Дизельные электростанции

Дизельный-генератор (дизельная электростанция) – автономный источник электроснабжения, представляющий собой систему, преобразующую механическую энергию вращения коленчатого вала дизельного двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию, вырабатываемую генератором переменного тока (альтернатором). В обиходе используются сокращенные названия и аббревиатуры такие как: дизельная электростанция (ДЭС), дизельный электрогенератор, дизель-генераторная установка (ДГУ).

Основные принципы работы ДГУ:

Энергия расширения газов, образующихся при сгорании воспламененного от сжатия топлива, в дизельном двигателе внутреннего сгорания преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленчатого вала. Приводимый от двигателя ротор электрогенератора, вращаясь, возбуждает электромагнитное поле, создающее индукционный переменный ток в обмотке генератора, который подается на шины разъединителя.

Компоненты ДГУ:
К основным составным частям дизельной электростанции относятся:

  • дизельный двигатель с подсистемами его жизнеобеспечения (подача топлива, воздуха, охлаждение);
  • синхронный или асинхронный генератор переменного тока - альтернатор;
  • система автоматического управления, мониторинга и контроля дизель-генератора;
  • рама (кожух, контейнер, шасси) на которой крепится все оборудование, и которая может выполнять дополнительные функции (защита от воздействия внешней среды, шумопоглощение, транспортировка и т.д.).

Альтернатор:

Генераторы переменного тока, называемые также «альтернаторы», служат для преобразования механической энергии вращения в электрическую. Различают синхронные и асинхронные генераторы. ДГУ могут быть однофазные или трехфазные. Выбор однофазной или трехфазной установки зависит от фазности потребителей и равномерности распределения нагрузки между ними. В трехфазных дизельных электростанциях перекос нагрузки между фазами обычно не должен превышать 35 %.

IK1.JPG

Дизельный двигатель:

По способу охлаждения различают двигатели:

  • воздушного охлаждения (применяются в дизельных генераторах малой мощности);
  • жидкостного охлаждения (промышленные дизельные электростанции).

По способу подачи воздуха различают двигатели:

  • без турбонаддува;
  • с турбонаддувом;
  • с турбонаддувом и интеркулером (охлаждением).

Варианты исполнения дизельных генераторов:

Дизель-генераторы выпускаются в разнообразных исполнениях, в соответствии с требованиями заказчика. Примеры исполнений:

  • тропическое, северное, морское (в соответствии с климатическими условиями места эксплуатации);
  • стационарное или мобильное (дизельные генераторы на раме, прицепах или самоходных шасси);
  • в шумопоглощающем кожухе или антивандальном контейнере.

Возможности применения дизельных электростанций:

Дизельные электростанции широко используются в качестве автономных источников основного или резервного электроснабжения.

Основным источником дизель-генератор является в случае полного отсутствия централизованной сети энергоснабжения, резервным – в случаях наличия централизованной сети, функционирующей с возможными сбоями в работе. И в том и в другом случаях главная задача дизельных электростанций – обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителю.

В качестве резервного источника питания дизель-генераторы могут использоваться на промышленных предприятиях, в офисах банков, медицинских, дошкольных и школьных детских учреждениях, в торговых организациях и в складских помещениях. Это позволит избежать отключения важной дорогостоящей аппаратуры и оборудования (в том числе охранного или медицинского), продолжить функционирование соответствующих учреждений в нормальном режиме, сберечь материальные ценности (например, скоропортящиеся продукты питания в морозильниках и т.д.).

В качестве автономного основного источника питания дизельные генераторы широко применяются там, где централизованная система энергоснабжения либо полностью отсутствует (удаленные загородные дома, фермы, геологоразведочные экспедиции, вахтовые поселки и т.д.) либо расходы по ее проводке несоизмеримо выше затрат на приобретение и эксплуатацию дизель-генератора (использования дизельных электрогенераторов для привода погружных насосов в поливном земледелии и т.п.).

Выбор мощности дизельной электростанции

Выбор мощности ДГУ зависит от предполагаемой нагрузки на него потребителями электроэнергии. При этом необходимо учитывать их вид: Активные нагрузки – у приборов, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д. Для определения мощности дизель-генератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех электроприборов с активным видом нагрузки и добавить около 10-20 %.

Кроме того, необходимо принимать во внимание высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. 

Стартовая перегрузка электростанции очень кратковременна, поэтому важно, чтобы дизель-генератор смог ее выдержать, не отключаясь и тем более не выходя из строя. К примеру, у погружного насоса в момент старта потребление может подскочить в 7-9 раз.

После того, как сложены мощности всех потребителей, следует позаботиться о запасе мощностей. Так как оптимальный режим работы электростанции - это работа на 80% нагрузке, для правильной работы электростанции следует создать запас мощностей 10-20%.

Для снижения расхода топлива двигателя применяется турбонаддув. Воздух в таких двигателях, прежде чем попасть в камеру сгорания, сжимается в турбокомпрессоре. Его турбина приводится в движение выхлопными газами. После сжатия воздух охлаждается воздухом или водой и поступает в камеру сгорания двигателя.