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

* 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.