УДК 631

Дизельные электростанции: роль и выбор

Байрамов Турал Акиф оглы – студент Самарского государственного технического университета.

Аннотация: Статья рассматривает технические аспекты работы дизельных электростанций, включая их роль и значение в современном мире. Также в статье описываются основные достоинства использования таких станций и рекомендации относительно их использования в конкретных сценариях.

Ключевые слова: Дизельные электростанции, напряжение, электрогенератор, дизельный двигатель, энергия, дизельная установка, пульт управления.

Дизельные электростанции являются надежным источником электроснабжения, так как они предлагают гибкое решение по применимости практически в любых условиях за счет своей автономности.

Дизельная электростанция (далее – ДЕС) – стационарная или передвижная специализированная установка, которая генерирует электроэнергию с помощью дизельного двигателя и электрогенератора (на базе дизель-электрического агрегата), которая дополнительно включает в себя устройства для распределения электроэнергии, автоматики и управления (Рис. 1).

Дизельный двигатель – поршневой двигатель внутреннего сгорания далее – ДВС), работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия (на дизельном топливе).

Принцип работы ДЭС основан на преобразовании химической энергии из дизельного топлива в механическую энергию с помощью двигателя, затем в электрическую с помощью генератора.

ДЭС начинает работу с подачи дизельного топлива в двигатель, забирая топливо из специального резервуара при помощи насосов и трубопроводов. В цилиндрах двигателя происходит смешение топлива с воздуха с последующем сжиганием, в результате чего происходит расширение газов, энергия которых создает усилие, достаточное для вращения ротора. Затем активируется альтернатор (генератор переменного тока), который преобразуют механическую энергию в электрическую (формируется определённое магнитное поле, под действием которого в обмотках стартера возникает электрическая энергия). Электрическая энергия поступает на выход для питания электрооборудования. (Рис. 2)

Рисунок5

Рисунок 1 – Общая схема устройства генераторной установки

Рисунок6

Рисунок 2 – Схема типовой дизельной электростанции напряжением 0,4 кВ с одним генератором.

где: I, II – блоки отходящих линий, III – блок ввода сети, IV – управленческая панель, V – блок регулирования напряжения;

1 – выключатели, 2 – рубильники, 3 – трансформаторы генератора, 4 – трансформаторы тока ввода сети, 5 – СН собственные нужды, Л1-Л4 –отходящие линии.

Все процессе работы дизельной электростанции контролируются и регулируются системой управления и отслеживания технических параметров систем:

  • запуска;
  • охлаждения;
  • подогрева;
  • питания;
  • смазки;
  • щиты управления, защиты, распределения электроэнергии;
  • аккумуляторные батареи.

Виды ДЭС:

  • передвижные – вид переносного или резервного источника электроснабжения;
  • стационарные – непередвижной, интегрированный в единую систему.

Классификация по исполнению:

  • открытые – расположен в специально приспособленном помещении;
  • контейнерные – расположен в специальный контейнер для дополнительной защиты;
  • в шумозащитном кожухе – оборудован в специальный кожух для поглощения шума.

Классификация по напряжению:

  • низкого напряжения – до 1кВ;
  • высокого напряжения – выше 1кВ.

Классификация по количеству фаз:

  • однофазные – напряжение 220 В;
  • трёхфазные – напряжение от 220 до 400 В.

По типу генератора переменного тока:

  • синхронный генератор;
  • асинхронный генератор.

ДЭС известны своей работой в климатических условиях, они мобильны и могут быть перемещены и установлены в различных местах. Также такие станции используются как резервной источник питания либо в аварийных ситуациях для обеспечения электричества.

В зависимости от области применения ДЕС могут использоваться либо в качестве основных источников питания (например, в строительстве и лесах, где нет централизованного электроснабжения), либо в качестве дополнительных источников питания (например, в больницах, где недопустим перерыв электричества).

Поэтому выбор конкретной дизельной станции зависит, в первую очередь, от области применения и условий эксплуатации. Также стоит учитывать следующие параметры:

  • мощность генератора;
  • количество фаз;
  • вид (передвижной или стационарный);
  • тип двигателя.

Для выбора подходящей электростанции необходимо определить оптимальный уровень мощности. В основном, в качестве ориентира используется сумма потребления электроэнергии всеми приборами, которые будут подключены к генератору.

Чтобы определить энергопотребление конкретного устройства необходимо обратиться к его техническому паспорту, где производитель указывает соответствующие данные. После чего следует сложить все результаты, учитывая, что генератор должен обеспечить работу даже при одновременной работе всех устройств. Так общая нагрузка на дизельную станцию должна составить от 40% до 80% от ее номинальной мощности. К полученному результату следует добавить от 20% до 60% в качестве запаса в зависимости от мощности подключаемых устройств. Суммарную мощность электродвигателей можно определить еще по формуле (1):

Рmax1=Kc * Py (1)

где Рy - установленная мощность электродвигателей и других электропотребителей (без освещения); Кс - коэффициент спроса, определяемый опытным путем и учитывает различные факторы.

Суммарную мощность осветительной нагрузки можно определить по формуле (2) :

Рmax2=Кс*Ро, (2)

где Кс - коэффициент спроса, для рабочего освещения производственных зданий Кс=0,8-0,9, для наружного освещения Кс=1; Ро - установленная мощность осветительной нагрузки, кВт.

Выбор электростанции с переменной нагрузкой:

  • Продолжительная (постоянная нагрузка около 70% круглосуточно);
  • Основная —на 90% мощности, но непрерывно работает только 6-8 часов в сутки;
  • Резервная, когда аппарат используется на 100%, но работает не более 500 часов в год.

Поимо технических параметров при выборе дизельной электростанции необходимо учитывать и экономические аспекты ее приобретения (расходы на топливо, обслуживание и запасные части).

Таким образом, при принятии решении об использовании дизельной электростанции необходимо учитывать множество факторов, такие как мощность, напряжение, условия экзальтации, экологические и экономические выгоды.

Список литературы

  1. Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование.: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум, 2015. - 48 c.
  2. Кудрин, Б.И. Электроснабжение: учебник / Б.И. Кудрин. - РнД: Феникс, 2018. - 382 c.
  3. Макаров Е. Ф. Обслуживание и ремонт электрооборудования электростанций и сетей: Учебник для нач. проф. образования / Евгений Федорович Макаров. — М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2003. — 448
  4. Щербаков, Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление на предприятиях: Учебное пособие / Е.Ф. Щербаков, Д.С. Александров, А.Л. Дубов. - М.: Форум, 2012. - 496 c.