一种节能型变转速柴油发电机组制造技术

本发明专利技术属于发电机技术领域，具体为一种节能型变转速柴油发电机组，包括：柴油机、变转速发电机、变频器、外部节能控制单元、速度控制器和燃油泵；其中，所述柴油机的输出轴与变转速发电机的输入轴连接；所述外部节能控制单元与变频器建立连接，所述外部节能控制单元基于变频器实时采集负载功率大小，所述外部节能控制单元通过逻辑对比设定柴油机转速；所述外部节能控制单元的输出端与速度控制器建立连接，所述速度控制器的输出端与燃油泵建立连接，所述燃油泵控制柴油机的燃油供给量和供给频率。在变转速模式下，发电机组在不同负载工况下均运行在最佳能耗曲线附近，平均燃油消耗率比定转速模式降低。转速控制策略可以扩展至无级调速。速。速。

【技术实现步骤摘要】
一种节能型变转速柴油发电机组


[0001]本专利技术涉及发电机
，具体为一种节能型变转速柴油发电机组。

技术介绍

[0002]随着工业规模的不断扩大，能源危机和环境问题日益严重，船舶行业作为能耗大户，对船舶的节能环保性能提出了更高的要求。相较于传统定转速发电机组，变转速柴油发电机组上有油耗低、噪声小、污染排放少等优点，得到更大范围的应用。近年来，船舶直流电力推进技术得到了长足的发展。电能传输的形式从交流变为直流，解除了发电频率与原动机转速之间的定比例约束，变速发电技术有了更广阔的应用空间。同时，电力电子技术、微机信息外理技术和现代控制理论的迅速发展，以及电机控制技术的日益成熟，在很大程度上促进了变转速发电机组在直流组网中的应用。
[0003]如图2所示，船用发电机组由柴油机1、三相交流同步发电机2和控制系统3三大部分组成。柴油机作为内燃式原动机，燃油在气缸内充分燃烧后产生的高温高压并且急剧膨胀的气体(热能)，驱动活塞上下往复运动，再经过连杆驱动曲轴飞轮高速旋转以机械能的形式输出，发电机通过联轴器与柴油机同轴线结合成一体，发电机高速旋转后产生感应电流，从而完成机械能转换成电能输出给用电设备。传统的船舶电力系统交流组网中，发电机组输出恒频恒压交流电，为保证用电设备的安全，柴油机配备有恒速调速装置使得发电机组能输出稳定频率和电压的交流电，当负载发生变化时能保持柴油机在额定转速下运行。发电机组处于比较低的负荷率下运行，不仅提升了燃油消耗率，柴油机的机械损伤也比较大，有害物质的排放也得不到控制。基于柴油机全寿命周期中，燃油成本占比约80％,定转速柴油发电机组并不具备良好的经济性。船舶行业能源消耗巨大且污染排放也比较高，随着科技发展迫切需要更加环保节能的发展模式。
[0004]直流组网中的柴油发电机组发出的交流电经整流后汇入直流母线，发电机组的转速随着负载的变化而变化，能有效降低燃油消耗率、减少NOx的排放。目前在船舶电力推进系统设计中越来越多地选择直流组网技术，因此变转速发电机组做为核心设备也得到行业的重点研究。
[0005]变转速发电机组的核心是速度控制技术，而速度控制的目的是使得柴油机随负载变化始终在最优能效曲线附近运行，在外部负载发生变化时，控制系统能输出信号使柴油机自动升降速并平稳运行，在节能的同时增强系统对负载突变的缓冲能力。为达到此目的需解决速度控制策略与柴油机特性的匹配问题。
[0006]交流组网的定转速发电机组，在非额定工况下运行，油耗会增加。在频繁的加减载工况下，大部分能量被耗散在发动机的机械惯量增减中，进一步降低了柴油发电机组的燃油经济性

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种节能型变转速柴油发电机组，以解决上述
技术介绍
中
提出问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种节能型变转速柴油发电机组，包括：
[0009]柴油机、变转速发电机、变频器、外部节能控制单元、速度控制器和燃油泵；
[0010]其中，所述柴油机的输出轴与变转速发电机的输入轴连接；
[0011]所述外部节能控制单元与变频器建立连接，所述外部节能控制单元基于变频器实时采集负载功率大小，所述外部节能控制单元通过逻辑对比设定柴油机转速；
[0012]所述外部节能控制单元的输出端与速度控制器建立连接，所述速度控制器的输出端与燃油泵建立连接，所述燃油泵控制柴油机的燃油供给量和供给频率。
[0013]优选的，所述外部节能控制单元输出4
‑
20mA信号至机旁的速度控制器，通过预先设定的柴油机转速，速度控制器输出0
‑
200mA至执行器，基于执行器操纵燃油泵的拉杆，调节柴油机的实时转速至设定的柴油机转速。
[0014]优选的，所述执行器为伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构的一端通过销轴与柴油机的外壁转动连接，所述伸缩驱动机构的另一端通过销轴与燃油泵的拉杆转动连接，通过伸缩驱动机构的伸缩对燃油泵的拉杆推动摆动，控制柴油机的燃油供给量。
[0015]优选的，所述伸缩驱动机构为电动伸缩杆、液压缸或者气缸。
[0016]优选的，所述变转速发电机的电能输出端连接有整流器和稳压电路。
[0017]优选的，所述变转速发电机为1230KW变转速发电机组。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]依据船舶在名种工况下需要发电机组输出的总功率以及柴油机最佳能效曲线来选择变转速工况点，转速控制模式为有级调速控制。柴油机配置有速度控制器、执行器及燃油泵。外部节能控制单元从变频器实时采集负载功率大小，通过逻辑对比设定柴油机转速，输出4
‑
20mA信号至机旁的速度控制器，通过预先设定的对应转速，速度控制器输出0
‑
200mA至执行器操纵燃油泵拉杆，调节柴油机转速至设定转速，从而达到变速和节能的目的。在变转速模式下，发电机组在不同负载工况下均运行在最佳能耗曲线附近，平均燃油消耗率比定转速模式降低。转速控制策略可以扩展至无级调速。
附图说明
[0020]图1为本专利技术系统结构框图；
[0021]图2为现有的船用发电机组组成结构示意图；
[0022]图3为本专利技术变转速工况点图。
[0023]图中：1、柴油机；2、三相交流同步发电机；3、控制系统。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、
“
底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]实施例一：
[0027]请参阅图1
‑
3，本专利技术提供一种技术方案：一种节能型变转速柴油发电机组，包括：
[0028]柴油机、变转速发电机、变频器、外部节能控制单元、速度控制器和燃油泵；
[0029]其中，所述柴油机的输出轴与变转速发电机的输入轴连接；
[0030]所述外部节能控制单元与变频器建立连接，所述外部节能控制单元基于变频器实时采集负载功率大小，所述外部节能控制单元通过逻辑对比设定柴油机转速；
[0031]所述外部节能控制单元的输出端与速度控制器建立连接，所述速度控制器的输出端与燃油泵建立连接，所述燃油泵控制柴油机的燃油供给量和供给频率。
[0032]主发电机组4X1230KW变转速发电机组，柴油机型号：CUMMINSK50
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能型变转速柴油发电机组，其特征在于，包括：柴油机、变转速发电机、变频器、外部节能控制单元、速度控制器和燃油泵；其中，所述柴油机的输出轴与变转速发电机的输入轴连接；所述外部节能控制单元与变频器建立连接，所述外部节能控制单元基于变频器实时采集负载功率大小，所述外部节能控制单元通过逻辑对比设定柴油机转速；所述外部节能控制单元的输出端与速度控制器建立连接，所述速度控制器的输出端与燃油泵建立连接，所述燃油泵控制柴油机的燃油供给量和供给频率。2.根据权利要求1所述的一种节能型变转速柴油发电机组，其特征在于：所述外部节能控制单元输出4
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20mA信号至机旁的速度控制器，通过预先设定的柴油机转速，速度控制器输出0
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200mA至执行器，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏亮，郑碧仁，
申请(专利权)人：上海鸣扬海事工程有限公司，
类型：发明
国别省市：