新聞主題	柴油發電機組國標GBT與ISO的區別

 

摘要：柴油發電機組國家標準GB/T2820族都是從ISO 8528族轉化過來的，ISO 8528族標準的技術更新和升版一般都早于國標升版4-5年，為更快接觸國際新技術及其應用，必須全程跟進ISO 8528標準的每一個更新。國家標準GB/T 2820標準族是柴油發電機組的基本標準，引領著柴油發電機組的技術進步和產品安全，必須遵照執行。同時，還應關注等同采用的ISO 8528族標準的技術更新，在產品設計和應用中采用和再創新，使我國柴油發電機組技術和國際先進技術保持同步。

 

一、ISO 8528標準回顧

 

1993年，ISO發布了第1版往復式內燃機驅動的交流發電機組系列標準。

1997年我們把IS08528-1~IS08528-6這6個標準轉化為國家標準GB/T 2820.1～GB/T 2820.6。這為第一版標準。

2005年，ISO發布了第2版往復式內燃機驅動的交流發電機組系列標準。

2009年，我們把ISO 8528-1～ISO8528-6這6個標準轉化為國家標準GB/T 2820.1～GB/T 2820.6。這為第二版標準。

國標GB/T 2820等同（IDT）采用ISO8528標準。

2013年，ISO8528-5率先進行了更新，2018年，ISO8528-1也進行了更新，這為第三版標準。

 

二、ISO 8528-5：2013的重要更新

 

      新版ISO 8528-5：2013與上一版本ISO 8528-5：2005對比，有幾個方面做了重要更新。

      首先，燃氣發動機的特性及操作限值首次被提及，在第九章9.4負載接受和第16章性能等級及運行限值中有專項規定。第二，在第九章影響發電機組性能的因素的附圖1，作為標定功率下平均有效壓力P_me函數的最大可能突加功率的指導值（4沖程發動機），增加了4沖程發動機氣缸平均有效壓力在1800 kPa以上的突加功率第4級和第5級的指導值。

 

圖1 柴油發電機組平均有效功率最大可能突加功率指導值

 

      詳細的更新內容見以下描述：

1、對燃氣機的描述

      英文版原文

      Load acceptance（9.4）

      The response behaviour of gas engines is quite dif-ferent to the response behaviour of diesel engines be-cause of completely different combustiom phenomena.The procedure of dynamic loading shall be decided bymutual agreement between the customer and the manu-facturer[3]

      負載接受（9.4）

      由于不同的燃燒現象，燃氣發動機的響應特性與柴油機的響應特性有很大的不同。動態加載程序應由客戶和制造商雙方協商決定（新增內容）。

      英文版原文

      Recommendation for gas engine operating limit

      values（16.2）

      The performance of gas engine generating setsshould be specified by AMC（Agreement between Man-ufacturer and Customer）. This agreement should con-sider the impact of the fuel gas Methane Number andlower heating value on transient performance. It shouldakso consider the impact of ambient conditions .

      關于燃氣發動機操作限值的建議（16.2）

      燃氣發電機組的性能應由制造商和客戶之間的協議規定。該協議應考慮燃氣甲烷數和較低的熱值對瞬態性能的影響。它還應考慮環境條件的影響（新增內容）。

      這兩項增加闡述了燃氣機與柴油機相比，由于使用的燃料不同，其加載動態響應特性也不相同，同時，使用不同氣體的甲烷數和熱值也不相同，對瞬態性能也造成影響。往復式燃氣發動機驅動的交流發電機組近幾年呈快速發展態勢，但其動態性能還有很多不確定因素，目前動態加載程序和瞬態性能這些都要由制造商和用戶之間的協議規定。

2、基于發動機氣缸平均有效壓力增加分級突加負載指導值的更新

      1993版的ISO 2820-5首次對4沖程發動機作為標定功率下平均有效壓力P_me函數的最大可能突加功率的指導值給出圖解見圖5，該圖在2005年標準修訂時沒有更新。

      但是從1993年第一版發布到2013年標準修訂，這期間發動機增壓技術提升很快，發動機的氣缸平均有效壓力P_me也提升到2800 kPa左右，表2為目前發電功率在2000 kW級別的部分品牌發動機氣缸平均有效壓力 P_me 的數據表。

表 2    發電功率 2000 kW 級別的部分品牌發動機氣缸平均有效壓力 P_me

      從表2中數據看，2000kW級別的各品牌發動機P.數值都在1800kPa以上，最高的已超過2800kPa。對P超過1800 kPa的發電機組如何分級加載，2013版標準給出了新的分級加載建議。見圖6。

      對P.數值在2800 kPa左右的發電機組分級加載必須分5個功率級加載，第一級加載功率在標定功率的30%左右，第2級加載在標定功率的50%左右，第3級加載在標定功率的65%左右，第4級加載在標定功率的80%左右，第5級加載到100%標定功率。

      任何不按標準建議超功率范圍突加負載都會影響到機組的瞬態性能指標，同時用戶應該意識到，如果沒有滿足任何與功率輸出有關的條件，發電機組的壽命就會降低。

 

三、ISO 8528-1：2018的重要更新

 

1、概述

      這第三版取消并取代了第二版（IS08528-1：2005），該版本已經在技術上進行了修訂。與上一版相比，主要變化如下：

—基本功率等級中的10%過載功率已被重新引入。

一新的功率等級：DCP和MAX已被引入；

      在IS08528系列中的所有部件的列表可在IS0網站上找到。

2、 基本功率等級中10%的過載功率已被重新引入

      新版ISO 8528-1對基本功率（PRP）的描述：

      基本功率的定義是在商定的運行條件下并按制造商規定的維修間隔和方法實施維護保養，發電機組每年運行時間不受限制地為可變負載持續供電的最大功率（見圖2）。

      除發動機制造商另有協議外，運行24小時以上的允許平均功率輸出Ppp不得超過PRP的70%。在暫態負荷條件下和突然施加負荷時，需要提供額外電能。這種附加功率通常是發電機組額定功率的10%。

      除非另有說明，并考慮到現場運行狀況（參照制造商數據表），在運行12小時時間內，10%的過載功率可在有或無中斷的情況下允許持續一小時。

      當要求允許的大于規定值時，應使用持續功率（COP）。

      在確定一個可變功率序列的實際平均功率輸出Ppa（見圖2）時，小于PRP30%的功率應視為30%，停頓時間不應計算在內。

 

柴油發電機組基本功率(PRP) 圖解

 

      從圖2基本功率PRP圖解上看，圖形標識和國標GB/T 2820.1-2009圖12基本功率（PRP）圖解沒有什么不同，但文字說明“在暫態負荷條件下和突然施加負荷時，需要提供額外的電能。這種附加功率通常是發電機組額定功率的10%。”這個解釋恢復了第一版即IS08528-1：1995對附加10%調速功率的要求，故新版標準說“基本功率等級中10%的過載功率已被重新引入。”

      對于這個10%的過載功率，新版標準還特別強調：“除非另有說明，并考慮到現場運行狀況（參照制造商數據表），在運行12小時時間內，10%的過載功率可在有或無中斷的情況下允許持續一小時。”這一提法和目前行業內普遍實行的基本功率每工作12小時可允許1h 10%過載工作的實際情況相吻合，也算是給行業慣例一個正名。

3、引入數據中心功率Data centre power（DCP）

      從標準的第二版即IS08528-1：2005對應GB/T2820.1-2009發布到現在的十幾年時間里，全球數據中心進入迅猛發展時期。作為數據中心主要備用電源的柴油發電機組，其功率等級對應一直存在爭議。對于數據中心動輒幾兆瓦到幾十兆瓦的備用電源容量，正確選用備用柴油柴油發電機組的功率等級，對保證數據中心的安全運行和設備配置的最佳經濟性至關重要。一個新的功率概念呼之即出。新版ISO 8528-1引入了新的功率等級：數據中心功率Data centre power（DCP）。

      數據中心功率被定義為發電機組在提供可變或恒定電力負荷時以及在無限制運行時間內能夠提供的最大功率。根據供應地點和可靠市電的供應情況，發電機組制造商有責任確定他能夠提供何種功率水平來滿足這一要求，包括硬件或軟件或維修計劃的調整。

注意：發動機驅動的交流發電機組是數據中心的可靠備用電源。不允許在持續加載時與市電并網。

      對應以上要求，無限制運行時間的恒定負載和可變負載分別選用持續功率（COP）和基本功率（PRP）。

      在數據中心實際運行實踐中，很多用戶提出了配置恒定負載限時運行的備用柴油發電機組的要求。在每年限時運行時間在500 h以內，能在12 h或24 h時間段內持續滿功率運行，其運行工況和國標規定的四個功率等級都對不上，這就需要柴油發電機組廠商對發電機組標定功率進行修正，包括硬件或軟件或維修計劃的調整。

4、引入小功率發電機組的最大功率的概念

      新版標準對“小功率發電機組的最大功率（最大值）”做了如下規定：

      某些電器在啟動時所需的功率比實際運行功率要高。最大功率允許滿足這一需要。小功率發電機組的最大功率被定義為通過將發電機組能夠在至少5分鐘輸出的電流和電壓相乘而得出的功率。規定的輸出電壓應在額定電壓的±10%以內，規定的輸出頻率應在額定頻率的±8%以內。功率額定值（COP）和最大功率（MAX）之間的最小比率應該是P.d/P≥0.75

      按照最大功率定義，發電機組能夠在至少5分鐘輸出的電流和電壓相乘而得出的功率。規定的輸出電壓應在額定電壓的±10%以內，規定的輸出頻率應在額定頻率的±8%以內。這個最大功率出現在基本功率在暫態負荷條件下和突然施加負荷時，需要提供額外的電能。這種附加功率通常是發電機組額定功率的10%。也就是基本功率加上10%附加功率就是發電機組的最大功率P。按照這個比例關系，PRP≤1.2COP。

 

四、ISO 8528-8：2016的技術修訂

 

      ISO 8528-8：2016版在1995版的基礎上做了重要調整，下面幾個部分是修訂的內容：

1、 剝離了安全要求

      在標準第一章節“范圍”里明確規定：“ISO8528的這一部分涉及設計和測試的特殊要求，除了ISO 8528-1、IS08528-2、ISO 8528-3、IS08528-4、ISO 8528-5和ISO 8528-6所規定的定義和要求外，還應遵守這些要求。IS08528的這一部分不涉及安全要求，為了不對用戶構成傷害，應遵照ISO 8528-13規定。”

      新版標準把涉及安全及安全防護的內容剝離，這一部份內容并入ISO 8528族最新制定的“ISO8528-13：2016安全性”標準。原標準第6章“安全要求和試驗”修訂為“機械和電氣設計（要求和試驗）"，剝離了機械強度、機械穩定性、機械安全性、對高溫件的防護、防火措施、電擊防護等內容。

2、增加了最大功率的定義

      第3章節“術語和定義”增加了最大功率的定義：

      最大功率在電壓和頻率限制范圍內，發電機組能夠提供至少5分鐘的電流和電壓相乘而得到的最大功率。

注1：規定的輸出電壓應在額定電壓的±10%以內，規定的輸出頻率應在額定頻率的±8%以內。

注2：保護裝置在5分鐘內不得啟動，過載條件應符合6.4的要求。功率額定值（COP）與最大功率（MAX）之間的最小比值應為：Prated/Pmax ≥0.75”

      這個功率比例量化對小功率發電機組功率標定提供了依據。

      最大功率定義為小功率發電機組定額和性能的概念，這一部分描述在ISO 8528-1《往復式內燃機驅動的交流發電機組用途、定額和性能》2018年修訂時已做認可和匯總加入。（見3.3.4條）

3、取消了老版標準第八章節“標志”和第九章節“使用說明書-安全指南”兩部分

      在標志方面，ISO 8528-5已經做了規定，小功率發電機組在這一部分沒有特殊要求，故不做重復要求。

      安全指南部分由于本部分已經不包含安全要求，故不做規定。這一部分內容作為IS08528-13的附錄。見“附錄C，說明書-非專業人員用小功率發電機組的安全指南"，有更具體的要求。

 

四、 ISO 8528-13:2016標準說明

 

1、概述

      ISO 8528-13:2016“往復式內燃機驅動的交流

      發電機組第13部分安全性”是ISO 8528族最后一個標準。該標準目前尚未轉化為國家標準。

      IS08528-13:2016標準中大量引用歐盟標準

      EN12601:2001“機械電氣系統安全要求”和國際電工組織IEC 60204-1:2005“機械電氣安全.機械電氣設備第1部分通用技術條件"標準的內容。可以說ISO 8528-13:2016標準是EN 12601:2001和IEC 60204-1:2005針對往復式內燃機驅動的交流發電機組的安全性的升級版。

      歐盟標準EN 12601:2001“機械電氣系統安全要求"已轉化為國家標準GB/T 21428-2008“往復式內燃機驅動的交流發電機組安全性"。

      國際電工組織IEC 60204-1:2005標準已轉化為同名標準GB/T5226.1-2008“機械電氣安全.機械電氣設備第1部分通用技術條件"。

2、正文修改

（1）ISO 8528-13的這一部分涉及測試和安全設計的特殊要求，除了IS08528-1、IS08528-2、IS08528-3、IS08528-4、IS08528-5和ISO 8528-6中的定義和要求外，還應遵守這些要求。它規定了安全要求，以保護用戶免受危險。

（2）把原IS08528-8:1995“往復式內燃機驅動的交流發電機組第8部分對小功率發電機組的要求和試驗”標準中涉及安全要求部分的內容收納進來。本標準框架和內容與EN 12601:2001基本相同。在第6章節增加了對小功率發電機組機械強度和防范機械風險等安全性的要求。

（3）EN 12601標準“附錄A危險清單”在本標準中也作為附錄A整體錄入。

（4）IEC 60204-1在發電機組上的應用作為附錄B錄入，把EC 60204-1的要求和ISO 8528-13條款逐條對照，說明是采用還是不適用還是修改采用。

（5）把原IS08528-8:1995標準第9章節"使用說明書-安全指南”內容放進附錄C“說明書-非專業人員用小功率發電機組的安全指南附加要求"。

（6）本標準對涉及柴油發電機組安全性的各相關要素都有詳細描述，提出安全要求和檢驗方法，具有很強的可操作性。

 

 

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