Войти
Дизель-генератор Cummins мощностью 150 кВА, временно припаркованный на туристическом курорте в Египте.
Дизель-генераторная установка Caterpillar мощностью 200 кВт в звукоизолирующем корпусе, используемом в качестве аварийного резервного источника на подстанции для очистки сточных вод в Атланте, США.A дизельный генератор (DG) (также известный как дизель-генераторная установка), представляет собой комбинацию дизельный двигатель с электрическим генератором (часто генератором ) для выработки электрической энергии. Это частный случай двигатель-генератор. Дизельный двигатель с воспламенением от сжатия обычно предназначен для работы на дизельном топливе, но некоторые типы адаптированы для другого жидкого топлива или природного газа.
Дизель-генераторные установки используются в местах, не подключенных к электросеть, или в качестве аварийного источника питания в случае отказа сети, а также для более сложных приложений, таких как снижение пиковых значений, поддержка сети и экспорт в электросеть.
Правильный выбор дизельных генераторов имеет решающее значение, чтобы избежать низкой нагрузки или нехватки мощности. Калибровка осложняется характеристиками современной электроники, а именно нелинейными нагрузками. В диапазонах мощности около 50 МВт и выше газовая турбина открытого цикла более эффективна при полной нагрузке, чем ряд дизельных двигателей, и намного более компактна при сопоставимых капитальных затратах; но для регулярной частичной загрузки, даже на этих уровнях мощности, дизельные установки иногда предпочтительнее газовых турбин открытого цикла из-за их более высокого КПД.
Дизель-генератор на нефтяном танкере. Компактная комбинация дизельного двигателя, генератора и различных вспомогательных устройств (таких как основание, навес, шумоглушитель, системы управления, автоматические выключатели, водонагреватели рубашки и пусковая система) называется «генераторная установка» или для краткости «генераторная установка».
Диапазон размеров установки от 8 до 30 кВт (также от 8 до 30 кВА однофазный ) для домов, небольших магазинов и офисов с более крупными промышленными генераторами от 8 кВт (11 кВА) до 2000 кВт (2500 кВА, трехфазный) для крупных офисных комплексов, заводов и других промышленных объектов. Установка мощностью 2000 кВт может быть размещена в контейнере ISO 40 футов (12 м) с топливным баком, элементами управления, оборудованием для распределения электроэнергии и всем другим оборудованием, необходимым для работы в качестве автономной электростанции или в качестве резервного источника питания от сети. Эти блоки, называемые силовыми модулями, представляют собой генераторные установки на больших трехосных прицепах весом 85 000 фунтов (38 555 кг) или более. Комбинация этих модулей используется для небольших электростанций, и они могут использовать от одного до 20 блоков на силовую секцию, и эти секции могут быть объединены для включения сотен силовых модулей. В этих больших размерах силовой модуль (двигатель и генератор) доставляется на площадку на трейлерах отдельно и соединяется вместе с помощью больших кабелей и кабеля управления, образуя полностью синхронизированную силовую установку. Также существует ряд опций для удовлетворения конкретных потребностей, включая панели управления для автозапуска и параллельного подключения к сети, акустические кожухи для стационарных или мобильных приложений, вентиляционное оборудование, системы подачи топлива, выхлопные системы и т. Д.
Дизель-генераторы не подходят. только для аварийного электроснабжения, но также может иметь вторичную функцию подачи энергии в энергосистемы либо в периоды пиковой нагрузки, либо в периоды нехватки крупных генераторов электроэнергии. В Великобритании эта программа выполняется национальной сетью и называется STOR.
Суда часто также используют дизель-генераторы, иногда не только для обеспечения вспомогательной энергии для освещения, вентиляторов, лебедок и т. Д., Но также косвенно для основной двигательной установки. Благодаря электрической силовой установке генераторы можно разместить в удобном месте, чтобы можно было перевозить больше груза. Электроприводы для кораблей были разработаны до Первой мировой войны. Электроприводы использовались на многих военных кораблях, построенных во время Второй мировой войны, потому что производственные мощности для больших редукторов были недостаточны по сравнению с производственными мощностями для производства электрического оборудования. Такая дизель-электрическая компоновка также используется в некоторых очень больших наземных транспортных средствах, таких как железнодорожные локомотивы.
Генераторные установки выбираются на основе на электрической нагрузке они предназначены для питания таких характеристик электрической нагрузки, как kW, кВА, переменная, содержание гармоник, импульсные токи ( например, пусковой ток двигателя) и нелинейные нагрузки. Ожидаемый режим работы (например, аварийный, основной или непрерывный), а также условия окружающей среды (например, высота, температура и нормы выбросов выхлопных газов ) также должны быть считается.
Большинство крупных производителей генераторных установок предлагают программное обеспечение, которое будет выполнять сложные расчеты размеров путем простого ввода условий объекта и подключенных электрических характеристик нагрузки.
Один или несколько дизель-генераторов, работающих без подключения к электросети, называются работающими в автономном режиме. Параллельная работа генераторов обеспечивает преимущество резервирования и может обеспечить лучшую эффективность при частичных нагрузках. Завод подключает генераторные установки и отключает их в зависимости от требований системы в данный момент времени. Изолированная электростанция, предназначенная для использования в качестве основного источника энергии изолированного населенного пункта, часто будет иметь как минимум три дизельных генератора, любые два из которых рассчитаны на требуемую нагрузку. Группы до 20 человек не редкость.
Генераторы могут быть электрически соединены вместе посредством процесса синхронизации. Синхронизация включает согласование напряжения, частоты и фазы перед подключением генератора к системе. Отсутствие синхронизации до подключения может вызвать высокое короткое замыкание ток или износ генератора или его распределительного устройства. Процесс синхронизации может выполняться автоматически модулем автосинхронизатора или вручную проинструктированным оператором. Автосинхронизатор считывает параметры напряжения, частоты и фазы с генератора и напряжения шины, регулируя скорость с помощью регулятора двигателя или ECM (модуля управления двигателем).
Нагрузка может распределяться между параллельно работающими генераторами посредством распределения нагрузки. Распределение нагрузки может быть достигнуто с помощью управления падением скорости, управляемого частотой на генераторе, в то время как он постоянно регулирует управление топливом двигателя для переключения нагрузки на оставшиеся источники энергии и обратно. Дизельный генератор будет принимать большую нагрузку при увеличении подачи топлива в его систему сгорания, в то время как нагрузка сбрасывается при уменьшении подачи топлива.
В дополнение к их хорошо известной роли в качестве источников питания во время сбоев питания, дизель-генераторные установки также обычно поддерживают основные электрические сети по всему миру двумя различными способами:
Дизель-генераторы, работающие в аварийном режиме, такие как те, что используются в больницах и на станциях водоснабжения, в качестве второстепенной функции широко используются в США и, в недавнем прошлом, в Великобритании для поддержки соответствующих национальные сети иногда по разным причинам. В Великобритании тендеры, известные как Краткосрочный операционный резерв, показали довольно разные цены, и с 2012 года объем участия со стороны спроса, который в основном влечет за собой использование дизельных двигателей на месте, снизился, поскольку заявленные цены упали. Примерно 0,5 ГВт дизельных двигателей время от времени использовалось для поддержки Национальной энергосистемы, пиковая нагрузка которой составляет около 60 ГВт. Это установки в диапазоне мощности от 200 кВт до 2 МВт. Обычно это происходит во время, например, внезапной потери большой традиционной электростанции мощностью 660 МВт или внезапного неожиданного увеличения потребности в мощности, приводящего к сокращению доступного нормального вращающегося резерва.
Это выгодно для обеих сторон - дизели имеют уже были куплены по другим причинам; но чтобы быть надежным, нужно пройти полное нагрузочное тестирование. Распараллеливание сетки - удобный способ сделать это. Этот метод работы обычно выполняется сторонним агрегатором, который управляет работой генераторов и взаимодействием с системным оператором.
Эти дизели могут в некоторых случаях запускаться и работать параллельно всего за две минуты, не оказывая никакого воздействия на объект (офис или завод не нужно останавливать). Это намного быстрее, чем электростанция с базовой нагрузкой, которая может работать в холодном состоянии до 12 часов, и быстрее, чем газовая турбина, которая может занять несколько минут. Хотя дизели очень дороги с точки зрения топлива, они используются только несколько сотен часов в год в этой работе, и их доступность может предотвратить необходимость в постоянной работе базовой станции при частичной нагрузке. Используемое дизельное топливо - это топливо, которое в любом случае использовалось бы при испытаниях.
В Великобритании компания National Grid обычно может рассчитывать на снижение потребительского спроса примерно на 2 ГВт за счет самовывоза резервных дизелей в течение примерно 10-40 часов в год в периоды ожидаемого пика национального спроса. National Grid не контролирует эти дизельные двигатели - ими управляет заказчик, чтобы избежать сборов за использование системы в сети передачи «триады» (TNUoS), которые взимаются только с потребления каждого участка в три получаса пикового национального спроса. Заранее неизвестно, когда наступит три получаса пикового национального спроса (периоды «триады»), поэтому покупатель должен запускать свои дизели намного больше получаса в год, чем всего три.
Общая мощность надежно работающей резервной генерации в Великобритании оценивается примерно в 20 ГВт, почти вся из которых приводится в движение дизельными двигателями. Это эквивалентно почти 29% пика британской системы, хотя только очень небольшая часть будет генерироваться одновременно. Большинство установок предназначено для больших офисных зданий, больниц, супермаркетов и различных объектов, где постоянное электроснабжение важно, например, в аэропортах. Поэтому большинство из них находится в городских районах, особенно в городских и коммерческих центрах. Подсчитано, что около 10% электростанции превышает 1 МВт, около 50% - в диапазоне 200 кВт-1 МВт, а остальные 40% - менее 200 кВт. Несмотря на то, что он растет, считается, что только очень небольшая часть регулярно используется для снижения пикового напряжения, а подавляющее большинство - только для резервной генерации. Информация в этом параграфе взята из раздела 6.9 правительственного отчета: «Преодоление барьеров при планировании встроенной генерации для поддержки распределительных сетей»
Увеличивается использование банков дизельных генераторов (известных как «дизельные фермы»). сделано в Великобритании, чтобы уравновесить колебания выработки из возобновляемых источников энергии, таких как ветряные электростанции.
. Аналогичная система краткосрочного операционного резерва Великобритании действует во Франции. Он известен как EJP; во время напряжения сети специальные тарифы могут обеспечить доступность как минимум 5 ГВт дизель-генераторных установок. В этом случае основная функция дизелей - подавать энергию в сеть.
Во время нормальной работы с синхронизацией с электросетью электростанции регулируются с помощью пятипроцентного регулятора скорости. Это означает, что скорость полной нагрузки составляет 100%, а скорость холостого хода - 105%. Это необходимо для стабильной работы сети без рывков и отключений электростанций. Обычно изменения скорости незначительны. Регулировка выходной мощности осуществляется путем медленного повышения кривой спада за счет увеличения давления пружины на центробежном регуляторе. Как правило, это основное системное требование для всех электростанций, потому что старые и новые станции должны быть совместимы в ответ на мгновенные изменения частоты, вне зависимости от внешней связи.
Расход топлива составляет основную часть расходов на владение дизельной установкой и эксплуатационных расходов для энергетических приложений, тогда как капитальные затраты являются основной проблемой для резервных генераторов. Удельный расход варьируется, но современная дизельная установка при почти оптимальной загрузке 65-70% будет вырабатывать не менее 3 кВтч на литр (примерно 30% топлива КПД ).
Генераторы должны обеспечивать ожидаемую требуемую мощность надежно и без повреждений, и это достигается за счет того, что производитель дает одну или несколько номинальных характеристик конкретной модели генераторной установки. Определенная модель генератора, работающего в режиме ожидания Генератору может потребоваться работать всего несколько часов в год, но та же модель, что и основной генератор энергии, должна работать непрерывно. Во время работы резервный генератор может работать с заданной, например, 10% перегрузкой, которая может быть допустимой для ожидаемое короткое время работы. Генератор той же модели будет иметь более высокий рейтинг для режима ожидания, чем для непрерывного режима. Производители присваивают каждому комплекту рейтинг, основанный на международно согласованных определениях.
Эти стандартные определения рейтингов предназначены для позволять проводить достоверные сравнения между производителями, предотвращать неправильное использование производителями своих машин и служить ориентиром для дизайнеров.
Определения номинальных характеристик генератора
Номинальные характеристики в режиме ожидания на основе Применимо для подачи аварийного питания на время нормального отключения электроэнергии. Для этого номинала нет возможности длительной перегрузки. (Эквивалентно мощности остановки подачи топлива в соответствии с ISO3046, AS2789, DIN6271 и BS5514). Номинальный рейтинг.
Типичное применение - аварийные электростанции в больницах, офисах, фабриках и т. Д. Без подключения к сети.
Prime (неограниченное время работы) Рейтинг: Не следует использовать для приложений Construction Power. Выход доступен с переменной нагрузкой в течение неограниченного времени. Типичное пиковое потребление 100% от номинальной ekW с 10% перегрузочной способностью для аварийного использования в течение максимум 1 часа из 12. Возможность перегрузки 10% доступна в течение ограниченного времени. (Эквивалентно основной мощности в соответствии с ISO8528 и мощности перегрузки в соответствии с ISO3046, AS2789, DIN6271 и BS5514). Этот рейтинг применим не ко всем моделям генераторных установок.
Типичное применение - когда генератор является единственным источником энергии, скажем, для удаленной горнодобывающей или строительной площадки, ярмарки, фестиваля и т. Д.
Номинальная базовая нагрузка (постоянная) на основе: Применимо для подачи мощность непрерывно при постоянной нагрузке до полной мощности в течение неограниченного времени. Для этого номинала нет возможности длительной перегрузки. Проконсультируйтесь с официальным дистрибьютором для получения оценки. (Эквивалент непрерывной мощности в соответствии с ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271 и BS5514). Этот рейтинг не применим ко всем моделям генераторных установок
Типичное применение - генератор, работающий с постоянной неизменной нагрузкой или работающий параллельно с сетью и непрерывно подающий мощность на максимально допустимом уровне 8 760 часов в год. Это также относится к наборам, используемым для пикового бритья / поддержки сетки, даже если это может происходить только, скажем, 200 часов в год.
В качестве примера, если в конкретном наборе номинальная мощность в режиме ожидания составляла 1000 кВт, тогда номинальная номинальная мощность может быть 850 кВт, а номинальная мощность в непрерывном режиме - 800 кВт. Однако эти характеристики различаются в зависимости от производителя и должны быть взяты из его технических характеристик.
Часто набору могут быть присвоены все три номинала, указанные на паспортной табличке, но иногда он может иметь только резервный рейтинг или только основной рейтинг.
Однако обычно размер максимальной нагрузки, которая должна быть подключена, и допустимое максимальное падение напряжения определяют установленный размер, а не сами номинальные параметры. Если для запуска двигателей требуется установка, то она должна быть как минимум в три раза больше двигателя, который обычно запускается первым. Это означает, что он вряд ли будет работать где-либо близко к номинальным значениям выбранного набора.
Многие производители генераторных установок имеют программное обеспечение, позволяющее выбрать правильный набор для любой данной комбинации нагрузок. Размеры основаны на условиях площадки и типе приборов, оборудования и устройств, которые будут приводиться в действие генераторной установкой.
Дизельное топливо названо в честь дизельных двигателей, а не наоборот ; дизельные двигатели - это просто двигатели с воспламенением от сжатия и могут работать на различных видах топлива в зависимости от конфигурации и местоположения. Там, где имеется подключение к газовой сети, часто используется газ, так как газовая сеть будет оставаться под давлением во время почти всех отключений электроэнергии. Это реализуется путем подачи газа с всасываемым воздухом и использования небольшого количества дизельного топлива для зажигания. Преобразование на 100% дизельное топливо может быть достигнуто мгновенно.
В сельской местности или для завода с низким коэффициентом нагрузки дизельное топливо, полученное из сырой нефти, является обычное топливо; вероятность замерзания ниже, чем у более тяжелых масел. Выносливость будет ограничена размером танка. Дизельные двигатели могут работать с полным спектром дистиллятов сырой нефти, от природного газа, спиртов, бензина, древесного газа до мазута, от дизельного топлива до более дешевых остаточных топлив, которые при комнатной температуре похожи на сало, и должны
В более крупных двигателях (от примерно 3 до 30 МВт) иногда используется тяжелая нефть, в основном смолы, получаемые в конце процесса очистки. Небольшая дополнительная сложность поддержания жидкого топлива в подогреве, чтобы оно могло течь, при одновременном снижении риска возгорания, связанного с перегревом топлива, делает это топливо непопулярным для небольших, часто необслуживаемых, генерирующих станций.
Другие возможные виды топлива включают: биодизель, чистое растительное масло, животные жиры и сало, глицерин и водоугольная суспензия. Их следует использовать с осторожностью и, как правило, из-за состава они могут отрицательно сказаться на сроке службы двигателя.
