Принцип работы электростанции дизельной: Дизельный генератор: принцип работы и устройство | Статьи

Содержание

Принцип работы дизель генератора: как рождается энергия

Чтобы обеспечить безаварийную работу электрогенерирующего оборудования, следует знать и понимать принцип работы дизель-генератора. От этого зависит правильность действий при запуске или остановке, переходе с основного на резервный источник питания, техническом обслуживании агрегата.

Нельзя понять принцип работы, не зная устройства дизельного генератора

Независимо от мощности оборудования, мобильного или стационарного исполнения, работа дизельной электростанции обеспечивается функционированием следующих основных узлов и агрегатов:

  1. Двигатель внутреннего сгорания, преобразующий энергию сжигаемого дизельного топлива во вращающий момент.

  2. Синхронный или асинхронный генератор переменного тока, обеспечивающий преобразование вращательного момента, передаваемого на ротор, в электродвижущую силу (ЭДС).

  3. Система контроля и управления режимами работы установки, позволяющая запускать дизель-генератор в ручном или автоматическом режиме.

Все оборудование монтируется на одной раме, дополнительно комплектуется системами охлаждения и отвода продуктов сгорания дизельного топлива.

Принцип работы ДГУ — какой узел за что отвечает

Принцип действия дизельной электростанции любого типа основан на двойном преобразовании энергии. В результате этого процесса и получают электроэнергию, необходимую для снабжения подключаемых потребителей. От других типов электрогенерирующих установок ДЭС отличается только принципом работы двигателя внутреннего сгорания.

Как энергия преобразуется в ДВС?

В качестве первичного источника энергии применяется дизельное топливо, состав которого должен соответствовать сезону и определяется межгосударственным стандартом ГОСТ 305-2013. Среди особенностей того, как работает дизельный генератор, необходимо выделить следующие моменты:

  • При сжигании топлива в камере сгорания двигателя образуется расширяющаяся смесь газов (продуктов сгорания).

  • Под воздействием возрастающего давления поршень установки начинает перемещаться по рабочему цилиндру.

  • Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала, с которого крутящий момент передается на электрический генератор.

Основное отличие от бензиновых и газопоршневых модификаций электрогенерирующего оборудования заключается в том, что ДВС не имеет системы зажигания. Воспламенение топлива происходит исключительно за счет его сжатия.

Особенности работы генератора

Принцип действия генератора дизельной электростанции основан в преобразовании крутящего момента, подаваемого на ротор установки, в электродвижущую силу за счет электромагнитной индукции. При этом в генераторе происходят следующие процессы:

  • Вращающийся ротор установки представляет собой проводник, движущийся в магнитном поле, создаваемом статором.

  • При пересечении магнитных силовых линий происходит процесс образования электродвижущей силы, вызывающей движение электронов.

  • Формируемое при этом выходное напряжение, обусловленное разницей потенциалов на полюсах генератора, стабилизируется в аппаратуре управления и распределения электроэнергии.

На практике получили применение генераторы одно- и трехфазного типа, что позволяет обеспечить электроснабжение бытовых и промышленных потребителей.

Принцип работы ДГУ в автоматическом режиме

Простейшие установки запускаются в работу в ручном режиме. Но при использовании дизель-генератора в качестве резервного или аварийного источника питания большее распространение получили агрегаты с автоматическим вводом резерва. Благодаря такому решение удается обеспечить бесперебойное электроснабжение при регулярных сбоях в центральной сети и аварийных отключениях. Давайте разберемся, как работает ДЭС с такой аппаратурой.

Современная система АВР представляет собой сложное вводно-коммутационное электрощитовое устройство, позволяющее контролировать состояние параметров центральной сети и режимы работы электрогенерирующего оборудования. Основное назначение такой аппаратуры — запуск и остановка генератора, переключение нагрузки в автоматическом режиме, защита от встречного включения источников электроэнергии (сеть и ДГУ).

Используемый в дизельных генераторах с АВР принцип работы позволяет реализовать следующие базовые функции:

  • Контроль параметров сети. При выходе параметров напряжения за установленные пределы или полном его исчезновении дизель-генератор запускается в автоматическом режиме.

  • Обеспечение прогрева двигателя до нормируемой температуры после запуска, после чего происходит переключение нагрузки на генератор.

  • При возобновлении центрального электроснабжения осуществляет обратное переключение, при этом двигатель остывает на холостом ходу перед остановкой.

Отдельные модификации АВР обеспечивают автоматическую подзарядку аккумуляторных батарей, благодаря чему при последующем запуске не возникает проблем.

Применение автоматического ввода резерва не только упрощает управление автономным электроснабжением и обеспечивает переход при необходимости. Основной плюс — препятствование работе дизельной генераторной установки в нештатных режимах. Благодаря этому снижается нагрузка на основные узлы и агрегаты, увеличивается срок службы ДЭС.

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Чтобы преобразовать механическую энергию (двигателя внутреннего сгорания, ветрового двигателя, турбины) в электрическую энергию (постоянного или переменного тока), необходим генератор. Основные части генератора – неподвижный якорь (статор) и приводимый во вращение первичным двигателем с высоким постоянством числа оборотов индуктор (ротор) с питаемой постоянным током обмоткой возбуждения.

Ротор электромашины переменного тока может вращаться с частотой магнитного поля или отставать от него (вращаться с меньшей скоростью). В первом случае машина относится к синхронным, во втором к асинхронным. Синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме, называется синхронным генератором. Синхронный генератор обратим, т.е. при подключении якорной обмотки к трехфазной электросети он работает как электродвигатель.
Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора синхронного генератора (СГ) линии его магнитного поля пересекают обмотку статора. Магнитное поле ротора создается независимым возбудителем, в качестве которого может служить аккумулятор или дополнительный генератор постоянного тока с напряжением обычно не выше 150 В, а также ртутные, полупроводниковые (селеновые или германиевые) или механические выпрямители.

Возможно и обратное решение (применяемое обычно в малогабаритных передвижных установках переменного тока) – вращение ротора в неподвижном магнитном поле, при этом вырабатываемый в обмотках ротора переменный ток необходимо снимать с ротора через коллектор. Вырабатываемая СГ электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональна магнитной индукции, длине паза статора, числу витков в обмотке статора, внутреннему диаметру статора и частоте вращения магнитного поля. Изменение ЭДС синхронного генератора возможно путем регулирования тока в обмотке возбудителя реостатом или системой автоматического регулирования.

Частота вращения магнитного поля равна скорости вращения ротора, а частота вырабатываемого переменного напряжения пропорциональна частоте вращения магнитного поля и количеству пар полюсов статора. В качестве примера, при заданной частоте СГ 50 Гц при числе пар полюсов 1 ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а при числе пар 2 – со скоростью 1500 об/мин и т.д.

Для поддержания постоянства частоты вырабатываемого СГ переменного напряжения скорость вращения первичного двигателя поддерживается постоянной посредством автоматического регулятора скорости.


Обычно от СГ требуется выработка напряжения порядка 15-40 кВ, снять такое напряжение с вращающегося коллектора сложно, и обмотки якоря, с которого снимается вырабатываемая электрическая энергия, выгодно сделать неподвижными. Мощность же возбуждения СГ обычно составляет 1-3% и не превышает 5% мощности СГ; подать эту мощность на вращающийся ротор не составляет проблемы.

При мощности СГ до нескольких киловатт магнитное поле ротора может обеспечиваться постоянными магнитами (самыми современными, неодимовыми), что позволяет обойтись без коллектора и токосъемника. При этом, ввиду невозможности регулирования магнитного потока ротора, выходное напряжение СГ неизменно и не поддается регулированию, либо же с регулированием возникают сложности. Мощность современного синхронного генератора достигает нескольких Гвт и выше.

 

Виды синхронных генераторов


Генераторы разделяются по способу возбуждения. Самый простой способ, не требующий дополнительного источника питания для возбуждения статора – это использование самовозбуждения за счет остаточного намагничивания сердечника ротора даже при отсутствии в обмотках ротора тока возбуждения. При вращении ротора слабый остаточный магнитный поток ротора вызывает образование в обмотках ротора небольшой ЭДС, которая отбирается понижающим трансформатором, выпрямляется и через коллектор подается в обмотку возбуждения, что увеличивает магнитный поток, ЭДС генератора и дальнейшее развитие процесса самовозбуждения, вплоть до выхода на нормальный режим работы. Подобная схема с самовозбуждением успешно применяется в автономных установках наземного, водного и воздушного транспорта.

Если применяется тиристорное устройство регулирования тока возбуждения, появляется возможность автоматического регулирования выходного напряжения СГ (поддержания его постоянства или изменения по определенному закону в зависимости от величины и характера нагрузки). Возможно также возбуждение ротора от дополнительного генератора (подвозбудителя), имеющего общий вал с основным генератором или соединенного с валом СГ посредством полумуфты.

 

Устройство синхронного генератора


Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.


Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).


Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

 

Режимы работы синхронного генератора

Синхронный генератор может работать в режиме холостого хода, при отсутствии токов в обмотке якоря, и тогда вырабатываемое напряжение задается лишь током возбуждения.

При подключении к СГ потребителя через обмотку якоря начинают протекать токи, и создаваемое ими магнитное поле складывается с полем ротора. Ток в якорной обмотке при чисто активной нагрузке (нагревательные элементы, лампочки накаливания) совпадает по фазе с ЭДС, при индуктивной (асинхронные электродвигатели, дроссели, трансформаторы) отстает, а при емкостной (батареи конденсаторов, корректоры коэффициента мощности, высоковольтные ЛЭП) опережает. При активной нагрузке создаваемый в статоре дополнительный магнитный поток перпендикулярен потоку ротора, и ЭДС генератора, определяемая суммарным потоком, возрастает.

Реактивная нагрузка ведет к отклонению направлений потоков от перпендикулярности, вследствие несовпадения фаз тока якорной обмотки и ЭДС, и при емкостной нагрузке ЭДС генератора увеличивается еще выше, поскольку направление потоков начинает совпадать (вызывается продольно-намагничивающая реакция), а при индуктивной нагрузке к снижению ЭДС вследствие встречного направления потоков (вызывается продольно-размагничивающая реакция). Наиболее часто встречается смешанная активно-индуктивная нагрузка.

Чтобы устранить воздействие реакции якоря на ЭДС генератора, предусматривается регулирование возбуждения ротора с целью поддержания ЭДС на должном уровне с исключением ее зависимости от мощности и вида нагрузки. Также, для устранения колебаний при резкой смене режима работы СГ, помимо основной обмотки возбудителя, наматывается еще и демпферная (успокаивающая) катушка, особо полезная при совместной работе нескольких СГ на общую сеть. Поскольку нагрузка СГ не остается постоянной и время от времени меняется, существует необходимость постоянного регулирования тока возбуждения, что осуществляется автоматическими системами регулирования.

При нормальной работе СГ допустимы некоторые отклонения коэффициентов мощности нагрузки, напряжения и частоты в пределах нескольких процентов от номинальных значений. При нарушениях в линии нагрузки (коротких замыканиях, непостоянстве отбираемой мощности, неравномерном распределении нагрузки между фазами), возникает асимметрия выходного напряжения СГ, форма напряжения искажается и отклоняется от синусоидальной, что может приводить к перегреву обмоток и элементов конструкции генератора. Также, к искажениям формы ЭДС генератора ведет нелинейность нагрузки (подключенные к сети выпрямители, инверторы).

При работе СГ важно следить за расходом охлаждающей воды, автоматика должна предупреждать персонал при снижении расхода путем включения сигнализации, и при резком падении расхода приступить к разгрузке генератора с последующим отключением в течение нескольких минут.


Работа нескольких синхронных генераторов на общую сеть


Параллельная работа нескольких СГ необходима для полного использования их мощности, позволяет создавать мощные источники питания, а также периодически выводить на профилактику или в ремонт один из генераторов.


При параллельной работе нескольких СГ требуется строгое постоянство вырабатываемой каждым из них частоты, с высоким поддержанием постоянства скорости их вращения.

При включении в сеть еще одного СГ требуется равенство его напряжения напряжению сети с постоянством частоты, фазы и чередования фаз. Лишь при совпадении этих условий при включении СГ в сеть не будет толчков тока и опасных для обмоток уравнительных токов.

Синхронизация осуществляется посредством специальных устройств – синхроскопов, наиболее простыми из которых является ламповые, позволяющие по характеру свечения ламп синхроскопа определить с достаточной для практики точностью момент совпадения напряжения подключаемого генератора и сети по частоте, фазе и порядку чередования фаз.


 

 

Принцип работы ДЭС с автозапуском

Принцип работы дизельной электростанции (ДЭС) с автозапуском

Дизельные электростанции с автозапуском (АВР, ШАВР) просто незаменимы в ситуациях, когда регулярные сбои в основной сети, или понижение ее качества мешают полноценной работе как в промышленных целях так и в быту. Шкаф АВР (автомат ввода резерва) — это автоматический запуск генератора без участия оператора при исчезновении сети или ухудшении ее параметров, одним словом электростанция автоматически запускается поддерживая вашу производственную деятельность, работоспособность оборудования и станков, поддерживает освещения на объектах и т.д. а как только авария с электросетями устранена и появилась сеть, то электростанция уходит в режим ожидания. Получается, что электростанция страхует вашу деятельность в любой сфере будь это предприятие которое не простаивает и не теряет издержки простоя из за электроснабжения, или производственный строительный объект где работники встали «без дела» а зарплата сотрудникам начисляется вне зависимости от проблем на производственном объекте, в быту резервируя бытовую технику.

Принцип работы электростанции с автозапуском (АВР)

Генераторы дизельные с панелью АВР обеспечивают бесперебойную, гарантированную подачу электроэнергии: когда в основной электросети происходит авария или пропадает электричество, в течение 3–10 секунд или времени заданного вашими установками блок управления запускает оборудование в автоматическом режиме и через АВР подключает объект к генератору.

Дизельная электростанция будет продолжать работать до тех пор, пока не возобновится подача электроэнергии в основной сети, или в топливном баке не закончится дизельное топливо. Для увеличения продолжительности работы электростанций используют так называемые «Дополнительные баки» с автоматическим перекачиванием топлива в основной бак электростанции. Блок управления отслеживает уровень напряжения и, если все соответствует нормам, снова подключает объект к внешней электросети, а дизель-генератор уходит в режим ожидания.

Постоянная подзарядка аккумуляторной батареи и поддержание требуемой температуры охлаждающей жидкости за счет подогревателя  ОЖ от 220 V создают идеальные условия для стабильного автозапуска резервного генератора.

Устройство системы АВР:

  • щит автоматического включения резервной подачи электроэнергии;
  • панель управления оборудованием;
  • реле регулировки напряжения;
  • блок индикации;
  • система подогрева охлаждающей жидкости;
  • зарядное устройство для аккумуляторов.

Возможности генератора с автозапуском

В зависимости от сложности устройства блока АВР и автоматизированного оснащения, дизельные электростанции могут иметь различные возможности: от базовых (включение и отключение электростанции) до сложного набора функций например как синхронизация с сетью при ее недостатке или параллельная работа нескольких дизельных агрегатов на одну нагрузку. В целом электростанции с базовым автозапуском способны:

  • осуществлять контроль над качеством электроэнергии, включая напряжение, частоту подачи электричества;
  • отслеживать уровень топлива и масла как в основных так и дополнительных емкостях.
  • дистанционно уведомлять владельца о запуске аварийного автоматического электропитания по различным каналам связи;
  • отправлять данные о работе электростанции на пульт оператора.

Преимущества генератора с автозапуском

  • Автоматический запуск при исчезновении центральной сети без оператора.
  • Автоматический останов генератора и переход на центральное электроснабжение без оператора.
  • Автоматическое поддержание температуры ОЖ двигателя. (Готовность к запуску от 2 до 15 секунд)
  • Автоматическая подзарядка аккумуляторных батарей от сети 220V.
  • Дистанционная работа с возможностью уведомления оператора (Опция)
  • Оповещение о пуске,останове дизель-генератора на мобильный телефон (Опция)

Хотите купить дизель-генератор или бензогенератор с автозапуском?

Специалисты компании «ТРАСТ-ЭНЕРГО» помогут вам выбрать по цене и параметрам дизельный генератор с учетом эксплуатационных требований.Помимо дизельного генератора или бензогенератора, мы разработаем автоматику подходящую именно под ваши задачи как в быту так и в промышленности. Для заказа позвоните по телефону: 8(800)200-90-73 или 8(909)277-18-58.

Дизельные электростанции

    Её основой является дизель-генератор, включающий в себя дизельный двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор и механизмы, распределяющие электроэнергию, пульт управления, элементы автоматики, комплекты запасных частей и инструментов и т.д.

Принцип работы

   Подавляющее большинство дизельных электростанций построено по одной схеме и функционируют одинаково. Движущим началом дизельного генератора электростанции служит двигатель, который при запуске, вращает ротор электрогенератора и вырабатывает электрический ток. Все количественные и качественные дополнения к типовому устройству структуры электростанции изменяют свойства эксплуатации и возможности электростанций, но не сам принцип их работы.

   Основное назначение дизельного генератора — преобразование тепловой химической энергии, образованной перегоранием дизельного топлива в электрическую, создаваемую электрогенератором. Полученная в цилиндрах дизеля тепловая энергия газов преобразуется посредством кривошипно-шатунным устройством в механическую, передаваемую к ротору электрического генератора.

   Эффект расширения газов, полученных в результате сгорания топлива в двигателе, обеспечивает движение цилиндрового поршня и способствует вращению замкнутого проводника в подвижном магнитном поле – роторе. В обмотке неподвижного статора, связанного с ним, возникает электродвижущая сила ЭДС. Это явление электромагнитной индукции, вызываемое превращением механической энергии в электрическую, создаёт исходящее напряжение, стабилизируемое устройством управления при подготовке к использованию.

   Обычно генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания дизельных электростанций укрепляются на крепкой металлической раме и дополняются системами контроля и управления. ДВС вынуждает к движению синхронный или асинхронный электрогенератор. Сообщение двигателя и электрического генератора выполняется фланцем или посредством муфты. Для этого применяется двухопорный генератор с двумя опорными подшипниками, а с муфтой — один (одноопорный).

   Главным рабочим узлом дизельной электростанции является один или несколько дизелей, чаще – четырёх контактных, работающих на постоянных частотах. В их комплекте электронный или механический регулятор оборотов, фильтры и датчики. Цилиндры в них расположены в ряд или, что встречается гораздо чаще — в форме буквы V.

   Синхронный или асинхронный генератор электростанции имеет одну или три фазы и активную самовентиляцию. У него нет щёток. Обмотка генератора изготавливается, как правило, из электролитической меди наивысшего качества и выдерживает воздействие достаточно высоких температур.

   Функционирующие на дизельном топливе генераторы, в зависимости от мощности самой электростанции, имеют мощность от 3 до 2400 кВт, при расходе топлива от 0,6 до 550 л/час. Емкость топливного бака колеблется от 3 до 160л. Особенно крупные и сильные дизельные ЭС способны бесперебойно и очень плодотворно работать более суток.

   Дизельные электростанции используются в бытовой и профессиональной среде, в условиях, где нет стационарных линий электропередач. Они являются незаменимым источником энергии в труднодоступных местах, применяются как передвижные электростанции во множестве ситуаций и осветительно-отопительные стационарные установки в зданиях разного назначения, великолепно справляются с электропитанием больших зданий, крупных транспортных средств и незаменимы во многих аварийных ситуациях.

   Кратковременное применение дизельных электростанций при отключении электроэнергии тоже допустимо и случается, но редко из-за его нецелесообразности. Для этого существуют маломощные и более легкие и мобильные бензиновые электростанции.

   Отдельным видом портативно-передвижной дизельной электростанции является сварочный агрегат, снабжающий постоянным и переменным током электродуговую сварку.

Достоинства и недостатки дизельных электростанций

   Электростанции на дизельном топливе удобны в эксплуатации и легко запускаются. Они экономичны и имеют прекрасные рабочие качества. Спектр их применения очень широк.

   Недостатком дизельных электростанций является, в первую очередь, их быстрый износ. Капитальные ремонты на них случаются слишком часто и требуют много внимания. Стационарные дизельные ЭС с синхронным генератором требуют регулярного контроля.

   Цены на дизельные электростанции достаточно велики. Однако обычно они с избытком окупаются в процессе эксплуатации.

Принцип работы дизельных генераторов | Энпром-Энерджи

16 марта 2018 г.

Содержание:

  1. Немного истории
  2. Основные элементы дизельных установок
  3. Как работает дизельная электростанция?
  4. Сферы применения дизельных установок

Дизельный генератор – это оборудование, которое позволяет обеспечить достаточным количеством электроэнергии объекты, удаленные от централизованной сети. Кроме этого они могут использоваться в качестве резервного (аварийного) источника электричества на предприятиях и в организациях, сбой в работе которых может привести к поломке оборудования, нарушению сложного процесса или нанести вред здоровью человека (а в некоторых случаях привести к смерти). В процессе работы такие установки преобразуют механическую энергию, образуемую в результате вращения коленвала двигателя внутреннего сгорания в электричество. Когда и кем был создан первый агрегат? Из каких элементов состоит установка? Каков принцип работы дизельных генераторов? Ответы на эти вопросы помогут правильно подобрать оборудование и осуществлять его эксплуатацию без замены частей и проведения ремонта на протяжении всего установленного технической документации срока.

Немного истории

Впервые о дизельных источниках электрического тока заговорили более 100 лет назад.

Официальным изобретателем электрогенератора называют Рудольфа Дизеля. Но прототип установки – агрегат, состоящий из катушки из медной проволоки и магнита, был представлен общественности Майклом Фарадеем в 1831 году. Магнит вращался относительно катушки, создавая магнитное поле, под воздействием которого и возникал электрический ток. Впоследствии изобретение было усовершенствовано. Закрепив катушку в стационарном положении, Фарадей сумел добиться, чтобы его оборудование вырабатывало непрерывный ток.

Сам Рудольф Дизель приступил к работе над своим изобретением в 1890 году. Он выдвинул теорию о том, что увеличить коэффициент полезного действия двигателя можно путем впрыскивания топлива в цилиндр со сжатым воздухом. Реализация такой идеи позволяла увеличить КПД двигателя с 12 (таким показателем обладал мотор, созданный немцем Николаем Отто) до 70 процентов.

Патент на свое изобретение Дизель получил в 1892 году. В первых моделях в качестве топлива использовалась угольная пыль. Постепенно ученый пришел к выводу, что она для этой цели непригодна. Проведя ряд экспериментов, он определил, что установка гораздо лучше работает на частично очищенной нефти. Этот вид топлива позволил изобретателю реализовать свой план.

1893 год стал датой рождения первого агрегата. Он весил несколько тонн, и работа над его усовершенствованием длилась до 1897 года. В результате мир получил машину, КПД которого не отвечало запланированным 70 %, но значительно превышало результат ранее используемых установок, и составляло 27 процентов.

Изобретение получило название «экономичный термический двигатель». Свое новое имя – «дизельный ДВС», оно получило после смерти автора, в 1903 году.

Массовый выпуск ДГУ начался спустя более 100 лет. Первые конвейеры заработали в производственных помещениях английской компании «Perkins» и американской «Caterpillar». Их продукция постепенно усовершенствовалась, и пользуется большим спросом в наши дни.

Основные элементы дизельных генераторов

Современные дизельные генераторные установки состоят из таких элементов:

  1. двигателя, который является источником механической энергии для установки;
  2. генератора переменного тока (альтернатора), который осуществляет преобразование механической энергии в электрическую;
  3. топливной системы, состоящей из:
  • трубопровода, обеспечивающего подачу топлива из бака в двигатель;
  • вентиляционной трубы, позволяющей предотвратить наращивание вакуума или давления при заправке или дренаже бака;
  • насоса, перекачивающего топливо;
  • водоотделителя (фильтра), защищающего детали установки от загрязнения и коррозии путем отделения воды и мелких частиц из топлива;
  • форсунки, распыляющей необходимое количество дизтоплива в камере сгорания мотора;
  1. регулятора напряжения, контролирующего входное напряжение установки;
  2. систем охлаждения (отводящей тепло, выработанное в процессе работы) и смазки, обеспечивающей бесперебойную работу элементов в процессе эксплуатации;
  3. зарядного устройства, сохраняющего заряд аккумуляторный батарей при помощи «плавающего» напряжения;
  4. панели управления, выполняющей различные функции;
  5. несущей рамы, обеспечивающей структурную базу;
  6. систем выхлопа и глушения, осуществляющих отвод выпускаемых газов и понижающих уровень возникающего в процессе эксплуатации шума.

Слаженное функционирование всех частей установки обеспечивает ее длительную бесперебойную работу.

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.

Сферы применения дизельных установок

Как известно, электрогенераторы, работающие на дизтопливе, могут использоваться в качестве основного или дополнительного (аварийного) источника питания. О необходимости покупки таких агрегатов нередко задумываются собственники частных домовладений. Оборудование позволит обеспечить нормальную жизнедеятельность обитателям коттеджей или дач. Купив такую установку, они навсегда забудут о неприятностях, которые могут принести перебои в работе основной сети. Решить эти проблемы позволят ДГУ, мощностью 6-10 кВт.

Сложно представить себе работу строительных компаний без использования дизель генераторов. Современные предприятия, которым приходится вести работу на крупном объекте не могут обойтись без автономного источника питания. Они обеспечивают электричеством не только мобильные офисы, жилые фургончики или столовые, но и вырабатывают ток, необходимый для функционирования огромного количества специального оборудования. В зависимости от масштабов стройки, на объекте могут использоваться установки мощностью от 100 до 2000 кВт.

Не менее важной сферой использования дизельных генераторов являются детские и медицинские учреждения. От надежности и качества этого оборудования зависит жизнь и здоровье больных людей, а также жизнеобеспечение дошкольных и школьных учебных заведений. При подборе установки необходимо учитывать количество приборов, которые будут подключены к оборудованию, их мощность.

Генераторы, работающие на дизельном топливе, пользуются большим спросом у владельцев промышленных предприятий. В основном их используют в качестве резервного источника питания. Однако без таких установок не обходится и обустройство аварийных систем. Основная задача таких установок – обеспечение током оборудования, остановка в работе которого может привести к поломкам, травматизму обслуживающего персонала, в некоторых случаях к нанесению увечий, несовместимых с жизнью.

Дизельное оборудование применяется также во множестве других сфер. Профессиональную помощь в подборе агрегатов окажут менеджеры компаний-производителей (продавцов), которые всегда готовы рассказать об особенностях эксплуатации и обслуживания оборудования.

Принцип работы дизельных электростанций

Другие направления деятельности ООО «Кронвус-Юг»

www.4akb.ru

Оборудование для
обслуживания аккумуляторов

ural-k-s.ru

Промышленное и
автосервисное оборудование

www.metallmeb.ru

Производство мебели
специального назначения

verstaki.com

Слесарные верстаки и
производственная мебель

Дизельная электростанция предназначается для использования в качестве автономного источника электроэнергии. Такие агрегаты широко применяются для резервирования сетей ответственных потребителей, таких как банки, больницы, заводы, цеха с непрерывными циклами производства. В этих случаях электростанция включается в работу только при отключении основной лини электропитания. Однако в некоторых ситуациях дизельные электростанции используются и в качестве постоянного источника тока для бесперебойной подачи электроэнергии. Примером таких объектов могут служить удаленные поселки, буровые вышки. Применяются электростанции и в быту: в загородных коттеджах, на дачных участках. Иногда к ним подключают электроинструменты при работе в саду или на строительной площадке.

 

Сегодня на рынке представлено огромное разнообразие этих полезных агрегатов: от маленьких переносных генераторов, предназначенных для бытового использования и оснащенных колесами и ручками, до огромного стационарного промышленного оборудования, масса которого может достигать нескольких десятков тонн. Однако вне зависимости от веса и мощности, принцип работы дизельных электростанций одинаков для всех моделей.

 

В состав дизельгенератора входят:

  • Топливный двигатель, работающий на дизельном горючем с различными подсистемами подачи топлива, охлаждения, воздуха. Системы воздушного охлаждения, как правило, устанавливаются на агрегаты малой мощности, промышленные же устройства оснащаются жидкостным охлаждением. По способу подачи воздуха двигатели бывают с турбонаддувом (в этом случае туробокомпрессор подает воздух в камеру внутреннего сгорания двигателя с помощью привода от выхлопных газов двигателя), с турбонаддувом и промежуточным охлаждением воздуха и без турбонаддува.
  •  

  • Альтернатор — генератор переменного тока бывает асинхронной или синхронной модели. Различные системы мониторинга и контроля работы генератора подбираются в зависимости от предполагаемого использования устройства.
  •  

  • Рама, к которой крепится все оборудование. Она может иметь различные модификации: пространственный каркас, тент-каркас, контейнер, кожух и т. д. и выполнять различные дополнительные функции, к примеру, гасить вибрации, поглощать шум, защищать агрегат от агрессивных воздействий окружающей среды или упрощать транспортировку изделия.

 

Принцип работы дизельных электростанций заключается в преобразовании механической энергии в электрическую.


/p>

Топливо в дизельном двигателе воспламеняется. Вырабатывающаяся при этом энергия расширения газов преобразуется в механическую энергию вращения коленвала при помощи кривошипно-шатунного механизма. Ротор генератора при вращении возбуждает электромагнитное поле, которое в свою очередь создает в обмотке генератора индукционный переменный ток, подаваемый на выход потребителю.

 

Все генераторы на дизельном топливе подразделяются на однофазные и трехфазные. Первые подходят для бытового использования и питания небольших объектов. Трехфазные же агрегаты, как правило, используются для обеспечения электроэнергией крупных промышленных объектов с соответствующей электросетью либо оборудования, требующего для работы напряжения 380 В.

 

В зависимости от модели и назначения дизельные электростанции могут оснащаться дополнительными устройствами, такими как система электрического запуска или автоматического резервирования сети и изготавливаться в различных вариантах исполнения в зависимости от поставленных задач.

Wind Diesel Hybrid Power System с хранилищем водорода

1. Введение

К 2050 году спрос на энергию может удвоиться или даже утроиться по мере роста населения мира и развития экономики развивающихся стран. Цены на энергоносители, неопределенность поставок и экологические проблемы заставляют многие страны пересмотреть структуру своей энергетики. В публикации Международного энергетического агентства «Перспективы энергетических технологий на 2008 год» прогнозируется, что выбросы парниковых газов (ПГ) в энергетическом секторе к 2050 году увеличатся на 130% по сравнению с уровнями 2005 года при отсутствии новой политики (IEA, 2008).

Возобновляемые источники энергии — это часть решения энергетической проблемы, а энергия ветра — один из рентабельных вариантов производства электроэнергии. Основные области применения — производство электроэнергии и перекачка воды.

К концу 2007 года в мире было установлено около 100 000 ветряных турбин установленной мощностью 94 000 мегаватт, которые генерировали около 300 ТВт-ч в год. В настоящее время энергия ветра является частью национальной политики по производству электроэнергии во многих странах (Vaughn Nelson, 2009).

В 2007 г. в Европе было установлено 57 000 МВт ветровой энергии, что составило 3,7% потребности в электроэнергии. Европейская цель — к 2020 году вырабатывать 20% электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии, из которых 12–14% будет приходиться на ветер. В 2010 году ветровая энергия обеспечивала почти 26% потребления электроэнергии в Дании, более 15% в Португалии и Испании, 14% в Ирландии и почти 9% в Германии, более 4% всей электроэнергии Европейского союза (ЕС) и почти 2,9% в Соединенных Штатах (Министерство энергетики США, 2011).В будущем многие страны по всему миру, вероятно, испытают аналогичные уровни проникновения, поскольку энергия ветра все чаще рассматривается не только как средство сокращения выбросов CO 2 , но и как интересная экономическая альтернатива в районах с соответствующей скоростью ветра. С 2000 года совокупная установленная мощность росла в среднем примерно на 30% в год. В 2008 году было установлено более 27 ГВт мощностей в более чем 50 странах, в результате чего глобальные наземные и морские мощности достигли 121 ГВт.По оценкам Глобального совета по ветроэнергетике в 2008 году энергия ветра произвела около 260 миллионов мегаватт-часов электроэнергии. Заявки на производство электроэнергии делятся на следующие категории: ветряные электростанции и небольшие ветряные турбины (менее 100 кВт).

В настоящее время стандарт для отдаленных населенных пунктов и сельской промышленности — дизельные генераторы. Дистанционная электрическая мощность оценивается более чем в 11 ГВт с использованием 150 000 дизель-генераторов мощностью от 5 до 1 000 кВт.В Канаде имеется более 800 дизель-генераторов с общей установленной мощностью более 500 МВт в более чем 300 удаленных населенных пунктах (Vaughn Nelson, 2009). Дизель-генераторы недороги в установке; однако они дороги в эксплуатации и обслуживании, а капитальное обслуживание требуется каждые 2 000–20 000 часов, в зависимости от размера дизель-генераторной установки.

Ветро-дизельное топливо рассматривается из-за высокой стоимости выработки электроэнергии в изолированных системах. В ближайшем будущем рынок ветро-дизельных систем будет расти из-за дороговизны дизельного топлива.Ветро-дизельные энергетические системы могут варьироваться от простых конструкций, в которых ветряные турбины подключаются непосредственно к дизельной сети с минимумом дополнительных функций, до более сложных систем.

Существует ряд проблем при интеграции ветряной турбины в существующую дизельную установку: регулирование напряжения и частоты, частые остановки-запуски дизеля, использование излишков энергии, а также использование и эксплуатация новой технологии. Эти проблемы различаются по степени проникновения. Ветровые турбины с низкой проницаемостью могут быть добавлены к существующей дизельной энергии без особых проблем, поскольку это в первую очередь экономия топлива.Однако при сильном ветре необходимо хранение. Более того, одним из основных недостатков ветроэнергетики является ее непредсказуемость и непостоянство. Таким образом, чтобы лучше удовлетворять потребности потребителей в энергии, ветровые системы должны работать с накопительными устройствами. Несколько методов хранения энергии были разработаны в течение последних нескольких лет. Это включает сжатый воздух, гидроаккумулятор, маховик проточной батареи, накопитель водорода и т. Д. Было доказано (EI Zoulias, N. Lymberopoulos, 2008; Nelson et al., 2006), что водород можно эффективно использовать в качестве среды для хранения периодически возобновляемых источников энергии. автономные энергосистемы на базе источников энергии (ВИЭ).В частности, избыток энергии ВИЭ, производимой такими системами в периоды низкого спроса, может храниться в форме водорода, который будет использоваться по запросу в периоды, когда энергия ветра недоступна.

В течение многих лет Научно-исследовательский институт водорода (HRI) разработал возобновляемую фотоэлектрическую / ветроэнергетическую систему, основанную на хранении водорода (M. L. Doumbia et al., 2009; K. Agbossou et al., 2004). Система состоит из ветряного генератора (WTG) мощностью 10 кВт и солнечной фотоэлектрической батареи (PV) мощностью 1 кВт в качестве первичных источников энергии, аккумуляторной батареи, электролизера 5 кВт, батареи топливных элементов 5 кВт, различных интерфейсов силовой электроники для управления. и цели адаптации напряжения, система измерения и контроля.Эта система возобновляемой энергии адаптирована к размеру жилых помещений и может работать в автономном режиме или в режиме подключения к сети, а также могут быть разработаны различные стратегии управления.

Численное моделирование является важной частью проектирования, оценки, внедрения и оценки автономных энергетических систем с использованием энергии ветра.

Эта глава посвящена применению крупномасштабных ветро-дизельных гибридных энергосистем (ГЭС). В нем представлен теоретический анализ, моделирование и управление системами преобразования энергии ветра (WECS), подключенными к автономной энергетической системе с хранением водорода.Исследуемый ветрогенератор представляет собой индукционный генератор с двойным питанием (DFIG). Будут построены модели основных компонентов (в основном ветряная турбина, генератор, дизель-генератор, электролизер). Будет представлена ​​методика отслеживания точки максимальной мощности ветряной турбины, а также будет проанализирована стратегия передачи мощности во взаимосвязанной системе. Эффективность метода управления подтверждена для поддержания частоты гибридной энергосистемы. Эффективность предложенной гибридной системы подтверждена моделированием с использованием среды Matlab / Simulink / SimPowerSystems.Гибридная энергосистема (ГЭС) состоит из дизельного генератора мощностью 600 кВт, трех ветряных турбин мощностью 190 кВт, трех щелочных электролизеров мощностью 80 кВт и максимальной нагрузки 610 кВт.

2. Ветро-дизельная энергосистема с накопителем водорода

Конструкции гибридной энергосистемы (ГЭС) можно разделить на две категории: связанные по переменному току и связанные по постоянному току (T. Zhou, 2009).

В HPS с подключением по переменному току все источники подключаются к основной шине переменного тока перед подключением к сети. В структуре с переменным током различные источники могут быть расположены в любом месте микросети на большом расстоянии друг от друга.Тем не менее, напряжение и частота главной шины переменного тока должны хорошо контролироваться, чтобы обеспечить стабильность системы и совместимость с коммунальной сетью.

В ТНС с подключением по постоянному току все источники подключаются к основной шине постоянного тока перед подключением к сети через главный инвертор. В структуре с постоянным током напряжение и частота сети не зависят от каждого источника.

Однако не все HPS можно разделить на системы со связью по переменному или постоянному току, так как можно использовать оба метода связи, тогда получается смешанный HPS.В этом случае можно извлечь некоторые преимущества из обеих конструкций.

Конфигурация ветро-дизельной ТНС, изучаемая в данной работе, представлена ​​на рис. 1.

Рис. 1.

Ветродизельная гибридная энергосистема с производством водорода

2.1. Ветряная турбина

Ветровые турбины бывают разных размеров и типов в зависимости от генерирующей мощности и конструкции используемого ротора. Небольшие ветряные турбины с выходной мощностью менее 10 кВт используются в основном в жилых домах, в телекоммуникационных системах и в системах перекачивания оросительной воды.Ветровые турбины коммунального масштаба имеют высокую номинальную мощность от 100 кВт до 5 МВт. Существующие ветряные электростанции с установками ветряных турбин большой мощности способны вырабатывать электроэнергию мощностью более 500 МВт для коммунальных предприятий (Vaughn Nelson, 2009).

Современные ветряные турбины подразделяются на две конфигурации: ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT), в зависимости от принципов работы ротора. В конфигурации VAWT используется модель Дарье, названная в честь известного французского изобретателя.

HAWT с двумя или тремя лезвиями являются наиболее распространенными. Ветер, обдувающий лопасти гребного винта, заставляет лопасти «подниматься» и вращаться с низкой скоростью. Ветряные турбины с тремя лопастями работают «против ветра» с лопастями ротора, обращенными против ветра. Конусность лопастей ротора выбрана таким образом, чтобы максимизировать кинетическую энергию ветра. Оптимальная производительность ветряной турбины строго зависит от угла конуса лопастей и высоты установки турбины на башне (Vaughn Nelson, 2009).

Согласно Альберту Бецу, механическая мощность P m , улавливаемая турбиной от ветра для данной скорости ветра v w , вычисляется по следующему выражению (I.Мунтяну и др., 2008; Н.М. Миллер и др., 2008).

ρ — плотность воздуха в кг / м 3 ; A = πR 2 — площадь в м 2 , пройденная лопаткой; R — это радиус лопасти в м .

Аэродинамическая модель ветряной турбины может быть определена по кривым C p (λ, β). C p — коэффициент мощности, который является функцией как отношения λ скорости вершины, так и угла β наклона лопасти.Передаточное отношение конечной скорости определяется как:

Ом r представляет собой скорость вращения ветряной турбины в рад / с .

Максимальный коэффициент мощности C p определен Бетцем следующим образом (S. Heier, 1998):

Cpmax (λ, β) = 1627≈0,593E3

Следовательно, даже если отвод мощности без потерь Было возможно, только 59% энергии ветра могло использоваться ветряной турбиной.

Коэффициент мощности в зависимости от передаточной скорости, как показано на рис.2.

Рисунок 2.

Коэффициент мощности в зависимости от отношения скорости

В нашем исследовании математическое представление коэффициента мощности, используемого для ветряной турбины, дается следующим образом:

Cp = 0,398.sin (π (λ − 3 ) 15−0,3β) −0,00394 (λ − 2) βE4

В целях извлечения максимальной активной мощности скорость ветряной турбины должна быть отрегулирована для достижения оптимального значения передаточного числа конечной скорости. Блок-схема на рис. 3 показывает метод отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), применяемый к генератору для выработки максимальной мощности.Если скорость ветра ниже номинального значения, WTG работает в режиме переменной скорости, а значение C p остается на максимальном значении. В этом режиме работы регулировка высоты звука отключена. Когда скорость ветра превышает номинальное значение, включается регулировка тангажа с целью уменьшения генерируемой механической мощности (W. Qiao, W. Zhou et al., 2008).

Рисунок 3.

Блок-схема управления скоростью DFIG с MPPT

2.2. Индукционный генератор с двойным питанием и его управление

  1. Индукционный генератор с двойным питанием

Сегодня ветряные турбины на рынке сочетают в себе множество инновационных концепций с проверенными технологиями как для генераторов, так и для силовой электроники. Ветровые турбины могут работать как с фиксированной скоростью, так и с переменной скоростью. Наиболее часто используемые типы генераторов ветряных турбин — это асинхронные (индукционные) и синхронные генераторы. Среди этих технологий асинхронный индукционный генератор с двойным питанием (DFIG) получил большое внимание как одна из предпочтительных технологий для выработки энергии ветра (рис.4). DFIG состоит из индукционного генератора с обмоткой ротора (WRIG) с обмотками статора, напрямую подключенными к трехфазной сети постоянной частоты, и с обмотками ротора, установленными на двунаправленном преобразователе источника напряжения с обратной связью IGBT. Разница между механической и электрической частотой путем подачи тока в ротор с переменной частотой. Преобразователь мощности состоит из двух преобразователей, преобразователя на стороне ротора и преобразователя на стороне сети, которые управляются независимо друг от друга.Основная идея заключается в том, что преобразователь на стороне ротора регулирует активную и реактивную мощность, управляя составляющими тока ротора, в то время как преобразователь на стороне сети управляет напряжением промежуточного контура и обеспечивает работу преобразователя при единичном коэффициенте мощности (т. Е. Нулевой реактивной мощности). . По сравнению с системой преобразователя с полным номиналом, использование DFIG в ветряной турбине дает много преимуществ, таких как снижение стоимости инвертора, возможность управления крутящим моментом и небольшое повышение эффективности извлечения энергии ветра.В зависимости от рабочего состояния привода мощность подается в ротор или из него: в сверхсинхронном режиме она течет от ротора через преобразователь в сеть, тогда как в подсинхронном режиме она течет в противоположном направлении. В обоих случаях — подсинхронном и сверхсинхронном — статор подает энергию в сеть (T. Ackermann, 2005).

Рисунок 4.

Структура ветряной системы на основе DFIG

Напряжения статора и ротора DFIG задаются следующим выражением (Y.Рен, Х. Ли и Дж. Чжоу, 2009; Р. Г. Де Алмейда и др., 2004).

{vds = rs ids + dλdsdt − ωs λqsvqs = rs iqs + dλqsdt + ωs λdsvdr = rr idr + dλdrdt − ωr λqrvqr = rr iqr + dλqrdt + ωr λdrE5

r s r — соответственно сопротивление обмоток статора и ротора, а ω s — частота вращения синхронной системы отсчета.

{λds = Ls ids + Lm idrλqs = Ls iqs + Lm iqrλdr = Lr idr + Lm idsλqr = Lr iqr + Lm iqsE6LsandLr представляют собой соответственно самоиндуктивность статора и обмоток ротора, а Lm — взаимную индуктивность статора и обмотки ротора.

Электромагнитный момент DFIG можно выразить следующим образом:

Tem = P (λds iqs − λqs ids) E7

P — количество пар полюсов.

Для достижения независимого управления активной мощностью статора и реактивной мощностью статора используется метод векторного управления. d-q Выбирается ось , подключенная к вращающемуся полю статора, и квадратичная составляющая потока статора устанавливается на ноль. Управление мощностью осуществляется через обратный преобразователь, подключенный к ротору.Затем напряжения статора могут быть заданы в соответствии с токами ротора, как (D. Aouzellag et al. 2006).

Уравнения потока и тока статора:

{λds = Lsids + Lmidr = Φsλqs = Lsiqs + Lmiqr = 0E8 {ids = ΦsLs − LmLs idriqs = −LmLs iqrE9

Уравнения Fom (5) и (6) можно переписать как:

{vdr = rridr + d (Lridr + Lmids) dt − ωr (Lriqr + Lmiqs) vqr = rriqr + d (Lriqr + Lmiqs) dt + ωr (Lridr + Lmids) E10 {vdr = rridr + Lrdidrdt + Lmdidsdt-ωrLriqr + ωrLmiqsvqr = rriqr + Lrdiqrdt + Lmdiqsdt + ωrLridr + ωrLmidsE11 {VDR = р-р IDR + Lrdidrdt-LmLmdidrLsdt-ωrLriqr-ωrLmLmLsiqrvqr = р-р IQR + Lrdiqrdt-LmLmdiqrLsdt + ωrLridr + ωrLmΦsLs-ωrLmLmLsidrE12 {VDR = р-р IDR + (Lr-Lm2Ls ) d idrdt−

Технико-экономическое обоснование дизельной электростанции: обзор

1 Технико-экономическое обоснование дизельной электростанции: обзор М.А. Хаттак *, a, С.М. Сяхир b, А. Азиз Айза c, С. Мансор С. Альд, С. Осман С. Нурхайзам e Кафедра ядерной инженерии, факультет химической и энергетической инженерии, Universiti Teknologi Malaysia, Скудаи Джохор , Малайзия *, abcde Реферат. Дизельная электростанция использует дизельный двигатель. Из всех типов стандартных первичных двигателей аналогичного размера дизельный двигатель имеет самый высокий тепловой КПД. Дизельные двигатели подразделяются на двухтактные и четырехтактные. В дизельном цикле наблюдается процесс постоянного давления; процесс постоянного объема отмечен в цикле Отто.Дизельный цикл может работать с более высокой степенью сжатия, чем цикл Отто. Теплота воздуха при высокой степени сжатия является источником энергии воспламенения в C.I. двигатели, в то время как свеча зажигания обеспечивает энергию зажигания двигателям S.I. M.E.P. определяется как среднее давление, которое при равномерном воздействии на поршни создавало бы сеть цикла. Идеальный дизельный цикл следует четырем различным процессам, то есть изоэнтропическому сжатию, горению при постоянном давлении, изоэнтропическому расширению и охлаждению постоянного объема.Цикл Отто также включает четыре процесса: изоэнтропическое сжатие, горение с постоянным объемом, изоэнтропическое расширение и охлаждение с постоянным объемом. Дизельная силовая установка имеет ряд преимуществ. Среди них небольшая площадь завода, высокая производительность и простая компоновка завода. С другой стороны, нельзя не учитывать и недостатки дизельной электростанции. Дизельная электростанция влияет на экологию, высокие эксплуатационные расходы, затраты на техническое обслуживание и удельную стоимость установки. Эти факторы зависят от определенных критериев, например, цены на топливо в каждой стране могут отличаться друг от друга.Copyright 2016 Penerbit — Все права защищены. Ключевые слова: технико-экономическое обоснование, дизельная электростанция, преимущества и недостатки, классификация. 1.0 ВВЕДЕНИЕ Сжигание ископаемого топлива на тепловых электростанциях является хорошо известным методом производства электроэнергии. Управление энергетической информации США сообщает, что в 2009 г. на ископаемое топливо приходилось 66,8% от общего объема произведенной электроэнергии в мире [19]. Дизельные электростанции состоят из дизельных двигателей и других систем поддержки, типичных для любой электростанции [5].Эта электростанция преобразует ископаемое топливо в электрическую энергию [1]. Нефтяные и газовые двигатели называются двигателями внутреннего сгорания (IC). Топливо сгорает внутри двигателей, а продукты сгорания образуют рабочее тело, которое генерирует механическую энергию [6]. Некоторые страны использовали дизельные электростанции для удовлетворения своих потребностей в энергии, такие как Индия, Нигерия и Пакистан [2, 7-10]. Например, общая выработка электроэнергии дизельной электростанцией в Индии составляет МВт [7]. 1

2 2.0 ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Общий вид дизельной электростанции показан на рис. 1 [6]. Рисунок 1: Общая схема дизельной электростанции [6] Обычно блоки размещаются параллельно линиям, как показано на рис. На любом заводе всегда предусмотрено место для дальнейшего расширения. Также должно быть достаточно места для обслуживания дизельного двигателя. На электростанции также предусмотрена соответствующая вентиляция. Хранение топлива для электростанции всегда осуществляется вне главного корпуса. Также на рис. 2 показана система, участвующая в выработке электроэнергии дизельной электростанцией [6].Рисунок 2: Комбинированный цикл дизельной электростанции 2

3 3.0 КОМПОНЕНТЫ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 3.1 Дизельный двигатель Дизельный двигатель является одним из основных компонентов дизельной электростанции. В основном двигатели делятся на два типа: двухтактные и четырехтактные. В дизельном двигателе двигатель сразу же присоединяется к генератору для выработки мощности. В двигателе воздух, поступающий в цилиндр, должен быть сжат. Топливо должно быть впрыснуто до конца такта сжатия.После сгорания топлива сгоревшие газы расширяются и оказывают давление на поршень. К генератору прямо прикреплен вал двигателя. После завершения сгорания дымовые газы выбрасываются в атмосферу. 3.2 Воздушные фильтры Воздушные фильтры используются для удаления частиц пыли, присутствующих в воздухе на входе в двигатель. Воздушные фильтры представляют собой фильтры сухого воздуха, которые состоят из шерсти, фетра или ткани. В случае фильтров с масляной ванной воздух проходит через масляную ванну, поэтому пыль должна быть покрыта элементами.3.3 Суперзарядные устройства Супер-чейнджеры используются для увеличения давления воздуха, подаваемого в двигатель. Тогда мощность двигателя улучшается. 3.4 Система запуска двигателя В дизельной электростанции используемый дизельный двигатель не самозапускается. Запуск двигателя включает воздушные баллоны вместе с воздушным компрессором. В холодных условиях двигатель запускается нагнетанием воздуха. 3.5 Система подачи топлива Топливная система состоит из перекачивающего топливного насоса, топливного насоса, накопительного бака, нагревателей и фильтров.С помощью насосов дизельное топливо из накопительной емкости всасывается и с помощью фильтра подается в малую дневную цистерну. Ежедневный бак подает топливо, необходимое для работы двигателя. Вместо высоких потоков используется дневной резервуар, так что движение дизеля происходит под действием силы тяжести. Снова дизельное топливо фильтруется перед впрыском в двигатель с помощью топливного насоса. На рисунке показана настройка топливной системы. Система впрыска топлива выполняет некоторые функции, а именно: Первоначально топливо должно быть отфильтровано.Во время впрыска в систему должно быть введено правильное количество топлива. Процесс инъекции должен происходить в определенное время. Подача топлива должна регулироваться. Распыленное топливо в камере сгорания должно отделяться должным образом. В зависимости от загруженности заводов необходимо подавать топливо. 3

4 Рисунок 3: Системы подачи топлива 3.6 Система смазки Система смазки должна включать масляные баки, охладители, трубопроводы и масляные насосы. Основная цель — движущиеся части.Он используется для уменьшения трения и уменьшения износа компонентов двигателя. Как стенки цилиндра и поршень. Из-за трения смазочное масло должно нагреваться, а движущиеся части охлаждаться до оплавления. В системе смазки масло вытесняется из масляного бака через маслоохладитель. Масло охлаждается холодной водой, поступающей в двигатель. После охлаждения горячего масла движущиеся части возвращаются в резервуар для смазочного масла. 3.7 Система охлаждения Рисунок 4: Схема системы охлаждения Внутри цилиндра двигателя высокая температура горящего топлива составляет от 1500 C до 2000 C.Если мы понижаем эту температуру, вода рассеивается через двигатель. Водяная рубашка закрывает двигатель. И тепло от поршня, цилиндра и камеры сгорания должно проходить через проточную воду. Уровень горячей воды в рубашке передается через теплообменник. В теплообменнике тепло уносится водой, которая циркулирует по теплообменнику, и вода охлаждается в градирне.На рисунке показана работа системы охлаждения. 3.8 Система управления Система управления используется для управления скоростью двигателя. Это завершается изменением потока топлива, позволяющим его нагрузку на двигатель. 3.9 Выхлопная система Выхлопные газы, выходящие из двигателя, очень громкие. Для уменьшения шума используется глушитель. Система запуска Для запуска дизельного двигателя требуется первоначальное вращение вала двигателя. Пока не начнется стрельба и агрегат не работает своим ходом. Для малой ДГ начальное вращение вала обеспечивается ручками, а для большой дизельной электростанции.Сжатый воздух предназначен для запуска. На рисунке ниже показано, как работает система запуска. Рисунок 5: Схема системы пуска 4.0 ПРЕИМУЩЕСТВА ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 4.1 Возможность адаптации к различным типам топлива Дизельная электростанция имеет множество преимуществ по сравнению с другими силовыми установками. Одним из основных преимуществ дизельного двигателя является его приспособляемость к различным типам топлива, от природного газа до легких топлив и тяжелых остатков, таких как сырая нефть и топочный мазут [15]. Нефтяное топливо из различных источников должно быть эффективно очищено.Эта обработка используется для защиты дизельного двигателя от износа важных компонентов, таких как гильзы цилиндров, поршни, поршневые кольца и система впрыска [16]. Они также способны сжигать жидкое топливо, полученное из растений и биологических отходов. Во многих странах проводятся многообещающие испытания общинных генерирующих установок на основе биотоплива, и ожидается, что они станут подходящей альтернативой истощающимся запасам нефти. 5

6 4.2 Требуемая небольшая площадь Дизельная электростанция — одна из электростанций, которые имеют меньший размер по сравнению с другими, и из-за этого преимущества она занимает меньше места, поскольку количество и размер вспомогательного оборудования невелико [17]. Поршневые двигатели хорошо подходят для множества приложений распределенной генерации. Коммерческие и институциональные объекты обычно используют дизельные двигатели для аварийной выработки электроэнергии. Большинство промышленных предприятий также используют дизельные двигатели для аварийных ситуаций, хотя на некоторых технологических установках чаще используются дизельные двигатели для непрерывной работы.4.3 Простая конструкция и установка Кроме того, конструкция и компоновка дизельной электростанции довольно просты, поскольку она меньше по сравнению с другими электростанциями. Следовательно, его можно быстро установить и ввести в эксплуатацию, а монтаж и запуск паровой электростанции или гидроэлектростанции занимает довольно много времени. Меньшие размеры потребуют меньшего количества обслуживающего персонала для эксплуатации завода. 4.4 Высокая эффективность при небольшой мощности Во многих случаях для увеличения общей производительности завода и обеспечения большей готовности используются несколько узлов поршневого двигателя.Поршневые двигатели имеют более высокий электрический КПД, чем газовые турбины сопоставимого размера, что приводит к более низким эксплуатационным расходам, связанным с топливом [15]. Это потому, что поршневые двигатели сжигают меньше топлива для выработки заданной мощности. Они на% эффективнее газового двигателя [18]. Кроме того, капитальные вложения, необходимые для установки генераторных установок с поршневым двигателем, обычно ниже, чем капитальные затраты на установку газотурбинных генераторных установок мощностью до 3-5 МВт [15]. Дизельный двигатель более долговечен по сравнению с газовым, потому что дизельный двигатель должен быть тяжелее, чтобы выдерживать давление внутри двигателя; можно ожидать, что он проработает на много часов дольше, чем его газовый аналог.Экономическая эффективность дизельной электростанции значительно повышается, если отработанное тепло двигателя, которое составляет от 55 до 60 процентов от общего тепловыделения в имеющихся в настоящее время двигателях, можно использовать для предварительного нагрева топлива и масла или для отопления жилых помещений в здании электростанции. или смежные помещения [18]. На дизельных электростанциях с высокой номинальной мощностью более 750 кВт отработанное тепло можно использовать в системе отопления, обслуживающей целый квартал или весь город в непосредственной близости от электростанции [18].Хотя затраты на техническое обслуживание поршневых двигателей обычно выше, чем у сопоставимых газовых турбин, работы по техническому обслуживанию неизменно выполняются внутренним персоналом или предоставляются местными установленными сервисными организациями, что делает их привлекательными для промышленных целей [15]. 4.5 Меньшие потери в режиме ожидания Кроме того, на дизельной электростанции имеется автоматическая защита от превышения максимальных или минимальных ограничений по температуре охлаждающей воды и масла, давлению масла и скорости вращения (об / мин) [18].Также предусмотрена защита в случае короткого замыкания в линии. Для стационарных дизелей используются три уровня автоматизации: автоматическое регулирование частоты вращения (об / мин) и температуры охлаждающей воды и масла, а также автоматическая аварийная сигнализация и защита в случае поломки; автоматический или дистанционно управляемый запуск и останов дизельных двигателей, автоматическая проверка условий, необходимых для подключения нагрузки к линии, синхронизации с другими агрегатами и с энергосистемой, а также подключение нагрузки и распределение нагрузки с агрегатами, работающими параллельно; и автоматическое наполнение питающих резервуаров для топлива, масла и воды и резервуаров подачи воздуха, автоматическая (капельная) зарядка пусковых батарей и батарей, используемых во вспомогательных операциях, и автоматическое управление вспомогательным оборудованием [18] .6

7 4.6 Ограниченные требования к охлаждающей воде Дизельные электростанции используются в основном для обслуживания территорий, удаленных от линий электропередач, или районов, где источники водоснабжения ограничены и где строительство паровой электростанции или гидроэлектростанции невозможно [ 18]. 5.0 НЕДОСТАТКИ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 5.1 Высокие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию На большинстве дизельных электростанций затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание генератора составляют основную часть затрат на производство электроэнергии [3].Стоимость эксплуатации и обслуживания включает стоимость рабочей силы, логистики, материалов и запасных частей, необходимых для эксплуатации и обслуживания системы. Операции по эксплуатации и техническому обслуживанию типичного дизельного генератора можно классифицировать как текущее профилактическое обслуживание, капитальный ремонт и техническое обслуживание после поломки [2]. Эта деятельность включает общий осмотр, обслуживание смазки, обслуживание системы охлаждения, обслуживание топливной системы, обслуживание и испытание пусковых аккумуляторов, а также регулярные проверки двигателей [10]. Годовая стоимость установки, работающей на дизельном топливе, вдвое превышает стоимость установки, работающей на природном газе.Сравнение различных членов экономической целевой функции для обоих видов топлива показано на рис. 6. Капитальные затраты на оборудование, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание равны в обоих случаях, однако стоимость топлива различна и имеет большое значение в общей сумме. годовая стоимость завода. Также использование дизельного топлива приводит к большему образованию загрязняющих веществ; поэтому экологический налог быстро растет. Как показано на рисунке, в случае природного газа годовые капитальные затраты и затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание станции составляют 46.66% и 2,8% от общей стоимости, в то время как стоимость топлива и экологический налог составляют 11,46% и 39,08% соответственно [4]. Рисунок 6: Экономическое сравнение между годовой стоимостью завода в случае использования природного газа и дизельного топлива [4] 5.2 Высокая удельная стоимость 7

8 Общая годовая стоимость завода с природным газом и дизельным топливом составляет приблизительно 52 миллиона долларов в год и 108 млн $ / год соответственно. В целом общая годовая стоимость установки, использующей природный газ в качестве топлива, ниже, чем дизельное топливо [4].Стоимость единицы, связанная с различными значениями параметров функции стоимости, показана в Таблице 1 [2]. Таблица 1: Удельная себестоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельным двигателем (CEU), для некоторых комбинаций вводимых ресурсов [2] На рис. 7 показаны эффекты экономии от масштаба при уменьшении удельной стоимости с размером генератора. Рисунок 7: Изменение удельной стоимости в зависимости от размера генератора [2] Стоимость заправки топливом является наиболее значимым компонентом затрат. При преобладающей цене на природный газ дизельный галлонный эквивалент сжатого природного газа (КПГ) составляет 2 доллара за штуку.На рис. 8 показано существенное снижение удельной стоимости выработки электроэнергии на КПГ [2]. 8

9 Рисунок 8: Стоимость / кВтч: газ, работающий на природном газе, и система, работающая на дизельном топливе [2] В статье [4] рассчитаны капитальные затраты на различное оборудование на дизельной электростанции; это показано в Таблице 2. Таблица 2: Капитальные затраты на различное оборудование в дизельной электростанции [4] 5.3 Воздействие на окружающую среду Воздействие на окружающую среду отражается уровнями основных загрязнителей воздуха, количеством образующихся отходов, а также количеством сточных вод и водопользованием [ 14].В настоящее время известно, что сжигание ископаемого топлива является причиной значительных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (включая серу, оксиды азота, углеводороды и сажу), которые играют важную роль в образовании мелких твердых частиц, приземного озона и кислотных дождей [12 ]. Тепловые электростанции считаются основным источником атмосферных загрязнителей из-за их массивных выбросов диоксида серы (SO2) и оксида азота (NO) [13]. В таблице 3 [4] показано количество загрязняющих веществ, выделяемых природным газом и дизельным топливом.Таблица 3: Количество произведенных загрязняющих веществ для природного газа и дизельного топлива [4] 9

10 Это ясно показывает, что дизельное топливо производит больше загрязняющих веществ по сравнению с природным газом. Загрязняющие вещества могут влиять на три экологические проблемы, включая респираторные эффекты, изменение климата и подкисление. Влияние каждого вида топлива на эти проблемы представлено в Таблице 4 [4]. Таблица 4: Влияние природного газа и дизельного топлива на экологические проблемы [4] Общее воздействие дизельного топлива на окружающую среду в два раза превышает его ценность для природного газа.Как можно видеть, использование дизельного топлива значительно увеличивает респираторные эффекты из-за большего образования CO и SO2. 6.0. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В заключение, дизельная электростанция имеет свои преимущества. Во-первых, дизельная электростанция была спроектирована для выработки лишь небольшой мощности или электроэнергии. Из-за этого ее можно вводить в эксплуатацию где угодно, и она требует лишь небольшого пространства по сравнению с другими типами электростанций, такими как паровая. Во-вторых, простая конструкция и компоновка дизельной силовой установки.Наконец, эффективность дизельной электростанции. КПД дизельной электростанции выше, чем паровой электростанции. Недостатки дизельной электростанции — высокая стоимость обслуживания и эксплуатации. Для поддержания работоспособности завода требовались большие затраты на оптимизацию производства электроэнергии. К тому же высокая стоимость единицы. Удельная стоимость дизельной электростанции зависит от производимой мощности. Более высокая выходная мощность должна быть более дорогой. Наконец, влияние на окружающую среду. Сгорание дизельного топлива вызывает парниковый эффект, такой как SO2.Кроме того, дизельная электростанция производит шум, который беспокоит окружающих. ССЫЛКИ [1] Рехиара, Адельхард Бени, Сабар Сетиавидаят и Элиас Кондорура Баван. «Оптимальная схема работы блоков дизельной электростанции филиала PT. PLN-Manokwari с использованием метода множителя Лагранжа». Процедура Науки об окружающей среде 17 (2013): [2] Оладокун, В. О., и О. К. Асемота. «Себестоимость электроэнергии в Нигерии: модель затрат для дизельной генерирующей системы». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 52 (2015):

11 [3] Jacobus, Headley, Baochuan Lin, David Henry Jimmy, Rashid Ansumana, Anthony P.Маланоски и Дэвид Стенджер. «Оценка влияния добавления накопителей энергии на производительность гибридной энергосистемы». Преобразование энергии и управление 52, вып. 7 (2011): [4] Вандани, Амин Мохаммади Хошкар, Фатемех Джода и Рамин Бозоргмери Бузарджомери. «Экзергическое, экономическое и экологическое воздействие природного газа и дизельного топлива при эксплуатации электростанций с комбинированным циклом». Преобразование энергии и управление 109 (2016): [5] Эксплуатация и техническое обслуживание дизельных электростанций. (нет данных). IDC Technologies [6] Раджа, А.К. Энергетическое машиностроение. New Age International, [7] CEA — Daily Generation. Получено 17 мая 2016 г. из [8] Saif Group — Power Generation. Получено 17 мая 2016 г. из [9] Sitara Energy Ltd. Home. Получено 17 мая 2016 г. из [10] Kovach, D. (2013, 16 октября). Реализация программы обслуживания резервных генераторов для дизельных двигателей. Электрооборудование и техническое обслуживание [11] Diesel Service & Supply INC. (2013). Таблица примерного расхода топлива. Проверено 17 мая; 2016, из Diesel Service and Supply Inc: [12] Межакадемический совет.Освещая путь: к устойчивому энергетическому будущему. Амстердам; См. Также aspx. [13] Лю, Ю, Сяохун Ху и Куйшуан Фэн. «Экономические и экологические последствия повышения китайского стандарта выбросов для тепловых электростанций: расширенный экологический анализ общего равновесия». Ресурсы, сохранение и переработка (2016). [14] Месяш-Лех, Агата. «Планирование использования производственных ресурсов и воздействия на окружающую среду на примере тепловой электростанции». Процедурно-социальные и поведенческие науки 213 (2015): [15] IDC Technologies (2013).Эксплуатация и техническое обслуживание дизельных электростанций Получено в мае из: [16] GEA Mechanical Equipment (2013). Высокопроизводительное оборудование для электростанций с дизельными двигателями (брошюра). Германия: gea Westfalia Separator Group GmbH [17] Raja, A.K. Сривастава А.П., Двиведи М. (2006) Электростанция. (1-е изд.) Индия, New Age International (P) Ltd., Publishers [18] Diesel Power Plant. (без даты) Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание. (). Получено в мае из: [19] Управление энергетической информации США.Общая энергия: ежемесячный обзор энергии. Обзор. Министерство энергетики США; [20] Дизельная электростанция и ее компоненты. (нет данных). Получено 18 мая 2016 г., из номера 11

12 [21] PRASAD, S. (2013, 28 декабря). Дизельная силовая установка. Получено 18 мая 2016 г., from slideshow = 1 # 12

Конструкция / принцип работы

4.9.1 Конструкция / принцип работы

Турбомолекулярный насос был разработан и запатентован компанией Pfeiffer. Вакуум в 1958 г.В. Беккер. Турбомолекулярные насосы относятся к категория кинетических вакуумных насосов. Их конструкция похожа на турбина. Вращается многоступенчатый турбиноподобный ротор с лопаточными дисками. в жилом доме. Лопатки турбины или компрессора относятся к вместе как лезвие. Вставлен зеркально перевернутым между Диски ротора представляют собой лопаточные диски статора, имеющие аналогичную геометрию.

Подшипники

Крепление вала ротора турбонасоса с помощью двух шариков подшипники требуют установки обоих подшипников на стороне форвакуума из-за смазки в подшипниках.Это приводит к одностороннему (консольная) опора ротора при его большой массе.

Гибридная опора подшипника предлагает преимущества в этом отношении с относительно динамики ротора. Гибридный подшипник означает использование двух концепции подшипников в одном насосе. В этом случае смазываемый маслом шарикоподшипник установлен на конце вала форвакуума. сторона, а сторона высокого вакуума оснащена необслуживаемым и износостойкий подшипник с постоянными магнитами, центрирующий ротор в радиальном направлении.Масло для смазки подшипника стороны форвакуума содержится в резервуар для рабочей жидкости. Небольшой сухой предохранительный подшипник внутри статора магнитного подшипника. Во время нормальной работы журнал свободно вращается внутри этого подшипника. В случае сильного радиального ударов, предохранительный подшипник стабилизирует ротор и вращается только кратко. Если ротор разбалансирован, подшипники на обоих концах вал будет создавать значительно меньшую нагрузку на подшипник силы вибрации, чем в случае плавающего подшипника.Магнитный подшипник со стороны высокого вакуума абсолютно нечувствителен к вибрации. На корпус передаются только очень небольшие вибрационные силы. результат. Кроме того, это устраняет необходимость в большем из двух подшипники консольной конструкции, размер которых ограничивает скорость вращения.

В качестве альтернативы используйте большие насосы с диаметром фланца 100 мм. подшипники, известные как 5-осевые магнитные подшипники [24]. Ротор левитирует с помощью цифрового электронного управления с помощью датчиков расстояния и электромагниты.Степени свободы движения турборотора постоянно контролируются и настраиваются в режиме реального времени. Отсутствие механический контакт между ротором и корпусом сохраняет вибрацию генерируется насосом low. Ротор вращается вокруг собственной оси инерция. Любой дисбаланс из-за одностороннего покрытия или эрозии (например, плазменному травлению) противодействуют в широких пределах.

В дополнение к отсутствию масла со стороны подпора-вакуума, отсутствие износа и обслуживания — еще одно преимущество.В случае В случае сбоя питания магнитные подшипники поставляются с электричество за счет энергии вращения насоса. Это позволяет перебои в подаче электроэнергии легко устраняются в течение нескольких минут. Если сбой питания будет более продолжительным, ротор безопасно перейдет в останавливаться на очень низкой скорости за счет использования встроенной системы безопасности подшипник. При сбоях в работе системы предохранительный подшипник отключает ротор, чтобы избежать повреждения насоса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.