柴油发电机组作为数据中心的备用电源，是数据中心应对台风、地震等自然灾害的重要力量。为了保证数据中心柴油发电机组的正常使用，在投入运行前对其进行调试和验收是非常必要的。只有经过严格的技术验收，当其安全性、功率特性、电能质量、噪声等各项性能指标达到标准后，柴油发电机组方可投入正常使用。

 

一、机组安装质量的验收

 

机组安装质量必须满足柴油发电机组的安装要求，柴油发电机组在安装时应考虑：地基的负重、人行通道及维护保养的位置、机组的振动、通风散热、排气管的连接、隔热、降噪、燃油箱的大小和位置，以及与之有关的国家和地方建筑、环保条例和标准等主要因素。在机组的安装质量验收时，应按照机组的安装和机房建筑设计要求逐项进行验收。

 

1、机组在机房内的布置原则

（1）进、排风管道和排烟管道应架空敷设在机组两侧靠墙，高度在2.2m以上的空间内，排烟管道一般布置在机组背面。

（2）机组的安装、检修和搬运通道在平行布置的机房中应安排在机组的操作面上。在平行布置的机房中，气缸为直立单列式机组，一般安排在柴油机一端，而对于V形的柴油发电机组，一般安排在发电机一端。对于双列平行布置的机房，机组的安装、检修和搬运通道应安排在两排机组之间。

（3）机房高度应按机组安装和检修时，利用预留吊钩通过手动葫芦起吊活塞、连杆、曲轴所需要的高度。

（4）电缆、冷却水和燃油管道应分别设置在机组两侧地沟内的支架上，地沟的净深度一般为0.5～0.8m。

 

2、机房的建筑设计要求

 

（1）机房应具有便于柴油发电机组、控制屏等大件设备运输的出入口、通道和门孔，便于设备安装和运出修理。

（2）在机组纵向中心线的上方应预留2～3个起重吊钩，其高度应能吊出柴油机的活塞和连杆组件，以便机组的安装和检修。

（3）机房内敷设电缆、冷却水和燃油的管道应具有一定的坡度便于排除积水，地沟的盖板应采用钢板盖板、钢筋混凝土盖板或经防火处理过的木盖板。

（4）对设置控制室的机房，在控制室和机房的隔墙上应设观察孔。

（5）对于与主建筑设计在一起的机房，应进行隔声和消音处理。

（6）机房地面应采用压光水泥地面，也可采用水磨石或缸砖地面，地面应能防止油污渗入。

（7）机组的地基与周围的地面之间，以及机组之间应采取一定的减震和隔震措施，以减小震动造成的损害。带有公共底盘的地基表面应高出地面50～100mm，并采用防油浸措施。地基表面应设置排污沟槽和地漏，以排除地基表面的油污。

 

3、固定机组的安装要求

 

（1）安装位置：发电机组可安装在地下室、地面和屋顶的位置。发电机组的机房应在配电室附近，以便布线、使用和维护。但不宜离通信机房太近，以免机组在运行时产生的震动、噪声和污染影响通信设备的通信效果。

 

（2）机房和地基建设要求：机房的建设应考虑柴油发电机组的功率大小和今后的扩容，具备完善的给排水系统，建设应坚固、安全、设置通风和散热通道。具备保证照明、保温和消防措施。机房的温度应在10℃(冬季)～30℃(夏季)之间。机房的取暖和降温最好采用暖气和空调设备。对于办公区、生活区的柴油发电机组机房必须采用减震、降噪和排气净化装置，以利于周围环境的保护。地基的深度和长宽尺寸应根据机组的功率、重量等性能指标以及土质的情况决定，一般深度为500～1000mm，长宽尺寸不小于机组底座尺寸，地基要求水平度良好，并具有减震能力。

（3）机组的固定：柴油发电机组的底脚固定螺栓应牢固的浇灌在混凝土地基上，底脚螺栓的埋设要平坦牢固便于机组的操作运行和维护。设备的布置应能满足机组的运行、维修、起吊和搬运。并尽量减少管线的长度，避免管线交叉。

 

二、机组调试

 

1、调试准备

 

（1）调试环境检查

调试环境应干净、整洁，无灰尘、杂物。机组的排烟，排油、水管管路应通畅。

（2）试验设备检查

试验前应仔细检查试验设备的功能完好状态。对试验用的负载、机组启动电源、线路分断开关等，应检查其线线路连接是否可靠，功能是否完好，试验用的各种仪表仪器是否符合相应试验等级所规定的准确度及有效期，其功能状态是否良好。

（3）对待试机组的产品图纸和技术数据要认真熟悉，熟练掌握机组试验规范。

（4）机组加冷却液，加机油，接通燃油。根据不同发动机和地域选择合适的冷却液，打开机组散热器箱盖加注冷却液至水箱MAX刻度处。选择合适型号的润滑油，打开发动机机油加注口往发机机加注机油至合适位置。

 

2、机组开机前质量检查

 

按散热器、油机、控制屏、发电机、底盘、配电柜的顺序逐一检查机组的外观质量，包括焊接质量、接线质量、三漏情况、零部件质量和总体质量等。

（1）焊接质量

机组焊接应牢固，焊缝应均匀，无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷，焊渣、焊药应清除干净，涂漆部分的漆膜应均匀，无明显裂纹和脱落。

（2）接线质量

各连线接触良好，紧固牢靠，标志清楚，连接正确。机组的电气安装应符合电路图，机组控制屏接线端子的相序从屏正面看应自左到右或自上至下排列。各线连接处应有不易脱落的明显标志，标牌如铭牌、方向牌子、接地牌等设置牢固，内容清晰准确，并设置良好的接地端子。机组铭牌应包括下列内容：

a.机组名称；

b.机组型号；

c.相数；

d.额定转速，r/min；

e.额定频率，Hz；

f.额定功率，KW；

g.额定电压，V；

h.额定电流；

i.额定功率因数；

j.质量，Kg；

k.生产厂名；

l.机组编号；

m.出厂日期；

n.标准代号及编号。

（3）三漏情况

机组应无漏油、漏水、漏气（开机后检查）现象。

（4）零部件质量

柴油机、发电机、控制屏、配电柜等各部件及零件均应完好无损，表面无明显划痕、裂纹，控制屏仪表无损坏，表面清洁。

（5）总体质量

各部件之间固定、连接可靠，整机无漏装零部件，无漏装螺母、垫圈等现象。机组内部特别是控制屏和配电柜内部不得有杂物和金属物。

（6）在设备接线盒内裸露的不同相导线间和导线对地间最小距离应满足不同电压等级的绝缘要求，否则应采取绝缘防护措施。

（7）配电柜的开关设备、自动或手动切换装置和保护装置等试验合格，应按设计的自备电源使用分配预案进行负荷试验，接地用裸露导体的接地或接零应可靠。

（8）测量绝缘电阻

测量各独立电气回路对地及回路间的绝缘电阻，用兆欧表（规格选择参照表1）测量。测量时半导体器件、电容器等应拆除，各开关应处于接通位置。当兆欧表指示稳定后再读数，同时记录环境温度、空气相对湿度。测试结果应满足表2要求。

表1

被测回路额定电压/V	兆欧表规格/V
低于100	250
100~500	500
500~3000	1000
高于3000	2500

 

表2

条件		回路额定电压（V）
		≤230	400	6300	10.5kV
冷态绝缘电阻（MΩ）	环境温度（15～35）℃，空气相对湿度为45%～75%	2	2	AMC	AMC
	环境温度25℃，空气相对湿度为95%	0.3	0.4	6.3	10.5
热态绝缘电阻（MΩ）		0.3	0.4	6.3	10.5

 

 

（9）绝缘介电强度试验

该试验是进行各独立电气回路对地及回路间的绝缘介电强度试验。试验时接通电源并以不超过全值的电压的5%均匀地或分段地增加至全值，电压自半值增加至全值的时间应不短于10S，全值电压试验持续1min，然后开始降压，待电压降到全值的三分之一后再切断电源，并将被试回路对地放电。记录环境温度空气相对温度、大气压力、试验结果应满足GB/T2820 有关规定（具体承受试验电压的数值如表3）。

表3

部位	回路额定电压（V）	试验电压（V）
一次回路对地，一次回路对二次回路	>100	（1000+2倍的额定电压）X80%，最低1200
二次回路对地	<100	750
注：发动机的电气部分，半导体器件及电容器不做此项试验

 以上试验合格后，可转入开机试验。

三、机组性能指标的验收

发电机组性能指标的验收标准建议采用GB/T 2820.5发电机组中性能等级及运行限值中的G3标准。

1、检查常温启动性能

在常温冷态下，采用机组的启动装置，按使用说明规定的方法分别启动机组3次，两次启动之间的间歇时间应在10～30s，记录环境温度、相对湿度、大气压力、机油温度、启动次数和启动时间。检查结果，启动应能成功。若配有低温启动措施，应对其进行检查，电路、管路、油路等均应通畅，工作正常。

2、检查相序

用相序指示器在发电机和控制屏的输出端检查，检查结果应与机组输出标志相符合。

3、检查控制屏上各指示装置的工作情况

在额定电压时的空载和额定负两种状态下，检查机组控制屏上各电器测量仪表的准确度是否符合要求，各信号装置是否工作正常。记录各电气测量仪表和信号装置的工作情况，以及环境温度、空气相对湿度、大气压力。

4、检查电压整定范围

在额定的功率因数、额定频率时，机组从空载到额定负载，发电机输出电压的可调节范围应不小于±5%的额定电压。

5、测量频率降

（1）机组处于热态，启动并整定机组在额定工况下运行；

（2）记录有关稳定计数；

（3）减负载至空载，并记录穿戴下的稳定频率即额定空载频率；

（4）计算公式：

频率降：在整定频率确定的条件下，额定空载频率与标称功率时的额定频率之间的频率差用额定频率的某一百分数表示之值δfst

δfst=（fi,r- fr）/fr×100

式中：δfst —频率降；

fi,r—额定空载频率，单位为Hz；

fr—额定频率，单位为Hz；

测试结果应满足δfst≤3%

6、测量稳态频率带

（1）机组处于热态，启动并整定机组在额定工况下运行；

（2）减负载至空载，从空载逐渐加载至额定负载的25%、50%、75%、100%，各级负载下的功率因数均为额定值，电压不得整定；

（3）记录各级负载下的稳定计数；

（4）计算公式：

稳态频率带：在恒定功率时的机组频率围绕某一平均值的包络线宽度用额定频率的某一百分数表示之值。

βf=ΔUf/Uf×100%

式中：βf—稳态频率带；

ΔUf —各级负载下，稳定频率信号对应电压信号波形的最高波峰与最低波谷差值的最大值，电压为V；

Uf —额定频率信号对应电压信号波形的平均幅值，电压为V

测试结果应满足βf≤0.5%

7、测量（对初始频率的）瞬态频率偏差和（对额定频率的）瞬态频率偏差，分别按负载增加（－）和负载减少（＋）及频率恢复时间

（1）机组处于热态，启动并整定机组在额定工况下稳定运行，随后减负载至空载。

（2）突加额定负载----机组在空载下整定额定频率、电压为额定电压，逐渐加载至额定负载，功率因数为额定值，待运行稳定后，突减负载至空载，再从空载突加至额定负载，重复进行三次。

（3）突减额定负载----整定机组在额定电压、额定负载、额定功率因数和额定频率下稳定运行，突减额定负载至空载，重复进行三次。

（4）突加规定负载----机组在空载下整定额定频率，电压为额定电压，逐渐加载至规定负载，功率因数为额定值，待运行稳定后，突减负载至空载，再从空载突加至规定负载，重复三次。

（5）瞬态频率偏差的计算公式：

负载增加（-）：δfdyn=(fd,min –fr)/ fr×100%

负载减少（+）：δfdyn=(fd,max –fr)/ fr×100%

式中：fd,min–最小瞬时下降（或下冲）频率，单位为Hz；

fd,max–最大瞬时上升（或上冲）频率，单位为Hz；

fr–额定频率，单位为Hz

测量结果应满足：

突加50%负载δfdyn≤-7%

突卸100%负载δfdyn≤+10%

频率恢复时间≤3s

8、测量稳态电压偏差

（1）机组处于热态，启动并整定机组在额定工况下稳定运行。

（2）减负载至空载，从空载逐渐加载至额定负载的25%、50%、75%、100%，再将负载按此等级由100%逐级减至空载。各级负载下的频率和功率因数均为额定值，电压不得整定。

（3）计算公式：

稳态电压偏差：对空载与额定输出之间规定的各级负载和在规定的功率因数下，在额定频率时考虑温升影响的稳态条件下偏离整定电压的最大偏差。稳态电压偏差是用额定电压的某一百分数表示的。

δUst=±（Ust,max -Ust,min）/2 Ur×100%

式中：Ust,max ----负载渐变后的最高稳态电压，对单相机组取各读数的最大值，对三相机组取三相线电压的平均值的最大值，单位V；

Ust,min ----负载渐变后的最低稳态电压，对单相机组取各读数的最小值，对三相机组取三相线电压的平均值的最小值，单位V。

测量结果应满足δUst≤±1%。

9、在额定工况下的连续运行试验

（1）要求：该试验在机组处于额定工况的条件下进行，连续运行时间常规机组为12h，包括110%额定功率1h。

（2）方法：机组在空载时运行15min后，紧接着满载运行30min。每隔15min记录一次功率、电压、电流、功率因数、频率、柴油机冷却出水温度及机油温度、环境温度、空气相对湿度、大气压力；说明：如果机组装有模块或数字显示表时，必需保证模块或数显表上的计量读数一致。

（3）结果额定运行时间内应无漏油、漏水、漏气不正常现象；水温和油温应符合产品技术条件规定。

10、自动启动和自动停机

（1）机组应该具有加热装置，以保证机组在启动和快速加载时机油温度和冷却液的温度不低于15℃。

（2）接收到自控或遥控的启动指令后，机组应能自动启动，自动启动后的输出功率应达到99%以上。

（3）机组自动启动3次失败后，应能发出启动失败信号。当设有备用机组时，程序启动系统应能自动的将启动指令传递给备用机组。

（4）机组从接到自动启动指令到向负载供电的时间不应超过3min。

（5）机组自动启动成功后，首次加载不能低于标定负载的50%。

（6）当接到自控或遥控的停机指令后，机组应能自动停机。对于与市电切换的备用机组，当电网恢复正常供电后，机组应能自动切换到市电供电，并自动停机。其停机方式和停机延迟时间应符合机组说明书上技术指标的要求。

11、自动保护

（1）超速保护

启动柴油发电机组，将其在额定转速下运地，提高转速至设定值后，机组将发出声光报警信号，并自动停机，允许模拟试验。

（2）高水温保护

机组在运行状态下，使冷却水温高于设定值后，机组将发出光报警信号，并自动停机，允许模拟试验。

（3）低油压保护

机组在运行状态下，使机油压力低于设定值后，机组将发出声光报警信号，并自动停机，允许模拟试验。

（4）过、欠电压保护

机组在运行状态下，使其输出电压高于或低于设定值后，机组将发出声光报警信号，并自动停机。

（5）过载保护

机组在额定负载的运行状态下，增加负载使其超过设定值后，机组将发出声光报警信号，并自动停机。

12、机组噪声

在距机组1m处的噪声声压平均值≤108dB(A)

13、机组振动

（1）测量设备

测振仪一个。

测量布点见下图：

 

图1 柴油发电机组测试布点

（2）测量程序

①被测机组的完整性符合出厂合格品的规定。

②启动并调整机组在空载和额定工况下进行测量。

③用测振仪测量机组沿横、纵、及垂向的振动值。

④用表记录相关数值。

测试结果应满足：发动机单振幅度＜0.72mm；发电机单振幅度＜0.32mm

 

14、机组并联运行（有要求时）

（1）手动并联：

①启动所有机组并进行空载并机；

②空载并机稳定3min后带载，各台机组应平均分配有功功率和无功功率；

③将其中一台机组分闸、停机，其他机组应平均分配该机组负荷；

④依次将剩余机组分闸、停机直到剩余1台机组，在此期间负载应平稳转移并自动均分停机机组负荷（注意在此过程中应逐步减少负载以避免机组过载）；

⑤逐步将负载减至0，将最后1台机组分闸、冷却、停机。

 

（2）自动并联：

①将所有机组至于自动状态，通过外部输入信号控制机组启动；

②所有机组启动，进行空载并联；

③运行稳定后进行机组加载，

④机组进入功率管理模式，当负载小于在线机组功率的 20％（可调调整）时，优先权最低的机组将卸载停机；同理，当负载大于在线机组功率的的 80%（可设定参数）时，经延时会自动启动未运行的优先等级高的发电机组，机组启动稳定后自动同步合闸，与在线的发电机组实现软性加载并自动负载分配。

（3）技术要求：

在整个过程中各台机组之间有功和无功功率分配偏差≤±10%，各机组间负载转移应运行平稳。

 

15、系统监控功能（有要求时）

 

发电机组系统的监控触摸屏应能显示发电机组系统的单线图和各断路器的状态、各机组运行的电气参数，并能通过触摸屏对各台机组进行启动、停机、合闸、分闸等操作。

 

四、小结

 

实施好柴油发电机组的验收工作，对于柴油发电机组的安全稳定运行、可靠供电，最大限度地发挥柴油发电组在数据中心中的作用具有重要意义。