Устройство и режимы работы дизельной электростанции

В современной жизни бесперебойное обеспечение электроэнергией является не просто требованием комфорта, но и залогом безопасности жизнедеятельности человека. На морских и речных судах, удаленных объектах и поселениях, в промышленных предприятиях, банках, больницах и др. социально значимых объектах широко используются автономные электрогенераторы, способные обеспечить потребности в электричестве как временно, так и в качестве постоянного источника энергоснабжения.

Несомненными лидерами здесь являются дизельные генераторы, благодаря своей экономичности, бесперебойному режиму работу электростанции, длительное время не требующей присутствия человека, и малой себестоимости киловатта электроэнергии в сравнении с другими источниками автономного питания. Все эти качества обеспечивают быструю окупаемость вложений, возможность использования дизельных электростанций для решения различных задач.

Принцип работы дизельных электростанций

Работа дизельных электростанций основана на сгорании топливно-воздушной смеси и использовании энергии расширяющихся газов для поступательно-вращательного движения кривошипно-шатунного механизма. В целом процесс состоит из следующих этапов:

Энергия, освобождаемая при сгорании топлива, приводит в действие коленчатый вал, соединенный с ротором генератора.
Крутильный момент коленвала с требуемой частотой вращения передаётся на ротор.
Механическая энергия вращения ротора возбуждает электромагнитное поле.
В обмотке генератора создаётся индукционный переменный ток, который подаётся на выход в электросеть с подключенными потребителями.

Состав дизельных электростанций

Основными составными элементами дизельных электростанций являются:

Дизельный двигатель внутреннего сгорания.
Подсистемы обеспечения работы двигателя – воздух, охлаждение, подача топлива и т. д. Их возможности (особенно это касается системы топливоподачи) влияют на режим работы дизель генераторной установки.
Генератор переменного тока – синхронный или асинхронный.
Система автоматического управления и контроля работы – непосредственно обеспечивает автономный режим эксплуатации дизельной электростанции.
Рама для крепления оборудования.
Дополнительная защита от окружающей среды, шума, а также приспособления для удобства транспортировки – кожух, тент, контейнер и т. д.

Производители и поставщики автономных электростанций предлагают различную комплектацию, опциональное оснащение различными системами делающие процесс управления и эксплуатации более простым и безопасным. Выбор варианта комплектации зависит от условий работы оборудования, режима работы дизельной электростанции и других факторов эксплуатации.

Режимы работы дизельной электростанции

В качестве основных существует два режима эксплуатации дизельной электростанции – продолжительный и резервный (аварийный). Первый применяется для обеспечения постоянной работы, второй – для кратковременного включения при сбоях в системе основного питания. Рассчитывая режим работы дизельной электростанции,необходимо учесть разницу между максимальной и номинальной мощностью. Длительная работа возможна лишь в номинальном режиме, не превышающем 80%-90% от максимальной мощности. Максимальная мощность указана на случай кратковременных пиковых нагрузоки допускается лишь на короткие промежутки времени, не более часа. В противном случае возможен перегрев и отключение генератора. Также следует учесть, что минимальная мощность должна быть не менее 25-30% от номинальной.

В зависимости от систем обеспечения и автоматики возможен ручной или автоматический режим работы дизельной электростанции. При ручном режиме необходим контроль следующих параметров:

давление масла в системе двигателя;
температура и уровень охлаждающей жидкости;
напряжение в сети;
расход топлива и другие параметры.

Запуск и остановка двигателя осуществляются вручную.

Для длительного автоматического режима работы дизельной электростанции необходима сложная система автоматики и вместительный топливный бак. Дизельгенератор запускается без участия человека при исчезновении напряжения в основной сети. Автоматика подаёт управляющий сигнал на запуск и дублирует его в случае необходимости. Через несколько секунд после запуска достигается номинальная мощность двигателя, нагрузка автоматически переключается на генератор и электроток поступает потребителям.

При возобновлении основного питания происходит обратное переключение нагрузки с небольшой задержкой. При переключении питание потребителей не прерывается. После переключения двигатель продолжает некоторое время работу на холостом ходу для охлаждения и только затем останавливается. Сразу после остановки система вновь готова к запуску и автоматическому режиму работы электростанции для обеспечения резервного или аварийного питания.

Современные микропроцессорные системы управления обеспечивают возможность контроля за десятками параметров, выявлять даже мельчайшие сбои в работе, фиксировать время и дату сбоев. Запуск, синхронизация, включение и отключение производится в полностью автоматическом режиме. При использовании наиболее эффективных современных систем управления возможна автоматическая работа до 24 и более часов без участия человека.