燃气轮机发电机组在通信机房中的应用

2018-08-14苏超

通信电源技术 2018年6期

苏超

（江苏通信置业管理有限公司，江苏南京 210003）

0 引言

伴随着我国经济步入高速发展阶段，通信行业的发展也呈现出迅猛态势。机房设备更新后体积逐渐变小，负荷却不断增大，原有的应急发电机组已经不能满足需求。因此，通信机房扩容除增添设备外还需考虑扩容应急发电系统。以往的应急发电机组只有柴油发电机组，而国产通信用燃气轮机组的成功开发，弥补了柴油发电机组性能和品种单一的不足。

1 燃气轮机发电机组

燃气轮机发电机组是一种高品质的应急备用电源。其动力装置为两台并装的燃气轮机，凭借超越离合式并车机构将两台燃机输出的轴功率共同传递给发电机。机组采用了良好的进、排气消音装置，在外安装有一体式隔声箱体，有效控制机组运转时产生的噪声。同时在箱体内安装有通风装置，保证机组运转时箱体内温度只比正常环境温度略高。电气系统和控制系统全部都集成在箱体内，实现了燃气轮机发电机组设备的高度集成化。此外，在外箱体侧面安装有液晶操作显示板和远程控制箱，能够同时实现本地操作和远程操作。机组具有自动启动、停止、无人值守、自动识别市电故障以及故障自诊断功能，通过控制电脑可监看和记录机组所有的运行参数，并可随时调看历史数据。燃气轮机发电机组外形如图1所示。

机组在运行时，压气机通过进气管道不断地从大气中摄入空气并进行空气压缩，将压缩空气导入燃烧室，在燃烧室内与喷嘴喷入的燃料混合燃烧，接着，燃烧后的高温混合燃气会进入涡轮，在涡轮内部膨胀作功，推动涡轮叶片高速旋转，带动轴转动，从而带动发电机转子转动，由发电机输出电功率[1]，其工作原理如图2所示。

图1 燃气轮机发电机组外形图

图2 燃气轮机发电机组工作原理示意图

2 燃气轮机发电机组与柴油机发电机组的综合比较

以南京某通信机房扩容改造中安装的3 200 kW燃气轮机发电机组为例，对燃气轮机组和传统的1 600 kW*2柴油发电机组进行多方位综合比较，如表1、表2所示[2]。

表1 发电特性比较

表2 机械特性比较

3 燃气轮机发电机组优势

（1）燃气轮机发电机组启动速度快。由于燃机是简单循环做功，只有旋转做功，运转平稳，转子十分轻巧，1-2分钟就可以到达最高转速，带满载（即100%功率输出）时间短，一次加载（即瞬间加载）能力强。柴油机则是活塞往复做功，加速慢，且在启动后，必须慢慢加载。

（2）燃气轮机发电机组功率密度大。正常情况下，功率相同的燃气轮机体积只有柴油机的三分之一。这是由燃机本身精巧的连续转动热力学循环结构决定的，占地小、功率大，特别适合改造项目的应用。

（3）燃气轮机发电机组的噪声容易处理，运行时产生的低频分量很低。由于燃机本身处于高速稳定旋转做功状态，产生的噪声主要是高频啸声，容易降噪。而柴油机的活塞往复做功产生的大都是低频机械噪声，比较难以处理。

（4）燃气轮机发电机组工作时只有旋转做功，转速快、功率大、控制器反应迅速，在负载有变化时，工作仍然平稳，输出的电压和频率仍然稳定，且燃机输出的精度高、波形较为完整，非线性负载能力和抗谐波能力非常强。

（5）燃气轮机发电机组比照军品模式进行质量控制，启动运行可靠；现代通信设备需要高品质的电源。优良的发电品质和稳定的频率才能够保证设备正常运转，燃机特殊的工作原理满足设备对电品质的电源的要求。重要用户和各种应急工作发生时，机组启动瞬间往往需要大功率输出才能保证用电设备的顺利运转，因此（应急）发电机组的过载能力是十分重要的技术参数[3]。

（6）燃气轮机发电机组满足战略安全保密需要。国产燃机具有完全自主知识产权并已实现全部国产化，国内市场适用性强。产品生产按照军品模式管理，可保障重要用户活动的战略安全。在常态维护方面，国外产品的维保工作时效性无法得到保证，维护人员到位响应时间长，沟通难度大，部件供应时间长，人工及配件费用高昂，且有保密工作隐患。

（7）相较于传统柴油发电机组，运用燃气轮机发电机组可减少人工成本（施工及维护）和建设（机组及辅材）成本，缩短建设周期，加快项目建设进度[4]。