Що таке дизельний генератор, Дизельна електростанція, принцип роботи дизель-генератора,

Що таке дизельний генератор?

Дизель генератор

Дизельна електростанція - джерело електропостачання, що є установкою, що перетворює механічну енергію обертання коленвала дизельного двигуна внутрішнього згоряння в електричну енергію, що виробляється генератором змінного струму (альтернатором).

У літературі зазвичай позначення менш потужних автономних дизельних джерел електропостачання використовують термін дизельний генератор (ДГ), більш потужних - дизельна електростанція (ДЕС). Також використовуються назви дизель генераторна установка (ДГУ) та дизель електрична установка (ДЕУ).

Принцип роботи дизель-генератора

Енергія розширення газів, що утворюються при згоранні займистого від стиснення палива, в дизельному двигуні внутрішнього згоряння перетворюється за допомогою кривошипно-шатунного механізму механічну енергію обертання коленвала. Ротор електрогенератора, що приводиться від двигуна, обертаючись, збуджує електро-магнітне поле, що створює індукційний змінний струм в обмотці генератора, який подається на вихід - споживачеві. Основні компоненти дизель-генератора

До основних складових частин дизель генератора (дизельної електростанції) відносяться:

дизельний двигун з підсистемами його життєзабезпечення (подача палива, повітря, охолодження);
синхронний або асинхронний генератор змінного струму – альтернатор;
система автоматичного управління, моніторингу та контролю дизель генератора;
рама (тент-каркас, кожух, контейнер), на якій кріпиться все обладнання, і яка може виконувати додаткові функції (захист від впливу зовнішнього середовища, шумопоглинання тощо)

Двигуни, що застосовуються в дизель-генераторах

Одні з основних відмінностей двигунів, які пов'язані з їх потужністю та визначають їх використання в дизель генераторах різної продуктивності, стосуються систем охолодження та подачі повітря.

Так за способом охолодження розрізняють двигуни:

повітряного охолодження (застосовуються у дизель генераторах малої потужності);
рідинного охолодження (застосовувані рідини - вода, тосол тощо)

За способом подачі повітря розрізняють двигуни:

без турбонаддуву;
з турбонаддувом (турбокомпресор нагнітає повітря на камеру згоряння двигуна, використовуючи привід від вихлопних газів дизеля);
з турбонаддувом та проміжним охолодженням наддувного повітря.

Порівняно, наприклад, з бензиновими генераторами, використання дизельних двигунів у складі дизель генераторів має ряд переваг: менша вартість та витрата палива (тобто більш висока продуктивність), більший ресурс, відносно більш висока пожежна безпека. Ці фактори особливо важливі у разі довготривалого застосування дизельної електростанції як основне автономне джерело електропостачання, а також при частому та тривалому підключенні її як резервне джерело.

Провідними світовими виробниками двигунів, що використовуються в дизель-генераторах, є Cummins (США-Великобританія), Deutz (Німеччина), Perkins (Великобританія). Серед вітчизняних виробників можна відзначити надійну продукцію Ярославського (ЯМЗ) та Мінського моторного заводів (ММЗ).

Генератори змінного струму

Генератори змінного струму, звані також альтернатори, служать для перетворення за допомогою електромагнітної індукції механічної енергії обертання електричну.Розрізняють синхронні та асинхронні генератори. Дизель генератори можуть бути однофазними або трифазними. Вибір однофазної чи трифазної установки залежить від фазності споживачів та рівномірності розподілу навантаження між ними. У трифазних дизель генераторах перекіс навантаження між фазами зазвичай повинен перевищувати 25 %. Клас захисту генераторів позначається двома літерами (IР) і двома цифрами.

Перша цифра означає:

2 - захист від торкання пальцями та від проникнення твердих сторонніх предметів діаметром понад 12 мм;
4 - захист від торкання інструментом, пальцями або дротом діаметром понад 1 мм; захист від проникнення твердих сторонніх частинок діаметром більше 1 мм;
5 - повний захист від торкання допоміжними засобами будь-якого типу та від проникнення пилу.

Друга цифра:

3 – захист від струменів води, що падають під кутом до 60 градусів від вертикалі;
4 - захист від струменів води, що падають під будь-яким кутом.

Провідні марки на світовому ринку генераторів змінного струму Stamford (Велика Британія), Mecc Alte (Італія), Leroy Sommer (Франція).

Виконання дизель-генераторів

Дизель генератори випускаються у різноманітних виконаннях, відповідно до специфічних вимог замовників. Найчастіше зустрічаються такі виконання:

тропічне, північне, морське (відповідно до кліматичних умов місця експлуатації);
стаціонарне чи мобільне (дизель генератори на причепах, напівпричепах чи самохідних шасі);
з шумопоглинаючими гратами (кожухом) та без.

Застосування дизель-генераторів

Дизель генератори (дизельні електростанції) широко використовуються як автономніджерел основного чи резервного електропостачання.

Основним джерелом дизель генератор є у разі повної відсутності централізованої мережі енергопостачання, а резервним – у разі наявності централізованої мережі, що функціонує зі збоями у роботі. І в тому і в іншому випадку головне завдання дизельних електростанцій – забезпечити безперебійну подачу електроенергії споживачеві.

Відрізняючись надійністю, низькою вартістю електроенергії, що виробляється, швидкою окупністю, великим моторесурсом і довговічністю, дизель генератори незамінні в якості автономних джерел електропостачання.

Як резервне джерело живлення дизель генератори можуть використовуватися на промислових підприємствах, в офісах банків, медичних, дошкільних та шкільних дитячих установах, у торгових організаціях та у складських приміщеннях. Це дозволить уникнути відключення важливої дорогої апаратури та обладнання (у тому числі охоронного або медичного), продовжити функціонування відповідних установ у нормальному режимі, зберегти матеріальні цінності (наприклад, продукти харчування, що швидко псуються, в морозильниках тощо). Досить згадати перебої з подачею електроенергії в Нью-Йорку в 1977 р. і в цілому на західному узбережжі США в 2003 р., коли величезних збитків було завдано як пограбування і крадіжки, так і простою псуванням продуктів харчування.

Як автономне основне джерело живлення дизель генератори широко застосовуються там, де централізована система енергопостачання або повністю відсутня (видалені заміські будинки, ферми, геологорозвідувальні експедиції, вахтові селища і т.д.) або витрати на її проведення незрівнянно вищі за витрати на придбання та експлуатацію дизель генератора (використання дизель генераторів для приводу занурювальнихнасосів у поливному землеробстві тощо).

Вибір потужності дизель-генератора

Вибір потужності дизель генератора залежить від передбачуваного навантаження нього споживачами електроенергії. При цьому необхідно враховувати їхній вигляд.

Активні навантаження - прилади, у яких вся споживана енергія перетворюється на тепло: електроплити, обігрівачі, праски і т.д. Для визначення потужності дизель генератора у разі досить підсумувати потужності всіх електроприладів з активним видом навантаження і додати близько 10-20 %.

Реактивні навантаження - у свою чергу, поділяються на індуктивні та ємнісні. У реактивних споживачів енергія перетворюється у тепло - частина її витрачається інші цілі, наприклад, освіту електромагнітних полів. Мірою реактивності виступає так званий косинус Фі (cos(Fi)), який вказує скільки енергії перетворюється на тепло. Тому, щоб підрахувати "реальне" споживання потрібно потужність розділити на cos(Fi). Наприклад, якщо на електродрилі вказано 600 Вт і cos(Fi)=0.7 це означає, що на інструмент реально буде споживати від дизель генератора 600:0.7=857 Вт. Крім того, кожен дизель генератор має власний cos(Fi), який також потрібно враховувати. Припустимо, він дорівнює 0.8, то для роботи вищезгаданого інструменту від електростанції знадобиться 857 Вт : 0.8 = 1071 Вольт Ампер.

Крім того, необхідно брати до уваги високі пускові струми. Будь-який електродвигун у момент включення споживає енергії у кілька разів більше, ніж у штатному режимі. Стартове навантаження електростанції дуже короткочасне, тому важливо, щоб дизель генератор зміг її витримати, не відключаючись і тим більше не виходячи з ладу. Наприклад, у занурювального насоса в момент старту споживання може підскочити в 7-9 разів.