Дизель-генераторная установка — устройство, разновидности, эксплуатация

Первый вклад сделал Майкл Фарадей, создавший в 1831 году прототип электрогенератора, в котором под воздействием магнитного поля во вращающемся проводнике индуцировалась электродвижущая сила. Вторым изобретателем стал Рудольф Дизель, получивший в 1892 году патент на двигатель внутреннего сгорания с повышенным КПД. Отметим, что схема устройства дизель-генератора в привычном современном исполнении разработана спустя 100 лет, а массовый выпуск ДЭС был организован компаниями Perkins и Caterpillar.

Что такое дизельный генератор

Дизельные генераторы – это источник электроэнергии на жидком топливе. Они представляют собой стационарные или передвижные энергетические установки, которые преобразовывают механическую (кинетическую) энергию вращения в электрический ток. Тем самым, дизельгенераторы обеспечивают автономное электроснабжения любого объекта.

Что это такое

Генераторная установка состоит из электрического генератора, вал которого соединен с валом двигателя, работающего на соответствующем виде топлива (газ, бензин, дизельное топливо).

Схематично, генераторную установку, работающую на бензине или дизельном топливе, можно изобразить следующим образом:

Устройство и принцип работы

Конструкция ДГУ представляет собой генераторный блок переменного тока (альтернатор) с двигателем внутреннего сгорания. Для обеспечения корректной работы и подачи электроэнергии на малых дизельных электростанциях установлены дополнительные узлы:

• блок управления (ручные, автоматические);
• топливный бак;
• датчики работы агрегатов;
• контуры распределения электричества;
• рама, на которую крепится оборудование или контейнер.

Принцип работы генераторной установки прост: при сгорании топлива в двигателе происходит вращение коленвала, который, в свою очередь, начинает проворачивать ротор генератора. Благодаря этому происходит смена магнитных полюсов и в обмотке статора создаётся индукционный ток переменного напряжения.

Предохранители – плавкие вставки – защищают цепь в случае короткого замыкания. Автоматические переключатели и дополнительные сопротивления установлены для изменения и регулировки параметров. Применяются датчики контроля уровня масел, счетчики моточасов и другие контрольно-измерительные приборы.

Устройство синхронного генератора

Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.

Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка. Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).

Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя). Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости. Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника. При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

Типы дизельных электростанций

Дизельные генераторные установки могут работать как для постоянного обеспечения электричеством, так и на случай аварийной подачи, в качестве резервного источника питания. Альтернативные источники электроэнергии отличаются по вариантам исполнения, типу управления – ручной или автоматический и техническим характеристикам.

Виды исполнения

Электрические дизельные генераторы бывают в открытом и закрытом исполнении. Открытые варианты применяются в основном в отдельно стоящих сооружениях или монтируются в специальные контейнера. Модели, устанавливаемые на улице, оборудованы защитным кожухом, чтобы защитить оборудование от воздействия окружающей среды, в основном осадков.

Кроме того, выпускаются передвижные мобильные генераторы. Такие источники электроэнергии можно легко транспортировать. Обычно их применяют там, где нужна мобильность, например, для организации концертных и массовых мероприятий на открытом воздухе, обеспечения освещения ремонтируемых участков дорог.

Способы охлаждения

Классификация ДГУ осуществляется по типу охлаждения двигателя. Поскольку при работе выделяется тепло, его нужно куда-то отводить. Проще и дешевле организовать воздушное охлаждение. Однако вместе с воздухом в двигатель попадают и сторонние частицы. Поэтому часто применяется замкнутая жидкостная система.

Типы генератора

Дизель-генераторные установки классифицируются по типу генератора. Различают два типа:

• синхронный, с постоянной частотой вращения. Процесс регулируется механизмом, стабилизирующим пики внешних нагрузок;
• асинхронный, частота которого не соответствует стандартной частоте. Для стабильной бесперебойной работы необходим инвертор, который будет служить в качестве выпрямителя.

Классификация по мощности

Важным критерием классификации дизельных генераторов является вырабатываемая мощность. Они делятся на три основные категории:

• маломощные – до 20 кВт. Это бытовые источники питания с воздушным охлаждением;
• средней мощности – от 20 до 200 кВт. В большинстве своем передвижные установки с защитным корпусом;
• большой мощности – свыше 200 кВт. Дизельные электростанции, в основном стационарного типа, а также устанавливаемые на автомобильное шасси или в прицеп. Мощность может превышать несколько мегават.

Стоит отметить!

Электрогенератора 2,5 мВт достаточно, чтобы запитать крупный завод или посёлок.

Защитные элементы конструкции

Большинство дизель-генераторов базируются на специальной раме, которая состоит из основания и кожуха, защищающего устройство от внешнего воздействия. Рама скрепляет отдельные элементы установки в единую конструкцию.

В обязательном порядке должен присутствовать заземлитель. Если подразумевается размещение ДЭС под открытым небом, рекомендуется брать установки, погруженные в специальные контейнеры. Внутри них приборы будут защищены от внешнего воздействия: климатических и погодных явлений, животных. К тому же будет поддерживаться необходимый для комфортной работы систем микроклимат.

Области применения генераторов

ДГУ нельзя отнести к экономичным и экологически чистым способам получения электричества. Однако, благодаря своим характеристикам, они заняли место альтернативных или резервных источников электропитания.

В качестве резервных источников электричества дизель-генераторы используют, например:

• в загородных поселках, гостиницах, домах отдыха;
• автозаправочных комплексах;
• в офисных и торговых организациях;
• в фармацевтике;
• на производствах непрерывного цикла;
• в военных и пожарных частях;
• в медицинских учреждениях, особенно где оборудование должно работать без сбоев.

Кроме того, широкое применение ДГУ получили там, где нет централизованного электроснабжения:

• на мероприятиях, концертах;
• в поселках, где проживают вахтовые рабочие;
• на туристических базах и в экспедициях;
• в строительстве отдалённых объектов и автодорог;
• в сельском хозяйстве;
• при проведении аварийно-спасательных работ.

Эксплуатация

В отдаленных населенных пунктах и районах, ДГУ часто применяются как основной источник электричества, в то время как в городах их могут применять для аварийного электроснабжения объекта или как дополнение к системе гарантированного питания.

Отличаются эти станции по следующим параметрам:

• Для безостановочной используют станции до 3000 об/мин. При этом перегрузка оборудования не допускается;
• В случае эксплуатации ДГУ как резервного источника электричества, применяется техника с вращением ротора до 1500 оборотов в минуту. Она имеет стойкость к интенсивным эксплуатационным нагрузкам и способна работать с перегрузками до 10% в режиме 1 час из 12.

Дизельные генераторные установки для гарантированного энергоснабжения подключаются к ИБП через блок автоматического ввода резерва. Это устройство отслеживает состояние общей сети и в случае необходимости автоматически запускает аварийное питания объекта.

Достоинства и особенности

Главным достоинством дизельных генераторных установок является обеспечение бесперебойного электроснабжения и поставку электричества в отдалённых и труднодоступных местах. Кроме того, они:

• обеспечивают большую мощность, в отличии от бензиновых генераторов;
• могу применяться в любое время суток и при любой погоде;
• имеют широкий температурный диапазон работы – от -40 до +40С;
• снабжены автоматикой (не все модели), позволяющей в течении нескольких секунд восстановить электропитание в случае отключения центрального электроснабжения;
• просты в обслуживании.

Но есть и свои недостатки:

• в зависимости от двигателя могут быть требовательны к качеству дизельного топлива;
• загрязняют окружающую среду выбросами;
• их нельзя устанавливать внутри жилого помещения;
• при размещении внутри здания, требуется хорошая вентиляция помещения;
• необходимо поддерживать уровень нагрузки, т.к. эксплуатация вхолостую приведёт к быстрому износу;
• расходы на топливо.

С развитием технологий на замену ДГУ приходят новые виды устройств подачи электроэнергии, в том числе так называемые экологически чистые. В частности, способные аккумулировать электричество из солнечных панелей или накапливать излишки и выдавать их в пиковые нагрузки. Но дизельные генераторы по-прежнему остаются востребованными, в т.ч. благодаря универсальности применения.

Конструкция дизель-генераторов

В состав дизель-генератора входят основные агрегаты, обеспечивающие получение электроэнергии и вспомогательные узлы, необходимые для поддержания работоспособности силовой и генерирующей установки.

Основные агрегаты

Устройство дизель-генераторной установки предполагает размещение на одной общей раме следующих агрегатов:

• Двигатель внутреннего сгорания, работающий на дизельном топливе и служащий источником механической энергии, необходимой для вращения ротора генератора. Основное отличие от бензиновых ДВС заключается в воспламенении горючего не от системы зажигания, а за счет более высокого сжатия. Благодаря этому удалось повысить мощность ДВС и снизить расход топлива.
• Синхронный или асинхронный генератор электрического тока, соединенный с ДВС напрямую или через демпферную муфту. При вращении ротора этого агрегата происходит преобразование механической энергии в электрическую.

У любого дизельного генератора устройство и принцип работы основан на совместном функционировании этих двухосновных агрегатов. Но для обеспечения работы требуется ряд дополнительных систем.

Вспомогательные системы и оборудование

В этой категории выделяют:

• Топливную систему, обеспечивающую хранение, очистку и подачу горючего в камеру сгорания ДВС.
• Система отвода продуктов сгорания, совмещенная с глушителями, снижающими уровень создаваемого установкой шума.
• Система охлаждения, позволяющая снизить температуру работающего двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от мощности ДГУ получило применение воздушное или жидкостное охлаждение.
• Панель управления и щитовые шкафы, обеспечивающие распределение электроэнергии, контроль за параметрами работы ДЭС, отображение информации о состоянии оборудования. В эту же категорию относят аппаратуру защиты, сигнализации, автоматизации.

В зависимости от модификации, устройство ДЭС предполагает наличие и другого оборудования:

• Система электрического пуска и зарядное устройство, поддерживающее АКБ в рабочем состоянии.
• Звукопоглощающий кожух, обеспечивающий дополнительное снижение уровня создаваемого при работе шума.
• АВР(автоматический ввод резерва), обеспечивающее переключение нагрузки с центрального источника энергоснабжения на генератор и обратно.

Отметим дизель-генераторы в контейнерном исполнении, для которых не требуется строительство отдельного помещения, работающие в климатических условиях любой сложности. Общие сведения о том, как устроен блок-контейнер. Представляет собой усиленный металлический корпус с утепленными стенками. В контейнере размещены узлы ДГУ так, чтобы обеспечить свободный доступ при ремонте и обслуживании. Плюсы такой компоновки — допускается эксплуатация на открытом воздухе, упрощается перевозка установки. Подобное строение ДЭС считается перспективным для промышленных генераторов высокой мощности.

Конструктивные особенности

Как уже отмечалось, все электроустановки с дизельными моторами бывают передвижного (АД) или неподвижного позиционного (АСД) типа. Станции, оборудованные автоматикой, имеют в маркировке еще одну литеру А.

Передвижные дизельные электростанции монтируются на прицепах легковых и грузовых авто или других наиболее подходящих средствах передвижения, оборудуются капотом. Нередко они устанавливаются непосредственно в кузов. Таким образом, обеспечивается защита от осадков и других отрицательных влияний, возможных на открытом воздухе. Каждая станция представляет собой комплектную электроустановку, содержащую отдельные блоки и узловые части, установленные на единую рамную конструкцию.

Электрические станции мобильного типа стабильно работают вне помещений в диапазоне температур от минус 50 до плюс 40 градусов. Они невосприимчивы к тряске и вибрации, обеспечены соответствующей защитой. На мобильные ДЭС устанавливаются разные типы моторов, работающих на дизтопливе. В большинстве случаев, это дизельные электростанции АД или АСДА с производительностью от 30 до 100 кВт.

Для размещения и обустройства крупных неподвижных электростанций используются вагоны, специально оборудованные для этого и, при необходимости, объединяемые в целые энергопоезда. Кроме вагонов, используются закрытые помещения, находящиеся на минимальном расстоянии от обслуживаемого объекта или нагрузки. Установка оборудования производится на заранее подготовленный фундамент.

Где купить регулятор оборотов двигателя в Санкт-Петербурге и Ленинградской области

Интернет площадка А-ГЕНЕРАТОР предлагает широкий выбор регуляторов оборотов двигателей для дизельных генераторов. Мы работаем с ведущими производителями и предлагаем: 1. Оригинальное качество товаров. 2. Гарантии производителей. 3. Лояльные цены. 4. Быструю доставку по Санкт-Петербургу и Ленинградской области. Нужна помощь в выборе? Получите квалифицированную консультацию по телефону 8-800-301-33-80 или оставьте заявку на сайте. Мы перезвоним и уточним детали для подбора нужных моделей. В течение часа вы получите на выбор несколько под заданные параметры вашего дизельного генератора.

Принцип работы

Принцип функционирования электростанции основан на взаимодействии всех частей и компонентов, входящих в ее конструкцию. Он заложен в правила технической эксплуатации дизельных электростанций. Все подобные изделия производятся в неподвижном или мобильном исполнении, и применяются в качестве автономных, аварийных или резервных источников питающего напряжения.

Основой любой электрической станции считается дизель-генератор, содержащий в конструкции двигатель и генераторную установку. Оба компонента объединены друг с другом посредством специальной муфты, что позволяет преобразовывать вращательный момент в электрическую энергию.

Эксплуатация дизельных электроустановок происходит в определенном алгоритме:

• В каждый цилиндр нагнетается воздушная масса под высоким давлением. В замкнутом пространстве происходит его сжатие и разогрев до высокой температуры. Через определенный промежуток времени в цилиндры подается топливо, распыленное в форсунках. Под действием нагретого сжатого воздуха пары солярки возгораются, расширяются и создают высокое давление во внутреннем пространстве цилиндра.
• Раскаленная газовая смесь толкает поршень, вызывающий вращательное движение коленвала. Мотор запускается в действие и посредством муфты передает свой крутящий момент на генераторный ротор.
• В результате преобразований в конечном итоге получается электрическое напряжение с установленными характеристиками.

Где используются

По своему функциональному предназначению рассмотренные электростанции бывают основными или главными, резервными или запасными и на случай аварий.

Первый вид установок используется в виде автономных или независимых источников напряжения местах строительства и в сельском хозяйстве, в лесозаготовительной сфере и в прочих удаленных точках, где по ряду причин невозможно воспользоваться и подключиться к стационарным электрическим сетям.

Резервные ДЭС. Заменяют основные электростанции, вышедшие из строя в результате аварии. Они же обеспечивают резервное электроснабжение при отключении внешних стационарных сетей.

Эксплуатация аварийных устройств осуществляется в лечебных учреждениях, узлах связи и прочих аналогичных местах, где совершенно не допускаются перебои с электричеством. Они находятся в постоянной готовности к принятию на себя полной или частичной загрузки при отключении напряжения, что предусматривают и правила технической эксплуатации дизельных электростанций.

Сфера использования оборудования этого типа очень большая. Дизельные станции активно применяются в самых разных организациях и на предприятиях, специальными и техническими службами и владельцами загородных домов. Основными пользователями являются строительные организации, торговые фирмы, магазины и автомойки.

В соответствии с режимами и условиями будущей работы, выбирается соответствующая мощность оборудования. Обязательно следует учесть, что продолжительная работа с полной загрузкой или слишком маленькие нагрузки приводят к сокращению моторесурса и срока нормальной работы станции. Для постоянного рабочего режима нагрузка должна быть не выше 60-80% от номинальной производительности, а при использовании резервного варианта этот показатель составляет 70-90%.

Применение

Приемистость автомобиля с дизельным двигателем можно назвать удовлетворительной, когда двигатель постоянно реагирует на команды водителя через педаль акселератора. Кроме этого, при движении двигатель не должен стремиться к остановке. Двигатель должен при изменении положения педали акселератора плавно разгоняться или замедляться без перебоев. На ровной дороге и удерживании педали акселератора в ладанном положении скорость автомобиля должна также оставаться постоянной. Когда педаль отпускается, двигатель должен тормозить автомобиль. На дизельном двигателе для обеспечения выполнения всех этих требований имеется регулятор числа оборотов (на ТНВД).

Рис. Регулятор числа оборотов двигателя

Регулятор включает в себя механический (центробежный) регулятор и рычаг. Имеется чувствительное устройство управления, которое определяет положение втулки управления, определяя таким образом ход педали и, соответственно количество впрыскиваемого топлива. Есть возможность адаптации реакции регулятора к изменениям установочной точки путем изменения конструкции рычага.