|
СОДЕРЖАНИЕ:
Основные понятия
Принцип работы дизельгенератора
Основные компоненты дизельгенератора
Генераторы переменного тока
Двигатели, применяемые в дизельгенераторах
Исполнение дизельгенераторов
Состав дизельгенератора
Применение дизельгенераторов
Выбор мощности дизельгенератора
Режим работы дизельной электростанции
Продолжительность работы дизельной электростанции
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Дизельгенератор (дизельная электростанция) – источник электроснабжения, представляющий собой установку, преобразующую механическую энергию вращения коленвала дизельного двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию, вырабатываемую генератором переменного тока (альтернатором).
В литературе обычно для обозначения менее мощных автономных дизельных источников электроснабжения используют термин «дизельгенератор» (ДГ), для более мощных – «дизельная электростанция» (ДЭС). Также используются названия «дизельгенераторная установка» (ДГУ) и «дизель электрическая установка» (ДЭУ).
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРА (дизельной электростанции)
Энергия расширения газов, образующихся при сгорании воспламененного от сжатия топлива, в дизельном двигателе внутреннего сгорания преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленвала. Приводимый от двигателя ротор электрогенератора, вращаясь, возбуждает электро-магнитное поле, создающее индукционный переменный ток в обмотке генератора, который подается на выход – потребителю.
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРА
К основным составным частям дизельгенератора (дизельной электростанции) относятся:
дизельный двигатель с подсистемами его жизнеобеспечения (подача топлива, воздуха, охлаждение);
синхронный или асинхронный генератор переменного тока - альтернатор;
система автоматического управления, мониторинга и контроля дизель генератора;
рама (тент-каркас, кожух, контейнер) на которой крепится все оборудование, и которая может выполнять дополнительные функции (защита от воздействия внешней среды, шумопоглощение и т.д.).
ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Генераторы переменного тока, называемые также «альтернаторы», служат для преобразования механической энергии вращения в электрическую. Различают синхронные и асинхронные генераторы. Дизель генераторы могут быть однофазные или трехфазные. Выбор однофазной или трехфазной установки зависит от фазности потребителей и равномерности распределения нагрузки между ними. В трехфазных дизель генераторах перекос нагрузки между фазами обычно не должен превышать 25 %. Класс защиты генераторов обозначается двумя буквами (IР) и двумя цифрами.
«2» - защита от касания пальцами и от проникновения твердых посторонних предметов диаметром более 12 мм;
«4» - защита от касания инструментом, пальцами или проволокой диаметром более 1 мм, защита от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 1 мм;
«5» - полная защита от касания вспомогательными средствами любого типа и от проникновения пыли.
«3» - защита от струй воды, падающих под углом до 60 градусов от вертикали;
«4» - защита от струй воды, падающих под любым углом.
ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРАХ
По способу охлаждения различают двигатели:
воздушного охлаждения (применяются в дизельгенераторах малой мощности);
жидкостного охлаждения (применяемые жидкости – вода, тосол и т.п.).
По способу подачи воздуха различают двигатели:
без турбонаддува;
с турбонаддувом (турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля);
с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.
ИСПОЛНЕНИЕ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРОВ
Дизель генераторы выпускаются в разнообразных исполнениях, в соответствии со специфическими требованиями заказчиков. Наиболее часто встречаются следующие исполнения:
тропическое, северное, морское (в соответствии с климатическими условиями места эксплуатации);
стационарное или мобильное (дизель генераторы на прицепах, полуприцепах или самоходных шасси);
с шумопоглощающей решеткой (кожухом) и без.
СОСТАВ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРА (дизельной электростанции):
топливная система;
система выхлопа;
система шумоподавления;
контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА);
электрогенератор;
дизельный двигатель.
ПРИМЕНЕНИЕ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРОВ
Дизельгенераторы (дизельные электростанции) широко используются в качестве автономных источников основного или резервного электроснабжения.
Основным источником дизель генератор является в случае полного отсутствия централизованной сети энергоснабжения, а резервным – в случаях наличия централизованной сети, функционирующей со сбоями в работе. И в том и в другом случаях главная задача дизельных электростанций – обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителю.
В качестве резервного источника питания дизельгенераторы могут использоваться на промышленных предприятиях, в офисах банков, медицинских, дошкольных и школьных детских учреждениях, в торговых организациях и в складских помещениях. Это позволит избежать отключения важной дорогостоящей аппаратуры и оборудования (в том числе охранного или медицинского), продолжить функционирование соответствующих учреждений в нормальном режиме, сберечь материальные ценности (например, скоропортящиеся продукты питания в морозильниках и т.д.).
В качестве автономного основного источника питания дизельгенераторы широко применяются там, где централизованная система энергоснабжения либо полностью отсутствует (удаленные загородные дома, фермы, геологоразведочные экспедиции, вахтовые поселки и т.д.) либо расходы по ее проводке несоизмеримо выше затрат на приобретение и эксплуатацию дизель генератора (использования дизель генераторов для привода погружных насосов в поливном земледелии и т.п.).
ВЫБОР МОЩНОСТИ ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРА
Выбор мощности дизельгенератора зависит от предполагаемой нагрузки на него потребителями электроэнергии. При этом необходимо учитывать их вид: Активные нагрузки – у приборов, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д. Для определения мощности дизельгенератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех электроприборов с активным видом нагрузки и добавить около 10-20 %.
У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло, часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей.
Мерой реактивности выступает так называемый cosφ, который указывает сколько энергии преобразуется в тепло. Поэтому, чтобы подсчитать «реальное» потребление нужно мощность разделить на cosφ. Например, если на электродрели указано 600 Вт и cosφ=0.7 , это значит, что на инструмент реально будет потреблять от дизель генератора 600:0.7=857 Вт. Кроме того, каждый дизель генератор имеет собственный cosφ , который тоже нужно учитывать. Обычно он равен 0.8, то для работы вышеназванного интрумента от электростанции потребуется 857 Вт : 0.8 = 1071 Вольт Ампер.
Кроме того, необходимо принимать во внимание высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка электростанции очень кратковременна, поэтому важно, чтобы дизель генератор смог ее выдержать, не отключаясь и тем более не выходя из строя. К примеру, у погружного насоса в момент старта потребление может подскочить в 7-9 раз.
После того, как сложены мощности всех потребителей, следует позаботиться о запасе мощностей. Так как оптимальный режим работы электростанции - это работа на 80% нагрузке, для правильной работы электростанции следует создать запас мощностей 10-20%.
Для снижения расхода топлива двигателя применяется турбонаддув. Воздух в таких двигателях, прежде чем попасть в камеру сгорания, сжимается в турбокомпрессоре. Его турбина приводится в движение выхлопными газами. После сжатия воздух охлаждается воздухом или водой и поступает в камеру сгорания двигателя.
Топливная система установки включает:
расходный топливный бак;
бак резерва топлива;
запорную арматуру;
системы трубопроводов;
насосный блок;
контрольно-измерительные приборы.
Расходный топливный бак может быть интегрирован в раму электростанции. Для агрегатов, работающих в режиме резервного автоматического энергоснабжения, интегрированный расходный бак не используется, так как в любой момент уровень топлива в нем должен быть выше уровня точки входа топлива в топливный насос двигателя. В этом случае используется отдельно расположенный топливный бак. В нем уровень топлива поддерживается за счет подкачки топлива насосным блоком состоящим из ручного и электрического насосов и устройства автоматизированного контроля уровня.
Так обеспечивается надежный топливный резерв на случай аварийного автоматического запуска агрегата.
РЕЖИМ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Как правило, ДЭС работает в двух основных режимах эксплуатации:
длительный;
резервный (в случае перебоев в сети).
В соответствии с режимом работы электростанции выбирается способ управления - ручной или автоматический.
Для длительного режима эксплуатации предпочтительнее ручной режим управления. При этом следует контролировать следующие параметры:
давление масла двигателя;
число оборотов генератора;
уровень и температуру охлаждающей жидкости;
напряжение в сети.
Для автоматического резервного режима работы требуется более сложная схема управления и больший набор элементов автоматики.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Достигнуть большей продолжительности необслуживаемой работы дизель-генератора можно двумя способами: увеличивая объемы топливных расходных емкостей самих дизель-генераторов или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости по топливопроводам из емкостей-хранилищ.
Для автономных передвижных установок ввиду невозможности использования обоих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт — 8 часов). Для автономных стационарных возможна установка топливного бака большей емкости — на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища). Для резервных дизель-генераторов рекомендуемое время необслуживаемой работы — 24 часа.
Установка дополнительного оборудования для непрерывной работы электростанции в течение 150-240 часов — достаточно дорогой вариант и не всегда экономически оправдан.
|
