康明斯柴油发电机组的主要稳态和瞬态性能指标

一、康明斯柴油发电机组的主要稳态性能指标

在我国军标中被称为柴油发电机的稳态调速率，采用的代号是。这是一项主要的机组稳态性能指标。

由于机组的转速和频率成简单的正比关系，所以可以把图1中的纵座标由转速改为频率歹。这时与是相等的。式中丆、丢分别为与“相对应的频率。在关于柴油发电机驱动的发电机组的国际标准ISO 8528一5中将此比值定义为机组的频率降（Frequency droop） 。与我国军标的·稳态调速率'相比，两者名称不同，数值和含意则是相同的。

我国军标和ISO 85最大的不同首先在于军标仅对机组指标作出了规定，而后者则分别对柴油发电机和机组规定了指标和要求。对柴油发电机的规定为ISO 85一 2，对机组的规定为ISO 85一5。这样可以在形成机组前，根据柴油发电机的指标值，基本选定适用的柴油发电机。在用于机组柴油发电机的ISO 8528一2中比值：× 1被称为柴油发电机的转速降（speed击00p）。德国关于柴油发电机组的标准是DIN 6280，现在也等效采用了1S0 8528。但一直沿用到上世纪 90年代的DIN 6280则是其自己制定的标准，有其自己的规定。因此有些老的名称、术语仍会经常在文献和企业运作中出现。特别是对·转速降，常会习惯地称为P一系数（Proportionalitaet-Grad，即比例系数）[ 5 ]。表1给出了几种标准关于此类指标的定义情况。

对用于机组的柴油机指标与对机组的指标在概冠、上是完全不同的。前者反映的是柴油机本身所固有的性能，它可以在柴油机台架试验时获得，与机组成套情况无关。而机组指标则是对柴油发电机和发电机系统的配置状态已经确定的具体机组而言的，应该在机组试验时获得。ISO、DIN等标准中对表征柴油机性能的指标“、，在表达式中采用了相关的转速进行计算；而对表征机组性能的指标则采用频率进行计算。显见，前者表示的是柴油发电机的一种运转品质，而后者表示的则是机组的供电品质。但这两个指标均仅取决于柴油发电机调速器的结构和调整，在数值上相等，而在概念上则不能混淆。我国军标对机组采用了术语·稳态调速率'，从名称上反映不出是供电品质的表述。因此，作者认为，对此采取与ISO相同的做法，即采用稳态频降（或偏差）的名称和定义是较为恰当的。

这种机组稳态性能指标的允许值是由载荷要求决定的。例如，对于灯光等照明设备或加热设施，频率的稳定并不是很重要的；而对于某些控制电源，则要求有小的频率偏差，偏差的大小取决于控制设备所要求的精度，不必要地片面追求小的频率降将会使成本大大提高。有时为了使对额定频率的偏差降低，可将额定频率设置得恰好为与佣的中点，如图1中纵座标B所示囿。另外，频率降对于并联运行有重要的影响，将在文中第5节讨论。

图2表示了柴油发电机从空载到满负荷变化时，由于调速器的作用，稳定转速从到斯的变化情况，这一曲线称为柴油发电机的调速特性或转速一功率特性。图中所示把满负荷时的转速设定为额定转速，即街：的情况。在国际标准IS0 8528一5中，总是用频率来表示机组的特性，因此，当把纵座标改为频率后，此曲线就成为机组的频率一转速特性。

柴油发电机的调速特性或机组的频率一功率特性曲线完全取决于柴油发电机调速器的结构与调整。对于机械式调速器或带液压或电伺服的调速器，在空载和满载状态一定会有一个转速差，其极限值受制于调速器的结构和精度。因此此特性曲线总是成一斜线，而稳态转速（频率）降的大小，就确定了它的斜率。对于电子调速器，载荷的变化通过电信号获得相应的供油量的支持。特别，对于现代电控喷射的柴油机，更是简单地直接由程序设定了转速一供油量关系，因此可以轻易地实现转速（频率）降为零的特性。

前已提及，当机组在固定载荷下运行时，其转速乃至频率实际上是在一定范围内波动的。我国军标中对机组的'转速波动率，作出了规定，这是反映供电品质的另一重要指标，它定义为机组在某一固定负载下运行时，在某一定间隔时间内测得的最高或最低转速“与其平均值之差与平均值的百分比。

该指标确定了机组稳定工作时的频率波动程度。虽然它涉及的是频率的波动，但它是在负载固定也即机组稳定工作的情况下测定的，因此也是机组的一项稳态性能指标。但在ISO标准中并没有与此相同的指标。在ISO 8528一5中有一稳态频率带'（Steady-state frequency band）指标与此相类似。其定义为机组在固定功率下运行时，其频率变动的带宽与其额定频率之比，以百分比表示。式中酊为频率变动的带宽，而丢则为机组的额定频率。在此即使把频率转换成转速，式（3）也是与式（2）不同的，因为Af是与2（“一）相对应的，并且丢应转换成“。而不是。因此，对于同一机组，我国军标中的转速波动率'和丨SO ·稳态频率带'指标数值上是不等的。同时还可看出，对于相同的转速波动范围， ·转速波动率'会随平均转速的不同而不同。但'稳态频率带'则不会随平均转速变化，它取决于机组的额定转速。

在关于发电机组用柴油机的ISO 8528一2标准中没有这一类表征转速波动的指标。这是因为这种指标是与机组的配置有关的。单机状态反映的转速波动是与机组不同的，因此不能作为评判机组性能的指标。由此可以看出，用于柴油机的指标与用于机组的指标是不可混淆的，对动态指标的讨论更能说明这一问题。

二、柴油发电机组的主要动态性能指标

与稳态性能指标相似，在我国军标中对机组动态性能指标是用转速来描绘的，而在ISO及DIN 标准中则是用频率来描绘的。

IS08528一5中定义：随某一突变载荷出现的调速过程中，瞬时下冲（或上冲）频率与初始频率，，b之间的差相对于额定频率（见图1）的百分比称为瞬态频率差（Transient frequency difference），即><100

图1所示情况，在突加载荷时b：六而在突卸载荷时六b：该标准同时还定义：随某一突变载荷出现的调速过程中瞬时下冲（或上冲）颜率-（或一）与额定频率之间的差相对于额定频率的百分比称为瞬态频率偏差（Transient frequency deviation），

可以看出两个指标的定义仅一字之差。当稳态频率降变化时，图1所示的机组工作曲线会发生纵向的平移，但值（7、d ，min 一）是基本不变的。因此，频率下冲的·瞬态频率差'基本上是不会随稳态指标整定值变化而变化的。而后一指标'瞬态频率偏差'则不同，当稳态整定值变化时，灬和荪一数值发生了变化，保持不变，从而使得这一指标发生了变化。

DIN 6280（1983 一四86）采用的表述与此相类似0瞬态频率差'称为动态（瞬态）频率变化' （Dynamische（vorubergehende）Frequenzanderung），而'瞬态频率偏差，则称为'动态（瞬态）频率偏差（Dynamische（vorubergehende）abweichung）。

在我国军标中仅有与瞬态频率偏差相当的指标，但它用转速来表述，并定义突卸载荷时，比值及突加载荷时，比为机组的瞬态调速率。由于这一指标会随着稳态指标整定值变化，所以在实践中，当这指标与规定值稍有偏离时，可以通过稳态指标整定值在允差范围内的调整来进行补偿。表2为几种标准对柴油发电机组主要瞬态性能指标的定义

除了这一指标外，恢复时间（军标称稳定时间）也是一个描绘动态性能的重要指标，是指当载荷变化时，从机组频率超越稳定频率的正常波动范围开始至载荷变动结束后重新落人允许的波动范围稳态运行的一段时间，即图1所示的间隔