GB/T2820标准对柴油发电机组的规定

摘要：GB/T2820标准内容主要引用与ISO8528标准，该标准是一项关于柴油发电机组的国际标准。ISO8528标准规定了发电机组的性能和质量要求，包括设备的额定功率、轮廓尺寸、噪声水平、震动限值、排放要求、燃料消耗量等。此外，ISO8528还规定了针对柴油发电机组质量和性能的测试方法和程序，这些测试包括发电机组额定功率测试、试运行测试、气候试验和电磁兼容性测试等。

一、ISO 8528标准回顾

      柴油发电机组国家标准GB/T2820族都是从ISO 8528族转化过来的，ISO 8528族标准的技术更新和升版一般都早于国标升版4-5年，为更快接触国际新技术及其应用，必须全程跟进ISO 8528标准的每一个更新。国家标准GB/T 2820标准族是柴油发电机组的基本标准，引领着柴油发电机组的技术进步和产品安全，必须遵照执行。同时，还应关注等同采用的ISO 8528族标准的技术更新，在产品设计和应用中采用和再创新，使我国柴油发电机组技术和国际先进技术保持同步。

（1）1993年，ISO发布了第1版往复式内燃机驱动的交流发电机组系列标准。

（2）1997年我们把IS08528-1~IS08528-6这6个标准转化为国家标准GB/T 2820.1～GB/T 2820.6。这为第一版标准。

（3）2005年，ISO发布了第2版往复式内燃机驱动的交流发电机组系列标准。

（4）2009年，我们把ISO 8528-1～ISO8528-6这6个标准转化为国家标准GB/T 2820.1～GB/T 2820.6。这为第二版标准。

（5）国标GB/T 2820等同（IDT）采用ISO8528标准。

（6）2013年，ISO8528-5率先进行了更新，2018年，ISO8528-1也进行了更新，这为第三版标准。

二、ISO 8528-5：2013的重要更新

      新版ISO 8528-5：2013与上一版本ISO 8528-5：2005对比，有几个方面做了重要更新。

      首先，燃气发动机的特性及操作限值首次被提及，在第九章9.4负载接受和第16章性能等级及运行限值中有专项规定。第二，在第九章影响发电机组性能的因素的附图1，作为标定功率下平均有效压力P_me函数的较大可能突加功率的指导值（四冲程发动机），增加了4冲程发动机气缸平均有效压力在1800 kPa以上的突加功率第4级和第5级的指导值。

      详细的更新内容见以下描述：

1、对燃气机的描述

      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]

      负载接受（9.4）

      由于不同的燃烧现象，燃气发动机的响应特性与柴油机的响应特性有很大的不同。动态加载程序应由客户和制造商双方协商决定（新增内容）。

      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 .

      关于燃气发动机操作限值的建议（16.2）

      燃气发电机组的性能应由制造商和客户之间的协议规定。该协议应考虑燃气甲烷数和较低的热值对瞬态性能的影响。它还应考虑环境条件的影响（新增内容）。

      这两项增加阐述了燃气机与柴油机相比，由于使用的燃料不同，其加载动态响应特性也不相同，同时，使用不同气体的甲烷数和热值也不相同，对瞬态性能也造成影响。往复式燃气发动机驱动的交流发电机组近几年呈快速发展态势，但其动态性能还有很多不确定因素，目前动态加载程序和瞬态性能这些都要由制造商和用户之间的协议规定。

2、基于发动机气缸平均有效压力增加分级突加负载指导值的更新

      1993版的ISO 2820-5首次对4冲程发动机作为标定功率下平均有效压力P_me函数的较大可能突加功率的指导值给出图解见图5，该图在2005年标准修订时没有更新。

      但是从1993年第一版发布到2013年标准修订，这期间发动机增压技术提升很快，发动机的气缸平均有效压力P_me也提升到2800 kPa左右，表2为目前发电功率在2000 kW级别的部分品牌发动机气缸平均有效压力 P_me 的数据表。

表 2    发电功率 2000 kW 级别的部分品牌发动机气缸平均有效压力 P_me

      从表2中数据看，2000kW级别的各品牌发动机P.数值都在1800kPa以上，较高的已超过2800kPa。对P超过1800 kPa的发电机组如何分级加载，2013版标准给出了新的分级加载建议。见图6。

      对P.数值在2800 kPa左右的发电机组分级加载必须分5个功率级加载，第一级加载功率在标定功率的30%左右，第2级加载在标定功率的50%左右，第3级加载在标定功率的65%左右，第4级加载在标定功率的80%左右，第5级加载到100%标定功率。

      任何不按标准建议超功率范围突加负载都会影响到机组的瞬态性能指标，同时用户应该意识到，如果没有满足任何与功率输出有关的条件，发电机组的寿命就会降低。

三、ISO 8528-1：2018的重要更新

1、概述

      这第三版取消并取代了第二版（IS08528-1：2005），该版本已经在技术上进行了修订。与上一版相比，主要变化如下：

—基本功率等级中的10%过载功率已被重新引入。

一新的功率等级：DCP和MAX已被引入；

      在IS08528系列中的所有部件的列表可在IS0网站上找到。

2、 基本功率等级中10%的过载功率已被重新引入

      新版ISO 8528-1对基本功率（PRP）的描述：

      基本功率的定义是在商定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，发电机组每年运行时间不受限制地为可变负载持续供电的最大功率（见图2）。

      除发动机制造商另有协议外，运行24小时以上的允许平均功率输出Ppp不得超过PRP的70%。在暂态负荷条件下和突然施加负荷时，需要提供额外电能。这种附加功率通常是发电机组额定功率的10%。

      除非另有说明，并考虑到现场运行状况（参照制造商数据表），在运行12小时时间内，10%的过载功率可在有或无中断的情况下允许持续一小时。

      当要求允许的大于规定值时，应使用持续功率（COP）。

      在确定一个可变功率序列的实际平均功率输出Ppa（见图2）时，小于PRP30%的功率应视为30%，停顿时间不应计算在内。

      从图2基本功率PRP图解上看，图形标识和国标GB/T 2820.1-2009图12基本功率（PRP）图解没有什么不同，但文字说明“在暂态负荷条件下和突然施加负荷时，需要提供额外的电能。这种附加功率通常是发电机组额定功率的10%。”这个解释恢复了第一版即IS08528-1：1995对附加10%调速功率的要求，故新版标准说“基本功率等级中10%的过载功率已被重新引入。”

      对于这个10%的过载功率，新版标准还特别强调：“除非另有说明，并考虑到现场运行状况（参照制造商数据表），在运行12小时时间内，10%的过载功率可在有或无中断的情况下允许持续一小时。”这一提法和目前行业内普遍实行的基本功率每工作12小时可允许1h 10%过载工作的实际情况相吻合，也算是给行业惯例一个正名。

3、引入数据中心功率Data centre power（DCP）

      从标准的第二版即IS08528-1：2005对应GB/T2820.1-2009发布到现在的十几年时间里，全球数据中心进入迅猛发展时期。作为数据中心主要备用电源的柴油发电机组，其功率等级对应一直存在争议。对于数据中心动辄几兆瓦到几十兆瓦的备用电源容量，正确选用备用柴油柴油发电机组的功率等级，对保证数据中心的安全运行和设备配置的较佳经济性至关重要。一个新的功率概念呼之即出。新版ISO 8528-1引入了新的功率等级：数据中心功率Data centre power（DCP）。

      数据中心功率被定义为发电机组在提供可变或恒定电力负荷时以及在无限制运行时间内能够提供的最大功率。根据供应地点和可靠市电的供应情况，发电机组制造商有责任确定他能够提供何种功率水平来满足这一要求，包括硬件或软件或维修计划的调整。

注意：发动机驱动的交流发电机组是数据中心的可靠备用电源。不允许在持续加载时与市电并网。

      对应以上要求，无限制运行时间的恒定负载和可变负载分别选用持续功率（COP）和基本功率（PRP）。

      在数据中心实际运行实践中，很多用户提出了配置恒定负载限时运行的备用柴油发电机组的要求。在每年限时运行时间在500 h以内，能在12 h或24 h时间段内持续满功率运行，其运行工况和国标规定的四个功率等级都对不上，这就需要柴油发电机组厂商对发电机组标定功率进行修正，包括硬件或软件或维修计划的调整。

4、引入小功率发电机组的最大功率的概念

      新版标准对“小功率发电机组的最大功率（较大值）”做了如下规定：

      某些电器在启动时所需的功率比实际运行功率要高。最大功率允许满足这一需要。小功率发电机组的最大功率被定义为通过将发电机组能够在至少5分钟输出的电流和电压相乘而得出的功率。规定的输出电压应在额定电压的±10%以内，规定的输出频率应在额定频率的±8%以内。功率额定值（COP）和最大功率（MAX）之间的较小比率应该是P.d/P≥0.75

      按照最大功率定义，发电机组能够在至少5分钟输出的电流和电压相乘而得出的功率。规定的输出电压应在额定电压的±10%以内，规定的输出频率应在额定频率的±8%以内。这个最大功率出现在基本功率在暂态负荷条件下和突然施加负荷时，需要提供额外的电能。这种附加功率通常是发电机组额定功率的10%。也就是基本功率加上10%附加功率就是发电机组的最大功率P。按照这个比例关系，PRP≤1.2COP。

四、ISO 8528-8：2016的技术修订

      ISO 8528-8：2016版在1995版的基础上做了重要调整，下面几个部分是修订的内容：

1、 剥离了安全要求

      在标准第一章节“范围”里明确规定：“ISO8528的这一部分涉及设计和测试的特殊要求，除了ISO 8528-1、IS08528-2、ISO 8528-3、IS08528-4、ISO 8528-5和ISO 8528-6所规定的定义和要求外，还应遵守这些要求。IS08528的这一部分不涉及安全要求，为了不对用户构成伤害，应遵照ISO 8528-13规定。”

      新版标准把涉及安全及安全防护的内容剥离，这一部份内容并入ISO 8528族较新制定的“ISO8528-13：2016安全性”标准。原标准第6章“安全要求和试验”修订为“机械和电气设计（要求和试验）"，剥离了机械强度、机械稳定性、机械安全性、对高温件的防护、防火措施、电击防护等内容。

2、增加了最大功率的定义

      第3章节“术语和定义”增加了最大功率的定义：

      最大功率在电压和频率限制范围内，发电机组能够提供至少5分钟的电流和电压相乘而得到的最大功率。

注1：规定的输出电压应在额定电压的±10%以内，规定的输出频率应在额定频率的±8%以内。

注2：保护装置在5分钟内不得启动，过载条件应符合6.4的要求。功率额定值（COP）与最大功率（MAX）之间的较小比值应为：Prated/Pmax ≥0.75”

      这个功率比例量化对小功率发电机组功率标定提供了依据。

      最大功率定义为小功率发电机组定额和性能的概念，这一部分描述在ISO 8528-1《往复式内燃机驱动的交流发电机组用途、定额和性能》2018年修订时已做认可和汇总加入。（见3.3.4条）

3、取消了老版标准第八章节“标志”和第九章节“使用说明书-安全指南”两部分

      在标志方面，ISO 8528-5已经做了规定，小功率发电机组在这一部分没有特殊要求，故不做重复要求。

      安全指南部分由于本部分已经不包含安全要求，故不做规定。这一部分内容作为IS08528-13的附录。见“附录C，说明书-非专业人员用小功率发电机组的安全指南"，有更具体的要求。

四、 ISO 8528-13:2016标准说明

1、概述

      ISO 8528-13:2016“往复式内燃机驱动的交流

      发电机组第13部分安全性”是ISO 8528族最后一个标准。该标准目前尚未转化为国家标准。

      IS08528-13:2016标准中大量引用欧盟标准

      EN12601:2001“机械电气系统安全要求”和国际电工组织IEC 60204-1:2005“机械电气安全.机械电气设备第1部分通用技术条件"标准的内容。可以说ISO 8528-13:2016标准是EN 12601:2001和IEC 60204-1:2005针对往复式内燃机驱动的交流发电机组的安全性的升级版。

      欧盟标准EN 12601:2001“机械电气系统安全要求"已转化为国家标准GB/T 21428-2008“往复式内燃机驱动的交流发电机组安全性"。

      国际电工组织IEC 60204-1:2005标准已转化为同名标准GB/T5226.1-2008“机械电气安全.机械电气设备第1部分通用技术条件"。

2、正文修改

（1）ISO 8528-13的这一部分涉及测试和安全设计的特殊要求，除了IS08528-1、IS08528-2、IS08528-3、IS08528-4、IS08528-5和ISO 8528-6中的定义和要求外，还应遵守这些要求。它规定了安全要求，以保护用户免受危险。

（2）把原IS08528-8:1995“往复式内燃机驱动的交流发电机组第8部分对小功率发电机组的要求和试验”标准中涉及安全要求部分的内容收纳进来。本标准框架和内容与EN 12601:2001基本相同。在第6章节增加了对小功率发电机组机械强度和防范机械风险等安全性的要求。

（3）EN 12601标准“附录A危险清单”在本标准中也作为附录A整体录入。

（4）IEC 60204-1在发电机组上的应用作为附录B录入，把EC 60204-1的要求和ISO 8528-13条款逐条对照，说明是采用还是不适用还是修改采用。

（5）把原IS08528-8:1995标准第9章节"使用说明书-安全指南”内容放进附录C“说明书-非专业人员用小功率发电机组的安全指南附加要求"。

（6）本标准对涉及柴油发电机组安全性的各相关要素都有详细描述，提出安全要求和检验方法，具有很强的可操作性。