Дизель-генераторные установки

Принцип работы и особенности дизель-генератора

При сжатии в дизельном двигателе топлива происходит возгорание последнего и энергия расширения воспламененных газов преобразуется в механическую энергию путем кривошипно-шатунного механизма, который вращает ротор электрогенератора. При работе ротор создает в статоре электромагнитное поле, которое преобразуется на выходе к потребителю из индукционного тока в переменный.

Основные части дизель-генератора:

• дизельный двигатель с системами бесперебойной работы: охлаждения, подачи воздуха и топлива;
• генератор (альтернатор) для производства переменного тока: асинхронный или синхронный;
• станина (рама) с креплениями для дизельного двигателя и генератора с защитными устройствами;
• автоматическая система контроля и управления дизельным генератором.

Двигатели для дизель-генераторов:

• с турбонаддувом, служащим для нагнетания воздуха в дизельный двигатель, используя выхлопные газы;
• с турбонаддувом, снабженным устройством для охлаждения нагнетаемого в двигатель воздуха;
• без турбонаддува.

Генераторы переменного тока

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Генераторы бывают асинхронные и синхронные. Дизельные генераторы различают на трехфазные и однофазные, при выборе потребители руководствуются распределением нагрузки или требуемой фазности. В трехфазных дизель-генераторах распределение нагрузки, обычно устанавливается на уровне 25%. Генераторы имеют буквенное и числовое значение, где

Первая цифра означает:

• "2" - защита от прикосновения рукой и проникновение внутрь посторонних предметов диаметром от 12 мм;
• "4" - защита от прикосновения проволокой диаметром более 1 мм, инструментом, рукой, а также от проникновения твердых частиц диаметром более 1 мм;
• "5" - защита от любого прикосновения и проникновения различных веществ, в том числе и пыли.

Вторая цифра означает:

• "3" - защита от проникновения воды, падающей по вертикали под углом до 60 градусов;
• "4" - защита от проникновения воды, падающей под любым углом.

Виды дизель-генераторов

В соответствии с условиями, в которых будут эксплуатироваться дизель-электростанции, и требованиями заказчика дизель-генераторы различаются на следующие виды:

• шумопоглощающее исполнение;
• мобильное исполнение на базе полуприцепов, прицепов или самоходных шасси;
• стационарное исполнение;
• климатическое исполнение (северное, морское и тропическое).

Устройство дизель-генератора (дизельной электростанции):

• дизельный двигатель;
• топливная система;
• система шумоподавления;
• система выхлопа;
• электрогенератор;
• приборы системы контроля и автоматики (КИПиА);

Современные дизельные двигатели в дизельных электростанциях обычно оснащены турбонаддувом, который снижает расход топлива и повышает мощность двигателя. В камеру сгорания топлива воздух в таких дизельных двигателях нагнетается турбокомпрессором, который приводит в движение выхлопные газы самого двигателя. В зависимости от модификации дизельные двигатели с турбонаддувом могут комплектоваться системой охлаждения (воздушная, водяная) нагнетаемого турбокомпрессором воздуха.

Топливная система дизельного двигателя:

• основной топливный бак;
• резервный топливный бак;
• система насосов топлива;
• система фильтрации топлива;
• топливопроводы;
• приборы контроля и учета.

Основной топливный бак устанавливает на той же станине, что и электростанция. Для дизельных генераторов, служащих источником резервного или аварийного электропитания, основной топливный бак устанавливается отдельно и выше уровня точки подачи топлива в дизельный двигатель. В таких случаях топливо подается в двигатель с помощью дополнительного топливного насоса.

Режимы работы дизель-генераторной установки

Дизельные электростанции работают в двух режимах: резервном в случаи перебоев с электроснабжении и длительном. Выбор управления дизель-генератором зависит от его режима работы и может быть автоматическим или ручным, последний выбирают при длительной (постоянной) работе дизельной электростанции. При этом режиме необходим постоянный контроль давления масла в дизельном двигателе; температуры и уровня охлаждающей жидкости; числа оборотов генератора; и напряжения в электросети.

При резервном автоматическом режиме работы дизель-генераторной установки требуются дополнительные сложные системы контроля и управления электростанцией.

Продолжительность работы дизель-генераторной установки

Увеличение срока необслуживаемой бесперебойной работы дизельной электростанции достигается двумя способами: организация бесперебойной подачи топлива, масла и охлаждающей жидкости из хранилищ или же увеличение основных топливных и масляных баков дизельного двигателя.

Для передвижных дизель-генераторных установок продолжительность работы без обслуживания составляет от 4 до 8 часов. Автономные стационарные и резервные дизельные электростанции способны работать без дополнительного обслуживания до 24 часов. В случае, если мощность установки превышает 60 кВт, то автоматическая подача топлива в дизельный двигатель осуществляется из внешних резервуаров.

Для более длительной бесперебойной необслуживаемой работе дизель-генераторной установки потребуется установка дорогостоящего дополнительного оборудования, эффект от использования которого не всегда экономически оправдан.

Выбор мощности дизель-электрической установки

При выборе дизель-генератора следует учитывать нагрузку на него всеми потребителями электроэнергии в сети. Так называемую активную нагрузку дают все бытовые приборы, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую: обогреватели, электроплиты, утюги и т.п. Для определения мощности дизельного генератора в данном случае просто суммируется мощность всех вышеперечисленных электрических приборов плюс 10-20% от общей мощности потребления.

Если электроэнергия преобразуется не только в тепло, а и расходуется по другому назначению, то таких потребителей называют реактивными. Определяющей реактивность переменной принято считать cos?, которая показывает, сколько электрической энергии преобразуется в тепловую. При подсчете реального потребления электроэнергии, мощность делят на переменную cos?.

При расчете мощности дизельной электрической установки следует принимать во внимание пусковые токи. Все электродвигатели в момент включения потребляют в несколько раз больше энергии, чем при постоянной работе. Например, потребление электроэнергии у погружного насоса во время пуска увеличивается в 7-9 раз, нежели при работе в штатном режиме. И хотя пусковые токи кратковременны, они способны привести к аварийному отключению дизель-генератора или даже вывести его из строя.