Каталог дизельных генераторов: назначение и технические параметры

Подробная информация есть по ссылке дизельные электростанции в Москве

Принцип работы дизельной электростанции

Дизельная электростанция преобразует химическую энергию топлива в электрическую. Внутри агрегата происходят два преобразования: сначала дизельный двигатель сжигает топливо и вращает коленчатый вал, затем соединенный с этим валом генератор превращает механическую энергию вращения в электрический ток. Такой тандем называют дизель-генераторной установкой. Конструкция и физика работы дизельного генератора определяют ограничения по нагрузке, длительности эксплуатации и требования к обслуживанию, поэтому они должны быть главным критерием при выборе из каталога. Частота вырабатываемого тока напрямую зависит от частоты вращения вала двигателя. Для получения стандартных 50 Гц у большинства установок синхронного типа вал вращается со скоростью 1500 или 3000 об/мин. Модели на 1500 об/мин считаются более ресурсными, потому что при одинаковой наработке поршневая группа совершает меньше циклов. Установки на 3000 об/мин легче и компактнее, однако их моторесурс ниже, поэтому они предпочтительны для нечастого резервного включения.

Устройство и взаимодействие основных узлов

Ключевые элементы дизельной электростанции — двигатель, генератор, система подачи топлива, система охлаждения, панель управления и рама с виброгасящими опорами. Двигатель состоит из блока цилиндров, поршневой группы, коленчатого вала, топливной аппаратуры высокого давления и регулятора оборотов. Генератор (альтернатор) включает статор с обмотками и ротор, создающий магнитное поле. Коленчатый вал двигателя механически связан с ротором генератора. При сгорании топлива в цилиндрах давление газов толкает поршни, и возвратно-поступательное движение преобразуется во вращение вала. Ротор генератора при этом вращается внутри статора. В обмотке статора наводится электродвижущая сила. Если к выходным клеммам подключена нагрузка, в замкнутой цепи течет ток. Система охлаждения отводит тепло от деталей двигателя. Генераторы с жидкостным охлаждением используют радиатор и вентилятор, через который пропускается поток воздуха. В некоторых маломощных моделях применяется воздушное охлаждение цилиндров — такие установки не рассчитаны на длительную работу с полной нагрузкой из-за повышенного теплового напряжения. Панель управления контролирует напряжение, частоту, ток и температуру. В автоматизированных установках панель связана с контроллером, который при падении напряжения в основной сети подает команду на запуск двигателя. Одновременно с этим контроллер управляет системой автоматического ввода резерва (АВР): она переключает питание потребителей с основной сети на генератор после того, как параметры тока достигнут рабочих значений.

Синхронный и асинхронный генераторы: отличие

Синхронный генератор имеет ротор с обмоткой возбуждения, на которую через щеточный или бесщеточный возбудитель подается постоянный ток. Магнитное поле ротора вращается с той же скоростью, что и вал двигателя. Такая конструкция позволяет стабилизировать напряжение при резких изменениях нагрузки: регулятор отслеживает просадку напряжения и увеличивает ток возбуждения. Синхронные модели справляются с пусковыми токами электродвигателей, поэтому пригодны для питания насосов, компрессоров, станков. Асинхронный генератор конструктивно проще: ротор не имеет обмотки возбуждения и работает по принципу короткозамкнутой клетки. Для создания начального магнитного поля в таких установках используются конденсаторы. Асинхронные генераторы дают более «жесткую» характеристику напряжения, но плохо переносят перегрузки и требуют стабильных оборотов. При запуске мощного электродвигателя напряжение может просесть до уровня, при котором нагрузка отключится. Поэтому асинхронные модели чаще применяются для питания активных потребителей — нагревателей и освещения. Ниже приведено сравнение типов генераторов по ключевым параметрам.

Классификация дизельных генераторов по исполнению

Дизельные электростанции различают по нескольким группам признаков: по числу фаз, по типу корпуса, по мобильности и по способу запуска. Исполнение определяет условия размещения и сферу применения. Для небольшого коттеджа часто выбирают однофазную установку открытого типа, для промышленного объекта — трехфазную в шумозащитном кожухе с АВР.

Однофазные и трехфазные модели

Однофазный генератор выдает напряжение 220 В при частоте 50 Гц. Такие модели подходят для питания стандартной бытовой техники, освещения и электроинструмента с однофазными двигателями. Однофазные установки обычно имеют мощность до 15–20 кВт. Трехфазный генератор выдает линейное напряжение 380 В, при подключении между фазой и нулем — 220 В. Трехфазные модели используются для питания оборудования с трехфазными двигателями: деревообрабатывающих станков, компрессоров, сварочных аппаратов, систем промышленной вентиляции. Важное ограничение трехфазного генератора — требование примерно равномерной загрузки по фазам. Если к одной фазе подключена большая нагрузка, а две другие почти не загружены, возникает перекос фаз. Это приводит к нагреву обмоток и снижению выходного напряжения на загруженной фазе. Для дома, где большинство приборов однофазные, выбирать трехфазную модель допустимо только при автоматическом распределении нагрузки по фазам. В противном случае рациональнее рассмотреть однофазный генератор.

Открытые и шумозащитные корпуса

Открытые генераторы представляют собой раму с закрепленными на ней двигателем и генератором. Такая компоновка предполагает размещение в отдельном вентилируемом помещении или под навесом, обеспечивающим защиту от осадков. Открытые модели проще в обслуживании: для замены масла или фильтров есть открытый доступ к агрегатам. Однако уровень шума от них без дополнительных мер может достигать 85–95 дБ на расстоянии 1 м. Шумозащитные кожухи выполняют из стального листа с внутренним слоем звукоизоляционного материала. Капот снижает уровень шума до 70–75 дБ на расстоянии 7 м, что позволяет размещать такие установки снаружи здания вплотную к ограждению. В кожухе предусмотрены воздуховоды для системы охлаждения и дверцы для доступа к сервисным точкам. Установки в кожухе имеют большую массу и габариты, но не требуют строительства отдельного капитального помещения.

Технические характеристики в каталоге

При взгляде на каталог дизельных генераторов первыми бросаются в глаза цифры мощности, напряжения и вместимости бака. Понимание того, что именно означают эти параметры, позволяет сопоставить характеристики с условиями эксплуатации и избежать ошибок в выборе.

Номинальная и максимальная мощность

Мощность дизельной электростанции указывается в киловаттах (кВт) для активной нагрузки и в киловольт-амперах (кВА) для полной мощности. Разница между этими величинами связана с коэффициентом мощности (cos φ) нагрузки. Для активной нагрузки cos φ равен 1, для нагрузки с электродвигателями — около 0,8. Полная мощность вычисляется как активная мощность, деленная на cos φ. Номинальной мощностью (prime power) называют мощность, которую генератор может отдавать непрерывно при переменной нагрузке в течение неограниченного времени. Она соответствует расчету по ISO 8528-1, где допускается средняя загрузка до 70% от максимальной резервной мощности. Максимальная (резервная) мощность (standby power) — это мощность, которую генератор способен выдавать кратковременно в аварийном режиме при отключении основной сети. Обычно она на 10–15% выше номинальной, но время работы на максимальной мощности ограничено одним-двумя часами в течение суток. Длительная эксплуатация на максимальной мощности ведет к перегреву двигателя и ускоренному износу поршневой группы.

Расход топлива и емкость топливного бака

Расход топлива зависит от степени загрузки генератора. В характеристиках указывается удельный расход в граммах на киловатт-час (г/кВт·ч) при полной нагрузке. Для дизельных двигателей средний удельный расход составляет 200–230 г/кВт·ч. В литрах это соответствует примерно 0,25–0,3 л/кВт·ч, поскольку плотность дизельного топлива около 0,85 кг/л. Емкость встроенного топливного бака определяет автономность работы без дозаправки. Например, у генератора мощностью 10 кВт при нагрузке 50% расход топлива составит около 1,5–1,8 л/ч. При баке на 60 л время непрерывной работы достигнет 33–40 часов. Если установка без наружного бака, время работы ограничивается только объемом собственного резервуара. Для основного режима, когда генератор работает много часов подряд, используют внешние топливные емкости, подключенные через систему автоматической подачи топлива.

Выбор мощности по типу нагрузки

Ошибка в подборе мощности — одна из самых частых причин нестабильной работы дизельной электростанции. Заниженная мощность приводит к падению напряжения, частоты и отключению генератора по перегрузке. Завышенная мощность означает недогрузку двигателя, при которой дизель работает ниже оптимальной температуры, что способствует образованию нагара и разжижению масла недогоревшим топливом.

Учет пусковых токов электродвигателей

При запуске электродвигателя потребляемый ток кратковременно возрастает. Кратность пускового тока к номинальному для разных двигателей составляет от 4 до 7. Если двигатель имеет номинальную мощность 3 кВт и cos φ около 0,8, то в момент пуска он может кратковременно потреблять 12–21 кВт активной мощности. Генератор должен выдержать такой бросок без глубокой просадки напряжения. Практическое правило: для питания электродвигателя с короткозамкнутым ротором мощность генератора должна превышать мощность двигателя в 3–4 раза. Точное значение зависит от типа двигателя и инерции приводимого механизма. Наиболее чувствительны к пусковым токам погружные насосы, холодильные компрессоры, бетономешалки и крупные вентиляторы. Установки с мягким пуском или частотным преобразователем снижают пусковые токи, но такие решения применяются только для отдельных механизмов. При подборе генератора для группы нагрузок нужно учитывать самый мощный двигатель, который может запускаться в момент работы остальных потребителей.

Коэффициент мощности и запас по нагрузке

Коэффициент мощности (cos φ) характеризует соотношение активной и полной мощности. Для резистивной нагрузки — ламп накаливания, духовых шкафов, нагревателей — cos φ близок к 1. Электродвигатели, трансформаторы и люминесцентные светильники имеют реактивную составляющую, снижающую cos φ до 0,7–0,9. Если в каталоге генератора указана полная мощность 10 кВА при cos φ = 0,8, то активная мощность составит 8 кВт. Суммарная активная мощность подключаемых потребителей не должна превышать этой величины. Помимо учета cos φ, необходимо закладывать запас мощности для компенсации кратковременных бросков тока. Рекомендуемый запас для смешанной нагрузки с преобладанием активных приборов — 10–20%. Для нагрузки с электродвигателями запас увеличивают до 25–35%. Это позволяет избежать работы генератора на пределе возможностей и продлевает срок службы установки.

Эксплуатация и обслуживание

Дизельный генератор относится к технике периодического обслуживания. Ресурс двигателя зависит не только от числа отработанных моточасов, но и от соблюдения регламентных процедур. Применение неподходящего масла или пропуск сроков замены фильтров вызывает преждевременный износ цилиндропоршневой группы и топливной аппаратуры.

Регламент технического обслуживания

Первый плановый осмотр проводят после 50 моточасов обкатки. На этом этапе заменяют моторное масло и масляный фильтр, так как в первоначальный период работы происходит притирка деталей и в масле накапливаются продукты износа. Далее обслуживание выполняется каждые 250 моточасов или один раз в год в зависимости от того, что наступит раньше. В перечень операций входят:

• замена моторного масла и масляного фильтра;
• замена воздушного фильтра (чаще при высокой запыленности);
• замена топливного фильтра и проверка отстойника пустоты;
• проверка уровня охлаждающей жидкости и антифриза;
• контроль натяжения приводных ремней;
• проверка состояния аккумуляторной батареи и клемм.

Каждые 500 моточасов дополнительно проверяют зазоры клапанов, состояние форсунок и затяжку крепежных соединений. Для систем с жидкостным охлаждением антифриз обычно заменяют каждые 2000–3000 моточасов или раз в два года. Пренебрежение регламентом приводит к перегреву двигателя и последующей деформации головки блока цилиндров.

Ресурс дизельного двигателя большинства генераторных установок составляет 10 000–20 000 моточасов до капитального ремонта при условии соблюдения сервисных интервалов. Выход за пределы допустимой нагрузки сокращает этот показатель вдвое и более.

Режимы работы: основной и резервный

Резервный режим предполагает работу генератора только во время отключения централизованного электроснабжения. Общая наработка такой установки за год обычно не превышает 300–500 часов. Для этого режима допустимы генераторы на 3000 об/мин с воздушным охлаждением и открытым исполнением. Основной режим означает, что генератор используется как единственный или дополнительный источник питания длительное время, часто в промышленных масштабах. В этом случае выбирают установки на 1500 об/мин с жидкостным охлаждением и системой поддержания температуры двигателя. Система автоматического ввода резерва (АВР) позволяет дизельному генератору запускаться автоматически после пропадания внешней сети. Время пуска и выхода на рабочие параметры у большинства установок составляет 5–15 секунд. АВР включает в себя контроллер, управляющий запуском, и переключающий контактор, который снимает нагрузку с основного ввода и переключает ее на генератор. При возобновлении сети происходит обратное переключение и остановка двигателя после короткого холостого хода для охлаждения турбины или выпускного коллектора. Для основного режима обязательна дозаправка топливом без перерыва работы. Используют внешние топливные баки объемом от 500 до нескольких тысяч литров, соединенные с генератором через насос и датчики уровня. В топливо добавляют присадки, предотвращающие рост микроорганизмов при длительном хранении. Для резервного режима достаточно встроенного бака при условии регулярного контроля уровня и свежести топлива. Стоящее более года дизельное топливо образует осадок, забивающий топливный фильтр и форсунки.

Видео