架橋機發電機組選型分析

王秀杰

（秦皇島天業通聯重工科技有限公司，河北秦皇島066000）

0 引言

架橋機，是將梁場預制好的箱梁或T型梁放置到橋墩上去的特種設備，是如今的高速鐵路和公路建設中一種不可或缺的特種設備。架橋機主要由鋼結構、機構、液壓和電氣4大部分組成。其中的電機、泵站、電氣系統和照明等都需要供電，但由于架橋機使用環境多在野外，地理位置比較偏僻，現場不能滿足供電要求，因此大部分架橋機都需要配套發電機組。

發電機組主要由柴油發動機、發電機、控制系統及其他附件組成。發電機組的選型恰當與否直接影響到設備能否能夠正常工作，因此非常重要，這里就來分析一下發電機組如何選型。

1 架橋機發電機組主要類型

（1）柴油發電機組按照用途分類，可分為常用機組、備用機組和應急機組，架橋機所用機組為常用機組。

（2）架橋機發電機組根據現場使用環境和外防護的不同，可分為標準機組、帶防護罩機組、靜音型機組。

1）標準機組：標準機組沒有防護措施，主要布置于架橋機上外帶防護的位置，機組主要由柴油發動機、發電機、控制系統、底座、水箱、輸出斷路器、消音器、排煙管、波紋管和減震墊等組成。

2）帶防護罩機組：帶防護罩機組多用于對戶外噪音沒有特殊要求的場所，主要由標準機組、防護罩殼和排煙系統組成。帶防護罩型機組未設置降噪措施，防護罩殼只能對于雨、雪及較大沙塵起到防護作用。帶防護罩型機組成本相對標準機組稍高，機組運行時可開窗通風。

3）靜音型機組：靜音型機組多用于室外對環境噪音有特殊要求和室內需要防護降噪的場所，主要由標準機組、靜音罩殼和排煙系統組成。靜音柴油發電機組除具備標準發電機組各項功能外，還具備下列優點：機組整體外測噪音低，結構緊湊，外形美觀；靜音箱由1.5～3 mm鋼板拼接而成，可拆卸，內部安裝降噪材料，表面噴涂高性能防銹漆，同時具備降噪和防雨功能；箱體底部設有大容量油箱，能保證機組長時間工作需求；在箱體上開有觀察窗、檢修門，設有緊急停機故障按鈕，以便觀察機組的運行情況及在機組出現緊急情況時以最快的速度停機，避免機組受到損壞。考慮到環境保護和野外情況，目前架橋機選用最多的正是此類型發電機組。

2 機組的功率選擇

2.1 機組額定功率確定

在確定機組功率時，要考慮機組所帶負載的功率和電機起動方式，并留有余量。架橋機上主要負載為行走驅動電機、泵站、電氣控制柜和照明等。在核算額定功率時，除了把各用電功率相累加，還需要考慮電機起動時的瞬時沖擊，特別要注意電機的起動方式。

目前架橋機上所用電機主要有以下幾種起動方式：

（1）直接起動：在機組容量和負載兩方面都允許的情況下電機直接額定電壓起動。其因操作控制方便、維護簡單、比較經濟而得到廣泛應用。直接起動主要用于小功率電機的起動，起動時電流較大。

（2）Y-△起動：對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說，如果在起動時將定子繞組接成星形，待起動完畢后再接成三角形，就可以降低起動電流，減輕對電網的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動，簡稱為星三角起動或Y-△起動。采用星三角起動時，起動電流只有原來按三角形接法直接起動時的1/3，起動電流大大降低，減少了對機組的沖擊。

（3）變頻起動：變頻器控制電機，在調速時使電機保持恒轉矩，當頻率向上調整時，電壓也隨著向上調節，當到達最高頻率時，電壓和供電電壓相仿。變頻起動就是通過變頻器調整頻率讓電機平穩起動，減少電機起動瞬間的大電流對機組的沖擊。此種起動方式起動電流比直接起動小。

2.2 注意后備功率和額定功率的區別

（1）要注意后備功率和額定功率的關系。市場上有些廠家把后備功率當作額定功率來介紹和銷售機組，不向客戶解釋兩種功率的區別。實際上后備功率=1.1×額定功率，而且后備功率只能在12 h連續運行中使用1 h。

（2）要注意kW和kVA的關系。國內普遍都是用額定功率來表示柴油發電機組的功率，而在國際上是采用視在功率來表示發電機組功率，二者單位分別為kW和kVA，kW是有功功率，kVA是視在功率。有功功率P、無功功率Q、視在功率S、功率因數cos φ的關系為：P=S×cos φ，Q=S×sin φ。在機組選擇上，通常選取功率因數為0.8，即1 kVA相當于0.8 kW。在機組選取時要注意機組廠家所報功率的單位，避免廠家夸大功率，把kVA當成kW賣給客戶。

3 發動機和發電機的匹配

為了保證發電機組的正常使用，確保機組滿足各項技術指標要求，在選型時，要保證發動機和發電機能夠匹配，主要包括功率和轉速兩個方面。發動機功率是指在單位時間內所做的功，是發動機以額定轉速在12 h內正常運行所能達到的有效功率；發電機功率是指發電機在額定轉速下長期連續運轉時輸出端子上所得到的功率。通常把發動機的額定功率與同步發電機的額定功率之比稱為匹配比，架橋機常用機組的匹配比一般在1.2：1左右，對于一些要求較高的機組，匹配比可能需要選取得更高一些。發動機和發電機轉速的匹配要求也很嚴格，轉速與機組的功率、電壓、頻率都有著密切的關系，因此要求配套的發動機有性能較好且工作可靠的調速器，保證能在短時間內把發電機帶到其額定轉速并穩定運行。在實際選型時，可參考發動機廠家提供的發動機型譜表進行匹配。

4 機組主要零部件品牌的確定

（1）柴油發動機：柴油發動機是發電機組的心臟，是動力的來源。目前國內柴油發動機品牌眾多，有康明斯、道依茨、韓國斗山、帕金斯、奔馳、沃爾沃、奔馳、威爾信等等國際品牌，還有濰柴、玉柴、錫柴、全柴、上柴等眾多國內品牌。

（2）發電機：發電機用于將發動機提供的機械能轉化為電能，目前市場上主要有意大利美奧迪、康明斯技術斯坦福以及上海馬拉松和很多機組廠家的自主品牌發電機。

（3）控制系統：控制器是發電機組的大腦部分，不但提供發動機的開機、停機、數據測量、數據顯示和故障保護功能，而且還提供發電機的電量測量、電量顯示和電量保護功能。目前市場上常用的控制系統有鄭州眾智控制系統、香港凱迅控制系統和英國深海控制系統。

在實際考慮選用時需根據功率、使用環境、是否需全球聯保、資金預算等選取品牌。在選購時應認清機組的品牌：目前整機進口的機組較少，價格也較高，進口發電機組多為進口零部件國內廠家進行組裝；國產機組目前也有一體化的，性能上與有些進口機組不分上下，且價格相差較大。故在選購時應全面了解機組各組成部件的品牌、產地，才能綜合評估出機組的檔次。

5 機組的排放

目前機組廠家提供的發電機組主要產品滿足中國國家標準、美國標準和歐洲標準規定的公路車用發動機第2階段和第3階段排放要求（歐2和歐3），以及非公路車用發動機第1階段和第2階段排放要求（Tier 1和Tier 2），在選用時需根據客戶要求、使用環境要求及國家法律法規進行選取。

6 結語

綜上所述，應綜合考慮類型、功率、品牌、使用環境和排放要求，選出適合架橋機使用工況的發電機組，以保證設備的正常使用。

[1]往復式內燃機驅動的交流發電機組 第1部分：用途、定額和性能：GB/T 2820.1—2009[S].

[2]往復式內燃機引擎驅動的交流發電機組 第13部分：安全：EN ISO 8528-13：2016[S].