Непрерывный или резервный режим работы дизель-генератора?

Режим работы дизель-генератора

Дизель-генераторы можно классифицировать в зависимости от режима их работы: непрерывный, основной и резервный.

Непрерывный и основной режимы эксплуатации дизель-генераторов очень похожи, так как установки используются в качестве основного источника энергии и предназначены для непрерывной работы или работы в течение длительных периодов времени. Основное различие между этими двумя режимами состоит в том, что непрерывные дизель-генераторы предназначены для работы с нагрузкой постоянной величины, в то время как основные дизель-генераторы предназначены для работы в течение длительного времени при переменной нагрузке.

Другой тип дизель-генераторов - резервный: такой генератор запускается только при отключении объекта от сети центрального электроснабжения. Запуск возможен либо вручную, либо оператором. Непрерывные и основные дизель-генераторы используются в первую очередь в отдаленных районах без сетей центрального электроснабжения, таких как районы нефтегазовой добычи или горнодобывающей промышленности,  крупного строительства, на морских судах и тому подобном, где нет доступа к электросети, откуда бы можно было взять электроэнергию. Они также используются в случаях, когда существуют ограничения на количество потребляемой электроэнергии, то есть на мощность, получаемую из электросети. В некоторых, достаточно редких случаях, выработка электроэнергии с помощью дизель-генератора может оказаться дешевле, чем покупка электроэнергии в электрических сетях. С другой стороны, потребность в резервных источниках питания возникает, когда есть временное прекращение поставок электрической энергии, например, когда сеть центрального электроснабжения испытывает перегрузки и ограничивает или прекращает поставки электроэнергии по причине аварии.

Как и любая другая техника, которая работает непрерывно в течение долгих часов, дизель-генераторы для непрерывного и основного режимов должны быть достаточно надежными, чтобы выдерживать большие нагрузки. Кроме того, эти устройства должны иметь возможность переносить трение между своими движущимися частями в течение длительных периодов времени, а также устойчиво рассеивать большое количество выделяемого тепла. Это приводит к тому, что основные дизель-генераторы становятся дороже, чем генераторы подобных мощностей, используемые для резервной поддержки. Есть несколько особенностей, которые должны быть реализованы в мощных дизель-генераторах непрерывного действия, чтобы сделать их эффективно работающими в течение длительного времени. Некоторые из них приведены ниже:

1. Системы охлаждения

А. Непрерывный / основной дизель-генератор.

а) Для двигателя: Непрерывные/основные дизель-генераторы, как правило, имеют систему охлаждения большей ёмкости, чем резервные. Непрерывное сгорание топлива в мощном дизельном двигателе порождает огромное количество тепла, которое должно быть рассеяно в окружающей среде, чтобы предотвратить неизбежное повышение температуры самого двигателя. Циркулирующая в рубашке охлаждения жидкость поглощает тепло от двигателя и, в свою очередь, охлаждается в большом радиаторе, снабженном вентилятором. Система охлаждения также требуется для охлаждения масла в системе смазки двигателя. В очень крупных промышленных дизель-генераторах (2250кВт и выше) для обеспечения нужного теплового режима, часто требуется целая градирня.

б) Для генератора: генератор переменного тока также подвержен росту температуры из-за постоянной циркуляции большого тока через обмотки генератора, которые, в свою очередь, должны быть способны эти токи выдерживать. Генератор, как и двигатель дизель-генератора, работает постоянно, чтобы обеспечить бесперебойное энергоснабжение – в этом ведь и состоит его главное назначение. Таким образом, при его работе нет интервалов  времени, в течение которых генератор мог бы остывать естественным образом. Система охлаждения генератора, как правило, ограничивает рост температуры обмоток температурой  105⁰C.

Б. Резервные дизель-генераторы.
Они, как правило, работают в течение более короткого времени, например, несколько часов в течение суток. Это дает им два преимущества по сравнению с постоянно работающими дизель-генераторам. Во-первых, они имеют достаточно времени, чтобы остыть естественным образом. Во-вторых, во время простоя вы можете проводить техобслуживание на резервных дизель-генераторах, не нарушая общего режима электроснабжения объекта. Таким образом, резервные  устройства не требуют таких сложных и требовательных к надежности функций как мощные дизель-генераторы непрерывного действия.

а) Для двигателя: Поскольку резервные установки работают только в течение ограниченного времени, они не нагреваются так, как дизель-генераторы в непрерывном/основном режиме. Следовательно, этим устройствам требуются системы охлаждения меньшего размера. Небольшие резервные дизель-генераторы даже могут иметь только воздушное охлаждение, устраняя необходимость в циркуляции охлаждающей жидкости.

б) Для генератора: Генераторы переменного тока могут выдерживать высокие температуры в течение коротких периодов времени, но не на постоянной основе. Поэтому генераторы резервных электростанций не предназначены для длительного воздействия высоких температур. Эти различия в предельных температурах обмоток определяют различные типы изоляции, которая используется для непрерывных и резервных установок.

2. Воздушные фильтры:

Сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания происходит в присутствии воздуха. Наличие пыли или любых других твердых частиц в подаваемом воздухе будет засорять систему приготовления и подачи топливной смеси дизельного двигателя. Поскольку работающий в непрерывном режиме дизель-генератор невозможно выключить, чтобы произвести очистку воздушной системы, то системы подготовки топливно-воздушной смеси требуют применения в воздухоочистителях сверхпрочных и долговечных воздушных фильтров.

3. Скорость вращения:

Непрерывные дизель-генераторы обычно работают на более низких скоростях вращения. Как правило, дизель-генераторные установки работают на скоростях в 1500-1800 оборотов в минуту, но дизель-генераторы непрерывного режима больших мощностей предназначены для работы со скоростью в 1200 оборотов или даже 900 оборотов в минуту. Это значительно увеличивает срок службы дизель-генератора и снижает затраты на техническое обслуживание, но, с другой стороны, такие дизель-генераторы, как правило, дороже.

4. Выходная мощность:

Дизель-генераторы постоянного режима должны вырабатывать от 25% до 100% номинальной мощности в течение неограниченного периода времени. В случае, когда объект электроснабжения полностью зависит от дизель-генератора, то целесообразно иметь установленными и подключенными к электросети объекта электроснабжения два идентичных дизель-генератора. Они должны быть соединены таким образом, что, когда один из дизель-генераторов останавливается - другой должен запускаться автоматически, тем самым исключая перерывы в электроснабжении.
Резервные дизель-генераторы должны быть оборудованы автоматическим переключателем нагрузки (блок автоматики ввода резерва - АВР) таким образом, чтобы они запускались автоматически при пропадании основного электропитания.

В каком режиме должен работать дизель-генератор на вашем объекте – непрерывном/основном или в резервном? Очень важно, чтобы вы четко представляли себе цели его работы. Иногда дизель-генератор может потребоваться только для использования в режиме ожидания. Тем не менее, если перебои в подаче электроэнергии происходят часто или в течение длительных периодов времени, возможно, стоит задуматься о выборе модели, которая сможет работать и в непрерывном режиме,  чтобы обеспечить бесперебойное резервное питание в течение длительного периода времени. Если вы будете заставлять резервный дизель-генератор непрерывно работать дольше, чем в течение установленного для него изготовителем времени, то скорее всего, это приведет к более частым сбоям в его работе, а то и к поломкам.