柴油发电机“突加”和“突减”负荷

简单来说，“突加”和“突减”负荷是指发电机的输出功率在极短时间内发生大幅度、快速的变化。 这对发电机组来说是一种严峻的考验，会影响其稳定性和寿命。

下面我们分别详细解释这两种情况的现象、原因、影响及应对措施。

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一、 突加负荷

定义： 指在短时间内，发电机所带的负载（用电设备）突然大幅度增加。

常见场景：

· 大型电动机直接启动（如水泵、空压机）。
· 突然接入大功率电阻性负载（如大型加热器）。
· 并联运行时，另一台发电机突然跳闸，负载全部转移到本台发电机上。

现象与影响：

1. 转速与频率下降： 发动机的输出扭矩瞬间无法满足负载需求，导致转速急剧下降，发电机输出频率随之降低。
2. 电压骤降： 由于转速下降，发电机内部的感应电动势降低，同时电枢反应增强，导致输出电压大幅下降。这会影响其他正在运行的设备的稳定性（如灯光变暗、电机过热）。
3. 发动机冒黑烟： 调速器检测到转速下降后，会迅速加大燃油供给，试图恢复转速。但由于进气量瞬间跟不上，燃烧不充分，导致排气管冒出浓烈的黑烟。
4. 可能熄火： 如果突加的负荷过大，超出了发动机的最大扭矩能力，发动机会因转速持续下降最终导致“憋熄火”。
5. 机械冲击： 对发动机的曲轴、连杆等运动部件造成巨大的机械应力冲击。

应对与改善措施：

1. 分级加载： 在设计供电系统时，应避免大功率设备直接启动。使用软启动器、变频器或星-三角启动等方式，实现负载的平稳、分级增加。
2. 选择合适的发电机容量： 发电机的额定功率应留有足够的余量（通常为10%~20%），以应对可能的突加负载。同时，要关注发电机的“突加负载能力”这个参数，它通常比额定功率高。
3. 优质的调速系统： 采用电子调速器或电喷系统代替机械调速器，能更快、更精确地响应负载变化，恢复转速和频率。
4. 优化燃油系统： 保证燃油供应畅通、喷油嘴工作正常。

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二、 突减负荷

定义： 指在短时间内，发电机所带的负载突然大幅度减少或完全甩掉。

常见场景：

· 主开关跳闸，负载被全部切断。
· 大型生产设备突然停机。

现象与影响：

1. 转速与频率飙升（飞车）： 发动机的输出功率瞬间远大于负载需求，所有能量转化为动能，导致转速急剧升高，发电机输出频率超过额定值（如50Hz升至60Hz以上）。
2. 电压过高： 转速升高直接导致发电机输出电压升高，可能损坏正在运行的敏感电子设备（如电脑、PLC、服务器等）。
3. 机械损坏风险： 发动机转速超过设计安全范围，可能产生巨大的离心力，导致活塞、连杆、曲轴等运动部件损坏，甚至发生“飞车”事故，造成发动机彻底报废。
4. 调速系统振荡： 调速器会迅速切断燃油，但由于机械惯性，转速可能会在恢复正常前经历几次过冲和回落。

应对与改善措施：

1. 分级卸载： 对于重要系统，可以通过控制系统实现负载的分级切除，而不是一次性全部切断。
2. 可靠的调速器和超速保护：
   · 调速器必须灵敏，在检测到转速升高的瞬间就能快速减少供油。
   · 必须安装独立的超速保护装置（机械式或电子式）。当转速超过安全限值时，该装置会直接切断燃油或堵住进气道，强制停机，这是防止“飞车”的最后一道防线。
3. 空载运行时间不宜过长： 在启动发电机后，不应长时间空载运行再加载；在停机前，也应先卸掉所有负载，让发电机空载运行几分钟再停机，以避免突减负荷的情况发生在带载状态下。

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总结与建议

项目 突加负荷 突减负荷
核心问题 功率供不应求 功率供过于求
主要表现 频率/电压下降、冒黑烟 频率/电压上升、可能“飞车”
主要危害 熄火、设备运行不稳、机械冲击 设备过压损坏、发动机机械损坏
关键措施 分级加载、容量余量、优质调速器 分级卸载、超速保护、优质调速器

最佳实践：

· 平稳操作： 无论是加载还是卸载，都应遵循“循序渐进”的原则。
· 定期维护： 确保发动机、调速器、燃油系统和保护装置处于良好状态。
· 正确选型： 根据负载特性（特别是启动电流大的电机类负载）选择合适的发电机型号和容量。

理解并妥善处理柴油发电机的突加突减负荷问题，是保障供电可靠性、设备安全性和延长发电机组使用寿命的关键。