Дизель-генератор. Особенности и принципы работы

 

Компания "Русэнергоинжиниринг" предлагает дизельные электростанции различных производителей: FG Wilson, Laser Industries, Cummins, Mobil Strom, Himoinsa, CTM и другие. На странице "Дизельные генераторы" Вы сможете подобрать электростанцию в соответствии с необходимыми параметрами.

По всем вопросам обращайтесь в нашу компанию по телефону +7 (812) 610-05-02.

 

 

Далее мы предлагаем информацию о принципах работы дизель генераторов.

 

Дизель-генератор (дизельная электростанция). Принцип работы

 

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 дизель-генератора

К основным составным частям дизель-генератора 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), где крепится все оборудование, и которая может выполнять дополнительные функции (защита от воздействия внешней среды, шумопоглощение и т.д.)

 

Двигатели, применяемые в дизель-генераторах

По способу охлаждения различают двигатели:

• воздушного охлаждения (применяются в установках 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.

 

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока, называемые также «альтернаторы», служат для преобразования механической энергии вращения в электрическую. При этом выделяют синхронные и асинхронные генераторы.

 

Дизельные генераторы подразделяются на однофазные или трехфазные. Выбор однофазной или трехфазной установки зависит от параметров потребителей: фазности 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. Первая цифра означает:

«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.
Вторая цифра:
«3» - защита от струй воды, падающих под углом до 60 градусов от вертикали;
«4» - защита от струй воды, падающих под любым углом.

 

Исполнение дизель-генераторов

Дизельгенераторы выпускаются в различных вариантах, в соответствии с требованиями заказчиков. Наиболее часто встречаются следующие исполнения:

• тропическое, северное, морское (в соответствии с климатическими условиями места эксплуатации);
• стационарное или мобильное (на прицепах, полуприцепах или самоходных шасси);
• с шумопоглощающей решеткой (кожухом) и без.

 

 

Выбор мощности дизель-генератора

Выбор мощности зависит от предполагаемых нагрузок на него потребителями электроэнергии и их типа.
Активными считаются нагрузки у приборов, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д. Для определения мощности дизель-генератора 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 для подсчета «реального» потребления мощность делится на cosφ. Например, если на электродрели указано 600 Вт и cosφ=0.7 , это значит, что инструмент реально будет потреблять от дизель-генератора 600:0.7=857 Вт.
Кроме того, каждый дизельный генератор имеет собственный cosφ, который необходимо учитывать. Как правило, он равен 0.8, то для работы вышеназванного инструмента от электростанции потребуется 857 Вт:0.8 = 1071 Вольт Ампер.
Также следует обращать внимание на 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 сложения мощностей всех потребителей следует предусмотреть запас мощностей. Так как оптимальный режим работы электростанции - 80% нагрузка, для правильной работы электростанции необходимо создать запас мощностей в 10-20%.

 

Состав дизель-генератора (дизельной электростанции):

• топливная система;
• система выхлопа;
• система шумоподавления;
• контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА);
• электрогенератор;
• дизельный двигатель.

Для уменьшения 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 встроен 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 дизельного 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.

 

Дизельные генераторы: настоящее и будущее

Довольно сложно представить жизнь в современном мире без электричества: сегодня люди напрямую зависят от бесперебойной поставки электроэнергии, и потребность в ней возрастает с каждым днем. Частые случаи отключения электроэнергии, не справляющаяся с нагрузкой система центрального энергоснабжения вынуждает предприятия и частных лиц искать возможность автономного обеспечения электрической энергией. Возрастающая популярность электрогенераторов среди широкого круга потребителей электроэнергии имеет несколько объяснений.

Во-первых, автономные электрогенераторы незаменимы в качестве аварийных и резервных источников энергии на тех объектах, где прекращение подачи электричества может угрожать жизни и деятельности людей, а также на предприятиях с непрерывным технологическим циклом, когда остановка производства может вызвать значительные потери.

Во-вторых, электрогенераторы востребованы в случаях, когда подключение к центральной энергосистеме невозможно по причине отсутствия лимитов или удаленности сети от местонахождения объектов.

В-третьих, установки применяются при аварийно-спасательных и ремонтных работах, где невозможно обойтись без мобильных автономных источников энергии.

 

Для обеспечения бесперебойного обеспечения объектов электроэнергией сегодня все больше используются дизельные генераторы. Дизельные электрогенераторы состоят из дизельного двигателя и генератора переменного тока, установленных на раме, а также системы вентиляции, контроля и управления электростанцией. Принцип их работы достаточно прост: энергия, высвобождающаяся при сгорании топлива, приводит в движение кoленвал; вращающийся ротор генератора, в свою очередь, воздействует на обмотку статора, где и создается индукционный переменный ток. Таким образом осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.

 

Дизельные генераторы имеют несколько несомненных преимуществ перед другими электрогенераторами: низкую стоимость, экономичность расхода топлива, возможность продолжительной автономной работы. Вырабатываемая дизельными электростанциями электроэнергия имеет сравнительно низкую себестоимость, вследствие чего оборудование быстро окупается.

Сегодня дизель-генераторы производятся множеством иностранных и российских компаний. Они разнообразны по мощности (от 2кВт до 3 МВт), виду тока (однофазный, трехфазный), частоте тока (50, 60, 400 Гц). Стоимость предлагаемых сегодня дизельных электростанций напрямую зависит марки производителя, вида двигателя и выходной мощности электроагрегата.

Дизельные генераторы могут иметь различную степень автоматизации. Они могут запускаться вручную (1-ая степень автоматизации), автоматически при отключении основного питания (2-ая степень автоматизации), а также обладать дополнительной системой дозаправки топлива и масла (3-я степень автоматизации).

 

В настоящее время возрастает популярность генераторов контейнерного типа, которые решают проблему монтажа электроагрегата. В этом случае отпадает необходимость оборудовать специальное помещение, обеспечивать вентиляцию и освещение. Дизельные электростанции контейнерного типа обладают высокой степенью надежности, т.к. они защищены цельным термоизоляционным корпусом от неблагоприятных погодных условий, механических повреждений, воздействия низких температур и перегрева.

 

 

Современные ДГУ управляются при помощи системы контроля, управления и мониторинга, который позволяет вовремя узнавать об аварийных ситуациях. Это очень важно для обеспечения бесперебойной работы агрегата. При этом пульт может располагаться как непосредственно на генераторе, так и в удалении от него. Уже сегодня для дистанционного мониторинга и контроля работы электроагрегата в системах управления применяются проводные и беспроводные каналы. Кроме этого, система может управляться по GSM и GPRS каналам, при использовании которых дистанция между электроагрегатом и контрольным пультом не ограничена.

 

Что же ждёт дизельные генераторы в будущем? Несомненно, спрос на них будет увеличиваться в связи с ростом производственных мощностей и индивидуальных потребностей человека.

Уже сегодня руководители крупных и средних предприятий осознают преимущества дизельных электростанций и проводят реструктуризацию энергетических мощностей. Огромное количество реализованных проектов энергоснабжения с использованием дизель-генераторных установок говорит о перспективности развития этого направления энергетического машиностроения. Кроме того, современные требования универсализации производства и расположения производственных линий в определенном месте очень часто не могут быть выполнены без автономных источников энергии, среди которых дизельные генераторы являются наиболее востребованными.

 

Компания "Русэнергоинжиниринг" предлагает дизельные электростанции различных производителей. На странице "Дизельные генераторы" Вы сможете подобрать электростанцию в соответствии с необходимыми параметрами.

По всем вопросам обращайтесь в нашу компанию по телефону +7 (812) 610-05-02.