卡特彼勒
燃气发电机组介绍
信昌机器动力系统部
创建于1863年，总部位于美国依利诺斯州
是世界上最大的土方工程机械和建筑机械的生产商
是全球最大（千瓦计）的往复式发动机生产商
是全球高品质柴油发动机和柴油发电机组的首席供应商
近年的年销售额超过300亿美金，世界500强企业之一
全球拥有70，000多名员工，200多家代理商，1700个代理分支机构，21个零件配送中心
在全球23个国家拥有115个工厂；总计有300多种产品销往200多个国家和地区
CAT发动机的生产能力和耐用性久经考验
ACERT技术发动机可以满足欧II，美国环境保护署（EPA），国际海事组织（IMO）等组织严格的排放要求
柴油发电机组是行业内唯一从发动机、发电机、控制系统及所有部件均由卡特彼勒公司一家厂家统一设计、质
量控制、测试及保用，是目前全球最优的发电机组产品之一
产品的设计和生产符合ISO9001和QS9000质量认证，满足或优越于下列规范和标准：
美国标准：AS1359、AS2789、ABGSM TM3
英国标准：BS4999、BS5000、BS5514
西德工业化标准：DIN6271、DIN6280、EGSA101P、JEM1359、 IEC34/1
国际标准化组织标准：ISO 3046/1, ISO / DIS8528、
美国全国电气制造商协会标准：NEMA、MG1-22
一. 卡特彼勒公司介绍
卡特彼勒公司介绍
卡特彼勒燃气发电机组的历史
• 卡特彼勒1947年开始研制生产燃气内燃机，有超
过60年的发展历史。
• 现有G3600、G3500、G3400、G3300系列40多种
机型产品，功率范围覆盖80kw-3000kw。
• 超过33000台燃气内燃机在世界各地稳定运行。
• 利用了多项成熟可靠的技术，使产品保持了技术
先进性和可靠性
二. 信昌机器工程有限公司简介（1）
1928年 成立于上海
1946年 公司迁至香港
1962年 被卡特彼勒委任为在香港及澳门地区的总代理
1972年 成为森那美集团（Simedarby Group）附属机构
1982年 被卡特彼勒委任为广东、广西及海南省总代理；同年在广州设立办事处
1994年 通过ISO9000质量管理认证
1995年 遷往元朗現址（占地16751平方米）
1997年 在广东省顺德市成立顺德信昌机器工程有限公司，现称为佛山市顺德区信昌机器工程有限公司，
厂房占地面积15075平方米
1999年 被卡特彼勒委任为福建、江西及湖南省总代理；同年在厦门成立厦门森那美信昌机器工程有限公
司
二.信昌机器工程有限公司简介（2）
2001年 信昌机器在广州市设立零件保税仓
2002年 信昌机器通过OHSAS18001职业安全健康认证
2002年 被卡特彼勒委任为新疆地区总代理；至此，信昌机器服务区域包括广东、广西、福建、江西、
湖南、海南、新疆和香港，澳门两特别行政区一区域超过260万平方公里
2005年3月佛山市顺德区信昌机器工程有限公司通过ISO9001 质量管理和OHSAS18001职业安全健康认证
（挪威船级社-DNV）
2005年 通过F&IU安全管理系统评审
2006年 成立厦门信昌重机设备有限公司
成立厦门信昌重机设备有限公司东莞分公司
我们将凭倚中国最资深的卡特彼勒独立代理商身份，努力成为您购买动力设备产品及服务支持的首选及
优势供应商
二.信昌机器工程有限公司简介（3）
信昌机器在中国的代理区域
二.信昌机器工程有限公司简介（4）
信昌机器组织结构图
信昌机器
动力系统部 工程机械部 售后服务部
石油系统
工业动力及车用发动机系统
船舶动力系统
电力系统
三、燃气内燃机技术特点
• 1、发电效率高：
发电效率在33%——41%左右，若采用热电冷联
供效率可达到80%以上
• 2、对气源要求低：
对气源进气压力（中、低压）、进气温度要求低，
热值范围广。
三、燃气内燃机技术特点
• 3、使用功率范围宽广
功率范围覆盖80kw-3480kw，可以单机运行也可
以多台机组并机、并网运行，建站灵活。
• 4、环境温度、海拔高度适应范围广。
在环境温度40℃，海拔500米条件下，机组
额定功率不折损，可以100%输出。
三、燃气内燃机技术特点
• 5、投资成本低，投资回收期快
相对于燃气内燃机，其他燃气发电设备如燃气轮
机、微轮机、燃料电池等，投资成本要比燃气内
燃机高得多。
• 6、安全可靠：机组具有发动机保护和电力
保护等多种保护措施。
三、燃气内燃机技术特点
7、机组操作方便，启动停车迅速，维护简单。
机组可机旁操作或在中央集中控制室操作;启动需时0-
30S,停机需时0-5MIN。
• 8、结构紧凑，重量轻体积小，安装运输方便。
三、燃气内燃机技术特点
• 9、技术先进、成熟，性能稳定
多年的生产研发经验，超过33000台的CAT燃气内
燃机服务于世界各地，历经市场验证的稳定性能，
值得客户信赖。
• 10、主要部件与柴油发电机相同,但热负荷
低,故使用寿命更长，可达20年以上。
四、燃气内燃机与其他发电设备的比较
燃气内燃机 微型燃气轮机 燃气轮机 燃料电池
容量（kW） 20-5000 30-1000 1000-50000 10-2000
发电效率(%) 22-40 18-27 22-36 30-63
综合效率(%) 70-90 50-70 50-70 60-80
燃料 燃气 燃气 天然气 燃气
启动时间 10s 60s 6min---1hr 3hrs—2days
燃料供应压力 低压 或中压 中压 中压 中低压
噪音 中高 中 中 低
检修时间(kh) 24-60 5-40 30-50 10-40
整机成本 低 高 高 高
运行方式 孤岛运行或并网
运行
孤岛运行需加配黑启动
尺寸 L5463*W1736*
H1862（G3516
770kw）
L9100*W2400*H2900(C8
00 800kw)
标准环境温度及
其影响
25°C，高于40
°C时每升高10
°C功率下降4%
15 °C，每升高1 °C功率
下降1%, 35 °C时功率
折损约15%以上
电力成本比较
先进往复发动机系统先进往复发动机系统
贫氧燃烧贫氧燃烧
稀薄燃烧稀薄燃烧
柴油机柴油机//SCRSCR
小型透平小型透平
微透平微透平
高级透平高级透平
燃料电池燃料电池
高级燃料电池高级燃料电池
风力风力
五、陆丰13-2项目
燃气发电机组项目基础知识
第一节 系统结构说明
• 油田伴生气发电项目的总体系统结构分为以下
几部分：
1) 储气罐
2) 气体的前处理设备
3) 燃气发电机组
4) 配电并网及监控系统
5) 溴化锂空调（若做热电联产时才需要）
1) 储气罐
• 作用1:提供稳定的气体供应,缓冲短时间停气
时,机组停机的影响
• 作用2:在产气量很小时,可储存到足够的气量
时,再运行燃气发电机组.
:注:储气罐由用户自行提供,我司可提供技术支持
2) 气体的前处理设备
目的：去除燃气中的有害
杂质，控制燃气品质，
使燃气达到使用要求。
注：前处理设备由专业前处理厂家提供
CAT G3500系列燃气机要求燃气满足以下条件：
• 1）硫化氢的含量 <57mg/MJ
• 2）氯离子的含量 <19mg/MJ
• 3）油份的含量 <
• 4）颗粒物的含量 <
• 5）硅化物的含量 <
• 6）氨气的含量 <
• 7）温度 10——60℃
• 8）水分 不能含水分
• 9）相对湿度 <80%
• 10）压力 241——276KPa
• 11）高于露点温度2--3℃，信昌建议为高于露点8--10 ℃
• 12）燃气进气压力波动范围+/..
燃气发电机组选型需要确定的因素
• 1）燃气的成分特性
• 2）压缩比
• 3）发电机组功率和最低连续运行负荷
• 4）现场使用环境
• 5）机组具体配置要求
• 6) 客户使用要求
机组选型前先了解几个重要名词
• 1)甲烷数
• 2)压缩比
• 3)爆震
• 4)热值
1)甲烷数
• 甲烷数：测量燃料对非控制燃烧（爆震）的抵抗
能力,是衡量气体性能的指标
• 在上世纪60年代以前一直使用辛烷值来衡量燃气
的性能，但因为辛烷值不能很好的反映气体的抗
爆震能力。
• 60年代后开始使用甲烷数来衡量燃气的性能。
1)甲烷数，Methane Number,简称（MN)
–甲烷含量不等于甲烷数,高甲烷含量不一定甲烷数
高
–经验方式是对气体进行采样，和甲烷和氢气比较
(甲烷 = 100, 氢气 = 0)
–高甲烷值表明抗爆震能力强
–缓慢燃烧的气体 (低热值气体), 甲烷值会超过
100
–卡特彼勒燃气机不能使用甲烷数小于30的气体
2)压缩比
• 不同的气体能够使用不同的极限压缩比。
下表列出了各个气体的极限压缩比。
• 低甲烷数气体使用高压缩比发动机将产生
严重爆震,以致不能使用。
• 低压缩比
– 适合低甲烷值气体
– 更大的甲烷数范围
• 高压缩比
– 适合高甲烷值气体
– 更好的效率
Low High
甲烷数与压缩比的对应关系
什么是爆震？
正常燃烧过程
点火中心
火焰前端
“尾气”
爆震
压力急速升高
气缸内压力
气缸压力极限
燃气发动机
负载
气
缸
压
力
气缸内压力
气缸压力极限
燃气发动机
气
缸
压
力
爆震
爆震造成的影响End gas
uncontrolled
“explosions”
(detonation) erode
piston surface
Piston fragments
welded to piston
surface
Skirt area scuffed
from eroded piston
material
Piston bowl not
effected by
detonation
Excessive heat
and pressure
damage ring in
ring land
什么叫热值？
• 燃料“含有”能量的测量
– 高热值 (HHV) – 燃料中总的热值
– 低热值 (LHV) – 燃料中有用的热值
– HHV = LHV + （水）汽化所需要的热值
CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2
Water Vapor
Steam
热值有什么用？
燃烧过程中，燃料和一定量氧气燃烧释放出总热量
• 燃气公司以高热值(HHV)销售燃料 (总热值)
• 燃气发动机从低热值产生出动力 …
–燃气发动机采用燃料的低热值
–低热值用于发动机的性能，比如燃料消耗量和
功率
第二节 陆丰13-2平台
燃气发电机组的选型
1、燃气的成分特性
燃料气体间成分差异很大，了解燃料气体
的特点是燃气发动机应用成功的关键因素，
为确保发动机能正常运转
气体成分分析是选型非常必要的步骤
气体成分分析主要需要确定以下几点
–热值
–甲烷数
–燃料中杂质
用户提供的燃气组分
油田气组分
Component Mole Percent %
H2S 0
CO2
N2
C1
C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
将用户气体成分MOL值输入到
CAT甲烷数计算程序中，可得到如下结果：
Low High
甲烷数与压缩比的对应关系
• 陆丰13-2项目的气体成分分析结果:
• A)甲烷数为47;
• B)根据甲烷数与压缩比的关系,
• 此项目应选用低压缩比(8:1)的发动机。
• C)低热值为 937 btu/ft3
2、发电机组功率和最低运行负荷
• 发电机组功率的确定主要考虑以下几个方面：
• 1) 供气量的大小
• 2) 最低运行负荷
根据用户的气量和气体的低热值,计算出用户气体的可发电功率:
年份 气量(万M3/天) 总燃烧能量(MJ) 发电机组功率KW
2011 140068
2012 342798
2013 283822
2014 162184
2015 103208
2016 77406
2017 51604
2018 33174
2019 18430
2020 11058
2021 7372
2022 3686
2023 3686
• 根据用户各年气量及可发电功率表看出：
• 最大可发电量：1190kw（2012年）
• 最小可发电量：12kw （2023年）
• 其中2011年-2017年（最高1190kw,最小
180kw),这7 年内燃气发电利用价值比较高。
最低运行负荷
• 由于燃气发动机不能在超低负载下不限时
运行，所以必须考虑用户的最低负荷。
• 卡特彼勒燃气发动机可以在额定功率的
50%-100%的范围内不限时运行。
下表列出了不同发动机的低负荷运行时间表
低负荷使用极限时间
负载率 自然吸气发动机(Hr) 增压发动机（Hr）
低怠速 1 1
高怠速 2 4
10% 4 8
20% 8 24
30% 12 100
40% 24 750
50% 50 750+
60% 100 750+
70% 750 750+
80% 750+ 750+
90% 750+ 750+
100% 750+ 750+
从发动机的低负荷运行时间表可以看出：
• 发电机组的单机功率越小越好，越能适应气
量的巨大变化。但是发动机的功率越小其并
机所需的并机系统就越贵,所占用的场地面积
越大，考虑到用户的实际气量变化情况和可
用场地面积,我们建议选用两台发电机组。
陆丰13-2项目的发电机组功率的分析结果:
• 根据陆丰13-2项目各年份气量、可发电量、最低负载情况，
气体成分等要求，建议选用以下两机型：
• 发电机组型号：G3516
• 额定功率：770KW
• 压缩比：8：1
• 额定转速：1200rpm
• 额定电压：480V
• 额定频率：60
• 额定功率因数：
• 发电机组型号：G3508
• 额定功率：360KW
• 压缩比：8：1
• 额定转速：1200rpm
• 额定电压：480V
• 额定频率：60
• 额定功率因数：
3、现场条件的分析
• 1)海拔和温度对功率的折损
• 2)燃料成分对功率的折损
海拔和温度对功率的折损
• 发动机的功率标定是在标准状态下标定的，
发动机的功率会因海拔、环境温度的变化
而发生功率折损。
• 不同的发动机对应不同的环境其功率折损
不同。
G3516环境温度及海拔高度降功系数功率表
燃料成分对功率的折损
• G3516 (770kw) 燃料成分降功系数表
• 基于甲烷数（抗爆震能力）
G3508(360kw) 燃料成分降功系数表
基于甲烷数（抗爆震能力）
G3516的发电机组功率折损的分析结果:
• A)环境温度（小于50℃），功率无折损
• B)海拔高度（小于750米），功率无折损
• C)燃料成分（甲烷数大于45），功率无折损
4、冷却系统的选择
• 机组的冷却水系统中分为两个独立的冷却
系统：
1) 水套水冷却系统
2) 中冷器冷却系统
水套水冷却系统
• 水套水冷却系统可选用热交
换器、冷却塔、散热水箱等
方式冷却，
• 出于客户对燃气发电设备一
体化程度要高，方便以后搬
迁使用的考虑
• 建议客户选择远置闭式散热
水箱，并安装于集装箱顶。
中冷器冷却系统
• 冷却水的进口温度可选54℃、43℃或32℃
• 在广东地区,由于常年温度较高,我们建议选
用54℃后冷却器。
5、防音式集装箱
• 防音式集装箱外壳方便客户安装与搬迁。
• 可以做到防音水平箱外１米，85db或以下
（按客户要求）。
６、并网柜
• 出于客户对燃气发电设备一体化程度要高，
方便以后搬迁使用的考虑
• 建议将并网柜做到集装箱内，以后搬迁使
用时不需要重新接线。
G3516防音集装箱示意图
防音集装箱实物图
防音集装箱实物图
7、陆丰13-2燃气发电机组方案
根据上述各项分析结果,建议选用以下方案：
1）选用一大一小两台Cat 燃气发电机组：
a)一台Cat G3516 (770kw) 压缩比：8：1
b)一台Cat G3508 (360kw) 压缩比：8：1
2）机组使用防音型集装箱外壳；
3）使用远置散热水箱，安装于集装箱顶部；
4）并网柜安装于集装箱内。
G3516 技术参数要求
• 燃气发电机组型号：G3516
• 额定功率：770KW
• 压缩比: 8:1
• 额定转速：1200rpm
• 额定电压：480V
• 额定频率：60
• 额定功率因数：
• 燃气耗气量：
• 发动机效率：%
• 外型尺寸 (lxWxh) :
• 机组总质量: 约14吨
• 中冷器温度:54℃
G3508 技术参数要求
• 燃气发电机组型号：G3508
• 额定功率：360KW
• 压缩比: 8:1
• 额定转速：1200rpm
• 额定电压：480V
• 额定频率：60
• 额定功率因数：
• 燃气耗气量：
• 发动机效率：%
• 外型尺寸 (lxWxh) :
• 机组总质量: 约10吨
• 中冷器温度:54℃
8、陆丰13-2项目选型方案小结
• 至此,该工程的所需设备已全部确定
1）前处理设备(由专业厂家提供，我司提供技术支持)
2）燃气发电机组两台
a)G3516(770kw) CR=8:1
b)G3508(360kw) CR=8:1
3）防音式集装箱
4）并网柜（安装于集装箱内）
5）远置散热水箱（安装于集装箱顶）
6）储气罐(由专业厂家提供，我司提供技术支持)
使用方案
年份 气量(万
M3/天)
总燃烧能量
(MJ)
可发电功率
（KW）
投入使用的机组
2011 140068 G3516(770kw)
2012 342798 G3516(770kw) & G3508(360kw)
2013 283822 G3516(770kw) & G3508(360kw)
2014 162184 G3516(770kw)
2015 103208 G3508(360kw) or G3516(770kw)
2016 77406 G3508(360kw)
2017 51604 G3508(360kw)
2018 33174 间歇使用
2019 18430 间歇使用
2020 11058 间歇使用
2021 7372 间歇使用
2022 3686 间歇使用
2023 3686 间歇使用
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• 1）大、小机型搭配，可灵活应对各年份气量的变化
气量大时，能充分利用燃气发电，不造成浪费，增加
收益。
气量少时，又保证了燃气发电机能在合适的负载下稳
定工作。增加了设备的使用寿命，减少了机组超低负
荷连续运转时的维护工作。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ２）770kw 和360kw两个功率相差50%,
这种配搭可以最大限度地适应客户气量的
变化，并满足机组需要50%以上负载才能
不限时稳定工作的要求。
当产气量可发电量在180kw-1130kw范围时，
机组可灵活配搭，稳定工作。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ３）G3516\G3508都是 相同系列的机组
• 其零部件互换性很强，大部分零件如活塞、
活塞环、连杆、轴承等部件都是通用的、
减低了客户零部件储存成本。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ４）选择低压缩比的机组
能适应范围更广的气体，以后机组需要搬
到其他平台上应用，适应性将更强。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ５）选用集装箱式机房，
可以减少机房建设成本，最大限度节省平
台空间，布置更加灵活，并且搬运的灵活
性更强，方便日后搬到其他平台使用。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ６）选择分离式散热水箱并安装在集装箱
机房的顶部，
• 既可以节省占地空间，又方便以后整体搬
迁到其他平台使用，对平台配套设施的依
赖程度降到最低，一体化程度高。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ７）若将并网柜做到集装箱内，
• 以后整体搬迁使用将更方便，免除大量电
缆需要拆装的麻烦。一体化程度高。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• ８）在现场环境温度和海拔条件下，功率
不折损
• ９）投资成本低，收益快，成本回收期限
短。
9、陆丰13-2项目选型方案的优点
• １０）卡特燃气机与柴油机的大部分结构
是相同的，操作人员容易学习掌握。
１１）Cat发电机组零配件可得性高
