Дизельная электростанция: как определить мощность, выбрать исполнение и степень автоматизации
Дизельная электростанция (ДЭС) - это энергетическая установка, оборудованная электрическим генератором тока с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания. Дизельные электрические станции применяют в качестве автономного, резервного или аварийного источника электропитания потребителей электроэнергии как стационарно, так и в передвижных установках (на автомобилях, прицепах). Принцип работы ДЭС:
Энергия, высвобождающаяся при сгорании топлива, приводит в движение кoленвал; вращающийся ротор генератора воздействует на обмотку статора, где и создается индукционный переменный ток. Таким образом осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.
Дизельная электростанция включает в себя:
- системы охлаждения дизеля с насосами, баками и трубопроводами;
- системы питания топливом дизеля с топливными баками, насосами и трубопроводами;
- системы смазки дизеля с масляными баками, масляными радиаторами, насосами и маслопроводами;
- системы запуска дизеля с электрическим стартером, аккумуляторной батареей и зарядным генератором или воздушным с баллонами компрессором, пусковыми клапанами и трубопроводами;
- системы подогрева дизеля с подогревателями, лампами и змеевиками для подогрева, отопительно-вентиляционными установками;
- щиты управления, защиты и сигнализации дизель-генераторов с комплектом соединительных кабелей;
- щиты распределения электроэнергии от ДЭС к потребителю;
- аккумуляторную батарею с выпрямителями для ее подзаряда, которая служит для запуска дизеля и питания постоянным током схем управления, сигнализации, цепей возбуждения.
Как выбрать дизельную электростанцию
- по области применения;
- по мощности: малая - до 80 кВт, средней - до 400 кВт и большой выше 500 кВт;
- по автоматизации: первой, второй или третьей степени автоматизации;
- по варианту исполнения – закрытого или открытого типа;
- по конструктивному исполнению - стационарные и передвижные;
Выберите мощность ДГУ:
При выборе ДЭС необходимо учитывать продолжительность работы дизельэлектростанции, выбор места установки и климатические условия эксплуатации.
Область применения дизельных электростанций:
- строительные компании, подрядные организации;
- ТРК , магазины, автомойки, автозаправки;
- серверные и вычислительные центры (ЦОД) ;
- МВД, МЧС, аварийные службы, службы ЖКХ;
- больницы, детские сады;
- системы собственных нужд АЭС и ГРЭС;
- загородные дома, коттеджи.
В зависимости от области применения и условий эксплуатации дизельные электростанции могут использоваться в качестве основных источников питания (при отсутствии централизованного электроснабжения) или в качестве резервных источников питания (в аварийном режиме, в случае временного отсутствия тока в электросети).
В качестве основного (автономного) источника питания ДЭС применяют в строительстве, нефтегазовой сфере, в сельском хозяйстве, на лесозаготовках, т.е. там, где невозможно использование стационарных линий электропередачи.
Аварийные ДЭС применяют в больницах, на таможне и объектах, для которых недопустим перерыв электропитания. Они в любой момент должны быть готовы принять на себя нагрузку в случае исчезновения напряжения на объектах.
Определение необходимой мощности дизельной электростанции
Существует три режима работы ДГУ.
- Продолжительный, когда вы нагружаете ДЭС на 70% и она работает 24 часа в сутки.
- Основной режим, когда электростанция нагружается на 90% и работает 6-8 часов в сутки.
- Резервный режим, когда вы нагружаете агрегат по «полной», но он работает всего 500 часов в год.
В паспорте любого дизель-генератора указаны две мощности. Основная мощность (PRP, Prime Power) - номинал, вырабатывая который, дизельная электростанция будет чувствовать себя комфортно. И ограниченная по времени мощность (LTP, Limited Time Power) - номинал, вырабатывая который, ДЭС будет работать на максимуме своих возможностей. На первый показатель стоит ориентироваться, когда вы покупаете ДГУ для основного и продолжительного режимов работы. На второй – когда рассматриваете вариант использования ДГУ в качестве резервного источника питания.
Потребляемые мощности по отраслям
Ед. изм. |
Значение* |
|
---|---|---|
Медицинские учреждения и лечебно оздоровительные заведения |
||
Стационарное медицинское учреждение |
кВт |
250 - 320 |
Производственные здания |
||
Производственные цеха |
кВт |
60 - 1000 |
Агропромышленный комплекс |
||
Фермерские хозяйства |
кВт |
300 - 500 |
Аэропорты/Аэродромы |
||
Стационарные объекты (радиомаяков, радиолокаторов, ВПП, аэровокзал и т.д.) |
кВт |
80 - 1000 |
Телекоммуникационная отрасль |
||
Объекты связи |
кВт |
16 - 200 |
Предприятия торговли |
||
Продовольственные магазины |
кВт |
60 - 500 |
* Значения являются ориентировочными и рассчитываются индивидуально.
При выборе дизельной электростанции следует определить суммарную мощность, которую будут потреблять электроприборы, подключаемые к сети одновременно. При этом стоит обратить внимание на различие токоприемников с преобладанием активной или индуктивной нагрузки.
Для питания сети, в которую включены приборы, активно нагружающие электросеть, такие как освещение, электроплиты, электронагреватели, следует брать генератор с запасом мощности на 15% превышающим суммарную мощность подключенных приборов.
Электротехника индуктивного типа (электродвигатели и приборы, собранные на их основе - дрели, насосы, пилы, компрессоры и холодильники) нуждается в момент пуска в большей мощности, поэтому их суммарную мощность необходимо увеличивать в 3 раза, рассчитывая требуемую мощность дизельного генератора.
Суммарную мощность электродвигателей в кВт, определяют по формуле
Рmax1=KcPy,
где Рy - установленная мощность электродвигателей и других электропотребителей (без освещения);
Кс - коэффициент спроса.
Коэффициент спроса определяется опытным путем и учитывает следующие факторы: КПД привода и сети, одновременность включения потребителей тока и их нагрузку. Ниже приведены средние значения коэффициента спроса Кс:
Электродвигатели станков, шт.:
- 1-5 ----------- 0,8
- 6-10 ---------- 0,7
- более 10 ------ 0,6
Электродвигатели насосов, вентиляторов, компрессоров.
• 0,75-0,8
Электродвигатели кранов, тельферов, подъемников
• 0,3-0,4
Шкафы сушильные, печи сопротивления
• 0,6-0,7
Сварочные трансформаторы
• 0,6-0,7
Трансформаторы стыковой и точечной сварки
• 0,4
Электродвигатели строительных механизмов
• 0,6
Электродвигатели механизмов лесозаготовительных организаций. шт.:
- до 3 ------ 0,85
- до 5 ------ 0,7
- до 8 ------ 0,5
- более 8 --- 0,4
Суммарная мощность осветительной нагрузки в кВт определяется по формуле
Рmax2=КсРо,н,
где Кс - коэффициент спроса, для рабочего освещения производственных зданий Кс=0,8-0,9, для наружного освещения Кс=1;
Ро,н - установленная мощность осветительной нагрузки, кВт.
Мощность существующей осветительной сети Рс подсчитывается как суммарная мощность осветительных точек.
Степень автоматизации дизельной электростанции
1-ая степень автоматизации является минимальной и присутствует на любой электростанции: это ручной пуск. Требуется постоянное наличие обслуживающего персонала. Подходит сттоителям и компаниям по добыче полезных ископаемых.
2-ая степень автоматизации – это автоматический запуск дизельной электростанции. Дополнительное снабжение станции шкафом АВР позволяет станции автоматически производить запуск в случаях отключения основного источника. Подходит для торговых центров, центров обработки данных, гипермаркетов.
3-я степень автоматизации является не только технически оснащенной, но и отличается высоким уровнем автономности. Самостоятельность станции обеспечивает: автоматическое пополнение топлива, масла, охлаждающей жидкости и возможность автоматического управления вспомогательными агрегатами и отдельными операциями обслуживания двигателя. Данные функции позволяет электростанции обеспечивать энергией объект от 24 до 72 часов. Кроме того, система автозапуска не только отслеживает стабильность работы генератора, но и не допускает перегрузки системы. Часто 3ю степень автоматизации используют в аэропортах.
Варианты исполнения ДЭС
Базовое исполнение электростанции – ДЭС открытого типа - предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении. Такой вариант размещения предполагает защиту станции от воздействий окружающей среды (пыли, дождя, снега, прямого солнечного света, низких или высоких температур). Для надежной работы и удобного обслуживания ДЭС помещение должно иметь соответствующие размеры и оборудовано системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также соответствовать нормам пожарной безопасности.
Вариант исполнения электростанции в кожухе предполагает размещение станции на открытой площадке или в помещении. Кожух предназначен для защиты электростанции от пыли, а также обладает шумопоглащающими свойствами.
Контейнерные электростанции представляют собой полностью автономные силовые модули на базе дизельной электростанции, предназначенные для эксплуатации в диапазоне температур от -40°С до +40°С при отсутствии электрических сетей. Дизель генератор в контейнере защищен от неблагоприятных погодных условий. Внутри он оснащен всем необходимым оборудованием для работы станции: шкафом кабельного ввода, панелью АВР, щитом СН собственных нужд электростанции, системами подкачки топлива и масла, и системами отопления и освещения.
Конструкция станции держится на жестком металлическом каркасе. Стены, полы и крыша сделаны из металлических листов с ребрами жесткости и обшиты теплоизолирующими и пожаробезопасными материалами.
Контейнерная дизельная электростанция может быть размещена в любом месте без постройки специальных помещений. Для монтажа контейнера достаточно подготовленной площадки (фундамента).
Конструкция ДЭС
По конструктивному исполнению ДЭС делят на стационарные и передвижные.
Передвижные дизельные электростанции размещают на автомобильном прицепе, в кузове автомобиля или в закрытом вагоне.
Стационарные ДЭС обязательно должны быть установлены на фундаменте. Они предназначены для работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40°С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25°С.
Продолжительность работы дизельной электростанции
Достигнуть большей продолжительности необслуживаемой работы дизель-генератора можно двумя способами: увеличивая объемы топливных расходных емкостей самих дизель-генераторов или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости по топливопроводам из емкостей-хранилищ. Для автономных передвижных установок ввиду невозможности использования обеих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт - 8 часов). Для автономных стационарных ДГУ возможна установка топливного бака большей емкости - на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища). Для резервных дизель-генераторов рекомендуемое время необслуживаемой работы - 24 часа.