bkj0.4123.6结束语在柴油发电机组和船舶电站上装设补偿电容器.用来补偿感性负载所消耗的无功.提高

14、功率因数.是一项简而易行的,投资少收益大的有效节能措施.船舶电站的功率因数coso只有0.60.73+在装卸货作业时起货机多用多速异步电动机,其加权平均c一0.57,有时甚至降低到0.10.3.由柴油发电机组组成的船舶电站运行在低功率因数下,既不安全,叉不经济.存在着巨大能源浪费,应当加装无功补偿装置姜家骅和魏松两位电机员分别提供了育龙轮和育英轮的有关观测数据,吴荣滨老师提供了参考文献,在此表示衷心感谢.参考文献1李风.船舶电站功率匿数的补偿与节能.节能,1991(5):15162李涵火等蝙译.电气节能技术.北京水利电力出版社,1987(2)reactivepowercompensationa

15、ndenergysavingofdieselenginegeneratorsetlifeng(芦击舯锄auta*iccotgrol,dmc)abstract.rhispaperpresentsthereactivepowercompensationofdieselenginegeneratorset.thetestsofrealdieselenginegeneratorsethavebeenobtainedwith5.19energy-savingandanewwayhasbeencreatedtodecreaseelectricenergyandoil-consuption.inthispa