ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
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 (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. ) ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАХ
Одни из основных отличий двигателей, которые связаны с их мощностью и определяют их использование в дизель генераторах различной производительности, касаются систем охлаждения и подачи воздуха. Так по способу охлаждения различают двигатели:
* воздушного охлаждения (применяются в дизель генераторах 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.
По сравнению, например, с бензиновыми генераторами, использование дизельных двигателей в составе дизель генераторов имеет ряд преимуществ: меньшая стоимость и расход топлива (т. е. более высокая производительность), больший ресурс, относительно более высокая пожаробезопасность. Эти факторы особенно важны в случае долговременного применения дизельной электростанции в качестве основного автономного источника электроснабжения, а также при частом и продолжительном подключении ее в качестве резервного источника.
Ведущими мировыми производителями двигателей, используемых в дизель генераторах, являются Cummins (США-Великобритания), Deutz (Германия), Perkins (Великобритания). Среди отечественных производителей можно отметить надежную продукцию Ярославского (ЯМЗ) и Минского моторного заводов (ММЗ). ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Генераторы переменного тока, называемые также альтернаторы, служат для преобразования посредством электромагнитной индукции 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. 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.
Ведущие марки на мировом рынке генераторов переменного тока Stamford (Великобритания), Mecc Alte (Италия), Leroy Sommer (Франция). ИСПОЛНЕНИЕ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ
Дизель генераторы выпускаются в разнообразных исполнениях, в соответсвии 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. ПРИМЕНЕНИЕ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ
Дизель генераторы (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.
Отличаясь надежностью, низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии, быстрой окупаемостью, большим моторесурсом и долговечностью, дизель генераторы незаменимы в качестве автономных источников электроснабжения.
В качестве резервного источника питания дизель генераторы 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. ). Достаточно упомянуть перебои с подачей электроэнергии в Нью-Йорке в 1977 г. и в целом на западном побережье США в 2003 г., когда огромный ущерб был нанесен как ограблениями и кражами, так и простой порчей продуктов питания.
В качестве автономного основного источника питания дизель генераторы 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 ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
Выбор мощности дизель генератора зависит от предполагаемой нагрузки на него потребителями электроэнергии. При этом необходимо учитывать их вид.
Активные нагрузки — приборы, 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%.
Реактивные нагрузки — в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. 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 косинус Фи (cos (Fi) ), который указывает сколько энергии преобразуется в тепло. Поэтому, чтобы подсчитать «реальное» потребление нужно мощность разделить на на cos (Fi). Например, если на электродрели указано 600 Вт и cos (Fi) =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 cos (Fi), который тоже нужно учитывать. Допустим, 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.