出口東南亞中速大功率柴油發電機組研制

姚春歡 白余圣

摘要：本文介紹了公司為東南亞某大型企業設計、開發的中速大功率柴油發電機組，成功交付用戶使用，各項參數均能滿足設計及用戶要求。機組基于自主化的16V280ZLD型柴油機平臺，進行了柴油發電機組設計，輔助冷卻、燃油、機油系統的設計，啟動系統、隔振系統設計等。該型機組的成功研制為公司各型自主化柴油機平臺的機組集成奠定了基礎，積累了豐富的經驗。

Abstract： This paper introduces a medium-speed high-power diesel generator set designed and developed by the company for a large enterprise in Southeast Asia.It has been successfully delivered to usersand all the parameters can meet the design and user reqirements.The unitis based on the autonomous 16v280zld diesel engine platform，the disign of the diesel oil generatorset，auxiliary cooling，fuel，oil system design，startingsystem，vibration isolation system design，etc. The development of this type of unit haslaid a foundation for the integration of the company's various types of autonomous diesel engine platform，and accumulated rich experience.

關鍵詞：16V280ZLD型柴油機;機組常用功率;輔助系統

Key words： 16v280zld diesel engine;common power of unit;auxiliary system

中圖分類號：TM314? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   文章編號：1674-957X（2021）18-0015-03

0? 引言

柴油機作為一種熱能動力機械經過上百年的發展，目前是集材料、機械、石油、燃燒、電子控制等技術為一體的綜合型學科[1]。無論是國際知名柴油機企業還是國內諸中國中車、中船集團、濰柴等大型企業，一款柴油機產品從設計開發到成熟、可靠運用都需要大約5～8年時間。柴油機可靠運用與先進的設計、制造及試驗驗證密不可分，更離不開精細的維護保養[2]。中車戚墅堰機車有限公司（以下簡稱戚墅堰公司）是中國內燃機車、大功率柴油機的研發、制造及檢修基地，堅持自主創新，服務于鐵路，力爭將鐵路優質動力裝置推向船舶、電站等領域。

16V280ZLD型柴油機是中車戚墅堰機車有限公司（以下簡稱戚墅堰公司）完全自主開發設計，整機國產化率100%，單缸功率240kW，標定轉速1000r/min，最高轉速1100r/min。該型柴油機累計生產千余臺，成熟可靠、全壽命周期成本低，制造周期短、市場保有量高等優點。采用電子調速控制燃油系統、MPC進排氣系統，ABB公司VTC254增壓器，具有燃油、機油消耗率低等特點，可適用于應急發電、固定式電站等用途的動力裝置。

HBY3520型柴油發電機組是由戚墅堰公司基于16V280ZLD型柴油機研制、出口東南亞某大型紙漿廠用作應急發電，機組常用功率3000kW，為滿足應急發電機組在無外電源情況下的啟動要求，自帶空氣馬達啟動系統，輔助燃油、機油、冷卻水系統，設置高位油箱，可在短時間內啟動柴油機。

1? 機組主要技術參數

1.1 機組要求及環境條件

HBY3520型柴油發電機組設計之初，與最終用戶、應急電力系統集成商經過充分研討，確定了機組的使用基本要求和環境條件。

①機組常用功率：3000kW;

②機組外形尺寸：8905mm×3635mm×2100mm（不包含輔助系統）;

③環境溫度：3～+52℃（室內進氣）;

④海拔高度：≤200米;

⑤空氣相對濕度：0～95%;

⑥周圍環境中有油霧、凝露，有鹽霧存在;

⑦柴油機外循環冷卻水的要求：

1）溫度：0～+40℃;

2）含砂量（濾網尺寸）：<Φ1mm;

3）含氯量：≤100ppm;

4）高溫冷卻系統外循環冷卻水流量要求達到100m3/h;

5）低溫冷卻系統外循環冷卻水流量要求達到100m3/h。

1.2 柴油機主要技術參數

16V280ZLD型柴油機主要技術參數[3]如下所述：

①型號：16V280ZLD;

②型式：四沖程、直接噴射燃燒室、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻;

③氣缸直徑×活塞行程mm：280×285;

④氣缸數及排列：16缸V型50°夾角排列;

⑤標定轉速r/min：1000;

⑥最高轉速r/min：1100;

⑦最低空載穩定轉速r/min：400;

⑧標定功率（ISO標準大氣條件下）kW：3860;

⑨常用功率（ISO標準大氣條件下）kW：3530;

⑩最高爆發壓力MPa：≤13.72;

{11}曲軸旋轉方向：面對輸出端順時針旋轉;

{12}起動方式：空氣馬達起動;

{13}機油泵：齒輪式;

{14}冷卻水泵：離心式;

{15}聯軸節：彈性阻尼式聯軸節。

2? 機組結構特點

HBY3520型柴油發電機組由柴油機、空氣馬達啟動系統、盤車機構、內循環輔助系統、機旁測試系統組成，柴油機與發電機安裝在共用底架上，兩者之間通過彈性聯軸節相連，如圖1和圖2所示。內循環輔助系統單獨安裝在地面基礎上。空氣啟動馬達系統安裝在柴油機輸出端方向的共用底架上，在柴油機的右側（面向柴油機輸出端看），盤車機構安裝在柴油機的左側，在彈性聯軸節外徑為？準1237.5側板上加工了273個模數為4.5的齒，盤車機構和空氣啟動馬達的驅動齒輪均通過與側板上的齒嚙合來驅動曲軸旋轉。

3? ?機組安裝技術要求

3.1 機組組裝技術要求

整個機組的軸系較長，而且柴油機為脈沖載荷的動力裝置，振動較大，對采用滑動軸承支撐的高速運轉的柴油機和發電機的工作可靠性有直接影響。為保證整個機組的運轉平穩，安全可靠，對機組安裝的同軸度要求十分嚴格，主要體現在聯軸節與電機軸的端面跳動及徑向跳動兩個方面，圖3為軸系聯接的示意圖。

徑向跳動取曲軸輸出法蘭圓周方向四個點a1、a2、a3、a4分別作為軸系水平與垂直方向的測量點，對該型柴油發電機組的要求是a1-a3差值在0～-0.1，a2-a4的差值為±0.05;端面跳動取曲軸輸出法蘭端面四個點b1、b2、b3、b4分別作為軸系水平與垂直方向的測點，b1-b3差值在±c/2，b2-b4的差值為±c/2。其中c是與軸頸相關的一個常數。

安裝機組之前，應保證地基不平度小于0.5mm，同時應有足夠的水平度，保證柴油機組安裝在基礎上后，其傾斜度測量要求見圖4，具體要求為縱向α小于5°，橫向β小于10°。

3.2 機組安裝技術要求

將柴油機和主發電機安裝到共用底架上，應保證曲軸輸出法蘭和過渡連接法蘭端面之間的距離為465±0.5mm，測量曲軸輸出法蘭相對于主發電機軸的徑向跳動和端面跳動值，可以通過調整柴油機支承底部的墊片和主發電機底部的墊片厚度，使其達到要求。確認曲軸的油路應暢通，保證彈性聯軸節的潤滑油供給。聯軸節軸向壓縮后，使其可以裝入到曲軸輸出法蘭和過渡連接法蘭之間，彈性聯軸節與曲軸連接的螺栓擰緊力矩及與過渡連接法蘭連接的螺栓擰緊力矩應符合設計要求。整個機組安裝完畢，首次運行時，應緩慢加速和加載，特別對于首次使用新聯軸節或更換簧片組后首次使用的聯軸節，在半小時之內，不允許加到額定負荷。從低工況到額定工況的整個運行范圍內，應仔細觀察，確保柴油發電機組穩定運轉，同時測量機組的扭振和振動情況。

4? 結論

HBY3520型柴油發電機組研制完成后交付用戶場地，嚴格安裝各項技術要求進行聯接、安裝及調試，柴油機及機組各項參數能滿足設計及用戶使用要求。該項目的成功研制為公司采用自主化大功率柴油機集成柴油發電機組奠定了基礎，積累了豐富的經驗。我公司會一如既往的將鐵路成熟、先進、可靠的柴油機動力裝置推向海工、陸用發電等市場領域，為各領域提供系統的解決方案。

參考文獻：

[1]周龍保.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]汪宏偉，趙建華.某型柴油機重大故障原因分析[J].船舶工程，2017，39（1）：76-80.

[3]滕雷昌.16V280ZJ型柴油機的研制與若干問題的討論[J].內燃機車，1989，11：26-32.