Принцип работы дизельных генераторов

Типовая конструкция установок на дизтопливе

Конструктивно, все дизельные генераторы относятся к категории многопрофильных устройств с моторами ДВС. Станции производятся двух видов, предусматривающих неподвижное и мобильное применение, в зависимости от эксплуатационных условий.

Практически все дизельные электростанции – представляют собой достаточно сложный механизм, собранный из различных частей и компонентов.

Основными составляющими ДЭС являются:

• Дизельный двигатель четырехтактный. Число цилиндров колеблется от 1 до 8 и соответствует заявленной производительности агрегата.
• Топливная система и аппаратура для закачки воздуха. Внутрь двигателя компоненты смеси поступают раздельно. Дизтопливо через форсунки распыляется внутрь цилиндра топливным насосом, а нагнетание воздуха осуществляется турбокомпрессором. Под действием давления происходит сильный нагрев воздуха, воспламеняющего распыленное топливо.
• Охлаждающая система, отводящая излишки тепла от разогретых деталей и поддерживающая необходимый уровень температуры. В роли охлаждающей жидкости выступает вода или антифриз. Ее движение внутри водяной рубашки происходит по специальным каналам, под давлением, создаваемым водяным насосом. В конце полного круговорота охлаждающая жидкость возвращается в радиаторную емкость и снижает температуру под действием лопастей вентилятора.
• Генераторная установка. Производит электрический ток и, в зависимости от модификации, бывает одно- (220 В) или 3-х фазного (380 В и выше) типа.
• Автоматическая система управления. Более известна как система автоматического ввода резерва. Данная аппаратура выполняет самостоятельное включение генератора без участия оператора.
• Топливный бак. Достаточно вместительный резервуар объемом на 200-300 литров.
• Рама. Металлический каркас, на котором размещаются все узлы и детали. В местах креплений установлены демпферные прокладки, обеспечивающие защиту от вибрационных колебаний.
• Контейнерная емкость, он же кожух. Устанавливается поверх всей конструкции, защищает станцию от внешних негативных воздействий. Снижает уровень шума, производимого во время работы.

Принцип работы дизель-генератора

Вкратце принцип можно описать так: Энергия расширения газов, образующихся при воспламенении сжатого топлива в цилиндрах дизельного двигателя, преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленчатого вала. Ротор генератора, приводимый в движение валом двигателя, вращаясь, возбуждает электромагнитное поле, создающее ЭДС (электродвижущую силу) на обмотках генератора. ЭДС в противофазе формирует выходное напряжение на обмотках статора, которое стабилизируется устройством управления и подаётся потребителям электроэнергии.

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.

Как работает дизельная электростанция?

Электрогенераторы являются устройствами, преобразующими механическую энергию в электричество.

Сгорающее в цилиндре топливо приводит в движение подвижную часть агрегата (вал). Он, в свою очередь, вращает ротор ДГУ. В процессе вращения создается магнитное поле, которое преобразуется в электрический ток. На основе этого принципа работают стационарные и мобильные установки.

Современные установки работают на принципе электромагнитной индукции (первооткрывателем считают Майкла Фарадея). В процессе проведения исследований ученый-физик обнаружил, что перемещение в магнитном поле электрического проводника, может вызвать поток электрических зарядов. Движение создает разность потенциалов между двумя концами провода (проводника), заставляющую «течь» электрический заряд.

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%.

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.

Классификация ДЭС

Существует множество модификаций этих агрегатов, которые в соответствии со своими характеристиками условно разделяются на несколько категорий.

Тип и конструкция корпуса

• В открытом исполнении. Устанавливаются внутри помещений, не подверженных внешним воздействиям, оборудованных системами вентиляции, отопления, средствами тушения пожара, аварийной сигнализацией. Используются только в неподвижном варианте.
• Закрытые кожухом. Отдельная металлоконструкция закрывает снаружи дизель-генераторную установку. Обеспечивает шумоизоляцию и защиту от дождя, снега, пыли и низких температур. Могут использоваться вне помещений. Как правило, они обладают малыми габаритами и невысокой мощностью.
• Контейнерные. В этом случае все технологические приспособления и оборудование размещается в специальной емкости контейнерного типа или блок-боксе. Металлическая конструкция изнутри обшита утеплителем, а снаружи покрыта антикоррозийными составами. Кроме основных компонентов, внутри находятся системы вентиляции, отопления и другое оборудование для жизнеобеспечения станции. Это позволяет выполнить запуск сразу же после ее прибытия на объект.

Мобильность

• Стационарные установки, они же автономные дизельные электростанции. Их основными положительными качествами являются высокая энергетическая производительность и широкий диапазон потенциальных возможностей. Монтируются внутри помещений в открытом виде.
• Мобильные электрические станции. Закрываются специальным защитным кожухом или помещаются в контейнер и устанавливаются на отдельное шасси. Могут перевозиться на любые расстояния.
• Портативные модели дизель-генераторов. Обладают невысокой производительностью и маленькими габаритами. Нашли свое применение на дачах, в загородных домах и коттеджах.

Мощность

• Бытовые электроустановки. Используются в виде различных источников питания – основных или резервных. Их производительность находится в пределах 8-50 кВт.
• Дизельные генераторы для промышленности. Диапазон мощностей более широкий, в пределах 50-1600 кВт. Применяются на производстве, в строительстве, в котельных и других участках с большими объемами энергопотребления.

Тип управления

• Ручное. Пуск и отключение станции выполняются кнопкой, нажимаемой вручную. Тем не менее, базовая контрольная аппаратура имеется. Единственным недостатком таких установок является необходимость в постоянном дежурстве оператора.
• Автоматический ввод резерва. Обеспечивает самостоятельное включение станции при отключении напряжения в стационарной сети. После возобновления подачи питания установка автоматически отключается. Функциональные возможности у разных моделей могут отличаться, поэтому в некоторых случаях может понадобиться оператор.
• Дистанционное управление. Выполняется через подключенный компьютер. Такая система позволяет осуществлять контроль электроснабжения сразу нескольких объектов.

Двигатели, применяемые в дизель-генераторах

Основные отличия дизельных двигателей, связанные с их мощностью, определяются габаритами, системами охлаждения и подачи воздуха. По способу охлаждения различают двигатели: — Воздушного охлаждения — применяются в дизель-генераторах малой мощности. — Жидкостного охлаждения. Применяемые жидкости – вода или антифриз. По способу подачи воздуха: — Без турбонаддува. — С турбонаддувом, когда турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля. — С турбонаддувом и промежуточным охлаждением поступающего воздуха.

В сравнении с бензиновыми, дизельные двигатели имеют ряд преимуществ: меньшая стоимость и расход топлива, больший ресурс, более высокая пожаробезопасность. Эти факторы особенно важны в случае долговременного применения электростанции в качестве основного источника электроснабжения или при продолжительном подключении ее в качестве резервного. Среди отечественных производителей можно отметить продукцию Ярославского (ЯМЗ) и Минского (ММЗ) заводов.

Техническое обслуживание и рекомендации по эксплуатации

При постоянном и продолжительном использовании установок необходимо соблюдать правила технической эксплуатации дизельных электростанций. Обслуживание проводится специально обученным персоналом. Лица, допущенные к использованию станций, должны хорошо знать принципы их работы, конструктивные отличия и особенности, потенциальные возможности контрольно-управляющих систем.

Периодически все работники, выполняющие обслуживание дизельных электростанций обязаны сдавать экзамены по должностным инструкциям, охране труда и безопасному использованию установок. По итогам экзаменов выдается удостоверение, разрешающее выполнение работы в должности оператора электростанции.

При выполнении обслуживания дизельных станций выполняются следующие действия:

• Перед пуском двигателя в соответствии с ПТЭД проводится внешний осмотр установки. На все движущиеся детали устанавливаются защитные экраны. В устройстве должны отсутствовать видимые повреждения и потеки ГСМ. Масло в двигателе заранее прогревается до 35 градусов. За счет этого облегчается пуск, увеличивается срок эксплуатации.
• После перехода в рабочий режим нужно регулярно выполнять контроль над показателями уровня масла в системе смазки. Допустимая естественная убыль составляет 100 г на каждые 100 часов отработанные агрегатом.
• Узлы регулярно очищаются от пыли и грязи, накопившейся за прошедший период, удаляются масляные следы и потеки. Таким образом, электростанция не перегревается, продлевается срок ее службы.
• Следует контролировать нагрузку, чтобы число потребителей не превысило номинальную мощность генератора. По этой причине генераторная установка чаще всего перегружается и перестает нормально работать, вплоть до полной остановки. Работа без нагрузки свыше 30 минут также отрицательно влияет на ресурс деталей, вызывая их преждевременный износ.
• В случае вынужденного простоя генератора на протяжении долгого времени, рекомендуется хотя-бы 1 раз в месяц запускать его на 1 час.