Устройство и принцип работы дизельных генераторов

Устройство и принцип работы дизельных генераторов

Дизельным генератором называют агрегат, состоящий из двух основных узлов – электрического генератора и двигателя, работающего на дизеле. Данная система служит автономным источником электроэнергии и обеспечивает ее бесперебойную подачу.

Применение дизельных генераторов

Благодаря своей мобильности и доступности топлива, дизельные станции незаменимы для труднодоступных районов. Электроагрегат может служить как основным источником электроэнергии, так и дополнительным, резервным, в зависимости от наличия централизованного электроснабжения.

В качестве источника питания такие электростанции применяются в различных организациях, а также в частном секторе. Ими могут быть оборудованы различные торговые организации, школы, больницы, а также отделения МВД и МЧС и прочие организации, использующие однофазный и трехфазный переменный ток. Кроме этого ДГУ устанавливаются в частных домах и коттеджах.

Также существуют аварийные установки. Они используются там, где недопустимы перебои электроснабжения. При малейших неполадках с поставкой электроэнергии на объект, такие устройства должны быть готовы принять любую нагрузку.
В зависимости от области применения могут понадобиться различные типы дизельгенераторных установок. Так, на электроснабжение частного дома вполне достаточно небольшого электроагрегата мощностью 2-3 киловатт.

Небольшие организации могут ограничиться профессиональной ДГУ мощностью 2-15 киловатт. Мощными электростанциями (до 250 киловатт) оснащаются производственные предприятия и обширные строительные объекты.

Виды дизельных генераторов

Рынок наполнен множеством моделей ДГУ. В каждом случае модель подбирается исходя из области применения и индивидуальных предпочтений покупателя.

В первую очередь классификация идет по области применения. Свой тип электроагрегата применяется в строительстве, сельском хозяйстве, энергопоездах.

По мощности различают электроагрегаты небольшой мощности (до 50кВт), средней (50-200 кВт) и высокой (больше 200кВт).

Таких способов существует три: воздушный, радиаторный (называемый также водо-воздушным) и двухконтурный (или водо-водяной).

Также электростанции классифицируются на осветительные, силовые, а также станции специального назначения (к примеру, инструментальные).

В зависимости от способности к передвижению, существуют стационарные, передвижные и портативные генераторные установки. Передвижные обычно применяются в качестве мобильных источников питания.

В специально подготовленных помещениях можно размещать электростанции открытого исполнения. В ином случае стоит использовать электростанцию в кожухе. Он защитит агрегат от осадков и прочих вредных воздействий окружающей среды. В суровом климате обычно используются контейнерные электростанции.

Выделяют синхронные и асинхронные генераторы. Асинхронные считаются более надежными, они при их использовании не создаются радиопомехи. Однако, в отличие от аналогов, они не способны переносить долговременные перегрузки.

ДГУ классифицируются на однофазные и трехфазные. Основное отличие состоит в том, что трехфазная электростанция имеет два выхода – на 230 и 400В. В однофазном электроагрегате есть лишь один выход – на 120В. Кто-то считает, что трехфазные устройства можно отнести к универсальным, потому приобретает их, даже если на сегодняшний день трехфазный ток не нужен. При этом стоимость самого трехфазного ДГУ и его обслуживания заметно превышает затраты на однофазный. Если трехфазные потребители в цепи отсутствуют, оптимальным вариантом является приобретение достаточно мощного однофазного агрегата.

Устройство дизельных генераторов.

Корректное управление работой электроагрегата невозможно, если пользователь не знает устройство ДГУ, его ключевые узлы и детали. Отчасти разобраться в хитросплетениях поможет схема электрическая дизельного генератора, но только в том случае, если человек имеет представление о работе агрегата.

Главный узел агрегата – дизельный двигатель. В дизельных станциях устанавливаются высоконадежные двигатели, разработанные для функционирования на постоянных частотах. Чаще всего используется четырехтактный двигатель. В комплектацию входят все необходимые атрибуты для работы, как-то: регулятор оборотов (может быть электронным либо механическим), различные фильтры (топливный, воздушный, масляный), различные датчики.

При рядном расположении используется более длинная и узкая рама, чем в устройствах, где цилиндры расположены V-образно. Следует учесть, что рядных двигателей, имеющих большое количество цилиндров, выпускается мало, потому в высокомощных электроагрегатах чаще всего установлен именно V-образный двигатель.

Двигатель, устанавливаемый на электроагрегаты мощностью от 15кВт, снабжен системой жидкостного охлаждения. Такие конструкции имеют пониженный уровень шума и увеличенный ресурс.

Современная электростанция, работающая на дизеле, чаще всего включает в себя синхронный генератор. Устанавливаемые генераторы имеют одну либо три фазы, в зависимости от мощности, самовентиляцию и не имеют щеток. Обмотка, изготовленная из высококачественной электролитической меди, способна функционировать при максимальной температуре.

Соединение генератора и дизельного двигателя осуществляется конусной муфтой. Если в системе применяется одноопорный генератор, муфта не требуется, вместо нее используются гибкие диски.

Принцип работы дизельных генераторов

Основной принцип работы дизельного генератора можно изложить в нескольких пунктах:

Система управления дизель генераторными установками

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые дизельные установки Дизель-генератор, вспомогательные дизели Автоматизация дизелей морских судов

Дизели имеют четыре степени автоматизации (ГОСТ 14228—80). У дизелей с первой степенью автоматизации предусмотрены: авто­матическое регулирование основных параметров, местное и (или) дистанционное управление, индикация, АПС и защита (оста­новка) дизеля, возможность работы в течение определенного вре­мени (не менее 4—12 ч) без обслуживания.

При второй степени автоматизации, которая включает в себя объем первой степени, предусматриваются дистанционное автоматическое управление или автоматическое управление и суще­ственное увеличение времени работы дизелей (до 50 ч) без обслу­живания. Дизель-генератор с такой степенью автоматизации практически не нуждаются в непосредственном обслуживании персоналом в про­должение нескольких вахт и могут управляться из шумоизолированных кабин с кондиционированием.

При третьей степени автоматизации, включающей объемы пер­вой и второй степеней, предусматривается дополнительно дистанционное автоматическое управление или автоматическое управление вспомогательными агрегатами и операциями обслужива­ния главного двигателя и вспомогательного дизеля, при этом дизели могут работать без непосредственного обслуживания и наблюдения не менее 250 ч. Системы авто­матического контроля и защиты обеспечивают безаварийность функционирования дизель-генератор.

При четвертой степени автоматизации возможно использова­ние дизелей в комплексно автоматизированных установках, управ­ляемых из единого центра с помощью управляющих машин и контролируемых систем централизованного автоматического кон­троля. Дизель-генератор современных судовых электроэнергетических установок имеют вторую или третью степень автоматизации.

Автоматическое управление судовым дизель-генератор производится с по­мощью щита управления, на котором расположены: синхрони­затор, устройства контроля изоляции электрической сети, аппа­ратура автоматического управления дизель-генератор, системы защиты, свето­вой и звуковой сигнализации.

Для удобства ТО на щите управления судовых электроэнергетических установок нанесена мнемо­схема ее функционирования. Для первоначального задания ре­жима работы судовых электроэнергетических установок оператору требуется только запустить пер­вый дизель-генератор, задать режим его работы и назначить резервный дизель-генератор.

Автоматическое регулирование дизель-генератор заключается в обеспече­нии надежной и устойчивой параллельной работы судовых дизель-генератор на общую электрическую сеть ГРЩ. Перераспределение нагрузки между дизель-генератор осуществляется изменением установки регулятора ско­рости вспомогательного дизеля или изменением степени неравномерности (наклона ста­тической характеристики регулятора). Между валами парал­лельно работающих генераторов действует момент синхрониза­ции, который в динамических режимах превращает параллельно работающие дизель-генератор в упругую систему, способную развивать допол­нительные колебания.

Современные дизель-генератор оборудуются всережимными универсальными регуляторами непрямого действия типов Р13МА, РН-30, «Вудвард GU-8», а в отдельных случаях — двухимпульсными регулято­рами. В качестве терморегуляторов в системах охлаждения вспомогательного дизеля применяют регуляторы прямого действия с измерителями объем­ного типа, имеющими жидкий или твердый наполнитель.

Частота вращения всех параллельно работающих и питаю­щих сеть дизель-генератор одинакова и соответствует частоте сети. Два дизель-генератор с астатическими характеристиками работать параллельно не мо­гут (один из регуляторов должен быть обязательно статическим). При использовании однорежимных регуляторов скорости (пре­дельных) обеспечить равномерное распределение нагрузки при параллельной работе дизель-генератор без корректирующих устройств невоз­можно. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки между дизель-генератор при всех возможных значениях общей нагрузки сети статические (с наклоном) характеристики их регуляторов должны быть одинаковыми и совмещенными (зеркальное отражение одной в другой относительно вертикальной оси).

Все вспомогательного дизеля независимо от степени автоматизации оборудуются системами автоматической аварийной защиты по температуре, давлению масла и давлению воды в контуре охлаждения, а также по частоте вращения вала дизеля. Защита (остановка) вспомогательного дизеля должна производиться при достижении любым из контролируемых па­раметров предельного значения. В цепи генератора имеются си­стемы защиты по величине обратного тока, а также тока при ко­ротком замыкании и при перегрузке генератора. В зависимости от типа дизель-генератор и степени его автоматизации количество этих систем защиты может быть различным. вспомогательного дизеля с третьей степенью автомати­зации должны иметь устройства, обеспечивающие автоматическое наполнение топливных, масляных и водяных расходных баков, а также воздушных баллонов для обеспечения работы дизель-генератор без непосредственного обслуживания в течение не менее 150 ч для дизелей с N _е ? 110 кВт и 240 ч для дизелей с N _е ? 110 кВт.

Наиболее распространенной системой автоматизации судовых электроэнергетических установок на отечественных судах является система «Ижора-5», которая обеспечивает управление судовых электроэнергетических установок судна, состоящей из трех дизель-генератор мощностью по 500 кВт и одного УТГ на 750 кВт, аварийного дизель-генератор на 100 кВт и ГРЩ. Запуск дизель-генератор осуществляется автоматически и дистанционно из центрального пульта управления со щита управления и контроля путем подачи командных сигналов в локальные системы управления дизелями генераторов. УТГ запускается только с местного поста. Система «Ижора-5» контролирует нагрузку каждого работающего генератора. Если нагрузка достигает 90 % от номинальной, опе­ратор со щита управления с помощью переключателя дает сигнал на запуск резервного дизель-генератор. После запуска система автоматически выполняет операции по синхронизации резервного генератора с шинами ГРШ, включению его в параллельную работу, распре­делению активной нагрузки между генераторами. Сигнал на за­пуск резервного генератора выдается также при падении частоты вращения главного двигателя ниже значения, обеспечивающего необходимое давление пара перед УТГ. В случае обесточивания судна преду­смотрен автоматический запуск резервного дизель-генератор.

При возрастании нагрузки на генераторы до 110 % от номи­нальной срабатывает защитное устройство, которое отключает с выдержкой времени 6 с неответственные потребители первой очереди, а если нагрузка не снижается, то через 2 с — потреби­тели второй очереди, при набросе нагрузки свыше 130 % отклю­чаются сразу все второстепенные потребители без выдержки времени. В режиме питания с берега предусмотрена возможность

выполнения полуавтоматической синхронизации работающего агрегата с береговой сетью. При обрыве одной из питающих фаз обеспечивается отключение автомата «питание с берега». Система «Ижора-5» выполняет:

— дистанционный контроль основных параметров тока;

— непрерывный контроль сопротивления изоляции цепей ГРЩ и аварийного дизель-генератор напряжением 400 и 230 В;

автоматическую АПС, предупреждающую о падении на­пряжения в сети ниже 85 % от номинального, об уменьшении нагрузки на генераторах до 30 % от эксплуатационной, о сниже­нии сопротивления изоляции контролируемых цепей, о «выбеге» основных параметров дизелей дизель-генератор.

Система автоматического поддержания уровня масла в картере дизеля показана на рис. 3.19.

Она имеет масляный бак, который должен находиться выше уровня масла в картере не менее чем на 1,5 м; устройство долива масла в картер дизеля (рис. 3.20), открывающее доступ маслу в картер при понижении его уровня; запорный клапан, обеспечивающий долив масла только при рабо­тающем дизеле. Датчик реле уровня РУМ-1 срабатывает при рез­ком изменении электрической емкости датчика при погружении его в масло. При понижении уровня масла поплавок, размещаемый по оси дизеля, с помощью рычага перемещает золотник в правую сторону, открывая доступ масла в картер. При доливе масла до определенного уровня поплавок перемещает золотник в обрат­ную сторону и прекращает поступление масла в картер. Эта си­стема применена в ДРУ типов ДГРЗА 100/750 и ДГРЗА 150/750 отечественной постройки для дизелей 6ЧН 18/22.

Система управления дизель генераторными установками

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОМ СУ ДГУ

НАЗНАЧЕНИЕ

Система автоматического управления дизель-генератором (СУДГ) предназначена для автоматизации дизель-генераторов с приводными двигателями от 800 до 3600 кВт по ГОСТ 14228-80.

СУДГ для дизель-генераторных установок с бесщёточными генераторами включает в себя автоматический регулятор возбуждения, встроенный в шкаф СУДГ.

Система управления дизель-генераторной установкой

Границами системы САУ ДГУ являются: начало – входные зажимы щитов электропитания САУ ДГУ и клеммы приема сигналов от управляющих систем АС, конец – входные зажимы исполнительных механизмов, приводов и приборов КИПиА.

САУ ДГУ включает в себя:

В состав САУ ДГУ входят:

• шкафы управления (ШУ) – 2 шт.;
• шкаф информационный (ШИ);
• шкафы собственных нужд (ШСН)– 2 шт.;
• шкаф управления генератором (ШУГ);
• шкаф регистрации (РМДО);
• комплект датчиков.

Структурная схема САУ ДГУ представлена выше.

Шкафы управления предназначены для:

• обработки информации, поступающей от датчиков и органов управления ДГ и технических средств РДЭС;
• формирования управляющих воздействий на ДГ и оборудование собственных нужд;
• передачи текущей информации о состоянии САУ ДГУ и технических средств РДЭС в ШИ.

В состав ШУ входят источники бесперебойного питания с аккумуляторными батареями.

Шкаф информационный предназначен для сбора информации от ШУ и информационных аналоговых датчиков, представления текущей информации о состоянии САУ ДГУ и технических средств РДЭС на мониторе и передачи этой информации в шкаф регистрации.

Шкаф управления генератором предназначен для:

• связи с внешними управляющими системами АЭС;
• приема сигналов дискретных сигнализаторов и прочих технических средств РДЭС;
• формирования по командам от ШУ управляющих сигналов, подаваемых на исполнительные механизмы ДГ;
• обеспечения электрических защит генератора;
• представления информации о параметрах электрической сети энергоблока на приборах визуализации;
• обеспечения ручной точной синхронизации ДГ с сетью станции.

Шкафы собственных нужд включают в себя коммутирующие устройства управления оборудованием собственных нужд РДЭС.

Шкаф регистрации (РМДО) обеспечивает регистрацию информации, ее долговременное хранение и вывод на бумажный носитель. РМДО обеспечивает централизованное дистанционное наблюдение за состоянием всех РДЭС энергоблока, регистрацию этой информации с целью документирования процесса эксплуатации, текущей диагностики РДЭС, а также возможности восстановления истории развития аварийных событий, включая действия обслуживающего персонала. Кроме того, РМДО обеспечивает возможность передачи информации о состоянии любой из РДЭС по сети Ethernet в управляющий вычислительный комплекс АЭС.

Датчики разделяются на обеспечивающие измерение параметров для реализации алгоритмов управления, аварийной сигнализации и защиты (1-я группа) и информационные, предназначенные для диагностики состояния оборудования собственных нужд и регистрации параметров (2-я группа). Датчики 1-й группы дублированы.

Каналы управления САУ ДГУ полностью идентичны. Основным каналом является первый. Переключение на второй канал производится автоматически по обобщенному сигналу неисправности первого канала. Сигнал неисправности формируется также и при отключении питания первого канала обслуживающим персоналом.

Средства отображения информации ШИ и РМДО построены по принципу многоуровневой структуры — от обобщенной информации, отражающей готовность технических средств ДГ, включая САУ ДГУ, к выполнению функции безопасности, до отображения детализированной информации о состоянии отдельных элементов оборудования и средств автоматизации.

В состав САУ ДГ и САУ ВО входят устройства бесперебойного питания с аккумуляторными батареями, обеспечивающие питание САУ.

Дизель-генератор

Судовой дизель-генератор (ДГ, дизель-генераторная установка, динамка жаргонное) предназначен для использования в качестве вспомогательного или аварийного источника электроэнергии трехфазного переменного тока или постоянного тока на судах всех классов, типов и назначений.

Судовые дизель-генераторы как вспомогательные так и аварийные используются только как источники электроэнергии на судне и никогда не используются для его хода.

Содержание

Судовые дизель-генераторы подразделяют

• По назначению — на вспомогательные и аварийные
• По конструктивному исполнению — на рамные фланцевые и маховичные
• По климатическому исполнению — для умеренно холодного климата М и неограниченного района плавания ОМ
• По роду тока постоянный или трехфазный переменный ток
• По степени автоматизации
• По классу применения

Принцип работы и устройство

Как был написано выше судовой дизель-генератор является источником электроэнергии его принцип работы основан на переводе механической энергии коленвала дизельного мотора в электрическую путем передачи вращающего момента на вал генератора, который вращаясь, возбуждает обмотки генератора. Обычно дизель-генератор выполняются в виде независимых механизмов из дизеля и генератора на одной стальной раме, к которой крепятся узлы системы охлаждения, насос забортной воды, водомасляный и водоводяной охладители, пульт управления и выхлопные коллекторы.

Система пуска дизель — генератора

В основном судовые дизель-генераторы запускаются при помощи сжатого воздуха, который отбирается из компрессора также есть судовые дизель генераторы оборудованные и электропускателем.

Отличие аварийных судовых дизель-генераторов от вспомогательных

Аварийные дизель-генератор используются при пропадании напряжения в главном распределительном щите (ГРЩ) это может произойти в следствии поломки вспомогательного дизель-генератора, аварий на кабельных линиях электропередач (КЛЭП) и т.д.

Отличие конструкции рамных, фланцевых, и маховичных судовых дизель-генераторов

Рамный дизель-генератор это конструкция из дизельного мотора и генератора на одной раме независимых друг от друга, но соединенных особой муфтой, дизель-генератор фланцевый представляет из себя монолитную конструкцию из дизельного мотора и генератора, дизель-генератор маховичный это дизель-генератор в котором ротор генератора и каленвал дизельного мотора является единым целым.