Принцип работы генератора дизель – Дизельный генератор: принцип работы и устройство

Содержание

Устройство и принцип работы дизель – генератора

March 29, 2016

Дизель – генераторы невероятно нужные агрегаты, способные обеспечивать электроэнергией там, где нет сети, так же они могут временно заменить центральную сеть и предотвратить срыв деятельности целых организаций. Что же касается больниц, то тут они попросту незаменимы. Дизель – генераторы имеют очень разнообразные конструкции, которые зависят от многих факторов, например, таких как место и условия применения. В этой статье мы и рассмотрим устройство дизельных генераторов и их применение.

Принцип работы

Генератор представляет собой устройство, призванное преобразовывать вращательную энергию механического типа в электрическую энергию.

Сам по себе генератор энергию не делает. Для тог  чтобы на выходе появилась ЭДС необходимо вращать генератор дизельным или другим двигателем. Движение обмоток, относительно магнита или друг друга, создает электродвижущую силу в этих обмотках, которая и дает ток определенной силы на выходе устройства. Чтобы было проще понять такой процесс, его можно сравнить с насосом, который точно так же не создает воду, а прокачивает ее через себя.

В основе работы любого генератора лежит закон магнитной индукции, который подразумевает появление электродвижущей силы в проводнике, который движется в магнитном поле. При таком движении на концах провода возникает разность потенциалов, что, в свою очередь, заставляет двигаться заряженные частички, тем самым создавая течение тока.

Из чего состоит генератор

Движущей силой любого генератора является двигатель, который приводит в действие сам генератор. Для работы двигателя необходима топливная система, а для стабильности напряжения, вырабатываемого генератором, регулятор напряжения. Не менее необходимой является и система охлаждения, как двигателя внутреннего сгорания, так и самого генератора. Еще одним важным компонентом является система смазки. На станине, которая содержит все узлы и агрегаты находится так же зарядное устройство для аккумулятора и панель управления. Также в обязательном порядке присутствует глушитель шума.

Двигатель

Схема подключения генератора кавитации к топливной системе

Двигатель служит источником механической энергии, которую и будет преобразовывать генератор. Во всех случаях от мощности дизеля зависит и мощность самого генератора. При выборе силовой установки нужно учитывать несколько важных моментов, которые в обязательном порядке указываются заводом изготовителем.

Тип топлива

Двигатели внутреннего сгорания, которые приводят генератор в действие, могут питаться бензином, газом или дизельным топливом. Если мощность генератора не велика, выгоднее использовать двигатель именно бензинового типа, если же от машины требуется большая мощность, в перспективе дизели и ДВС на газу. Существуют так же силовые установки, которые работают сразу на двух типах топлива.

топливо для дизель генератора

Самыми распространенными двигателями внутреннего сгорания являются верхнеклапанные модели. Их клапаны находятся в самой головке цилиндров, а не в блоке, как у других типов ДВС. К преимуществам верхнеклапанных моделей можно отнести компактный внешний вид, простоту, надежность, удобство в ремонте, а также не большой шум и менее токсичный выхлоп. Из недостатков таких силовых установок следует выделить их дороговизну.

Генератор переменного тока

Является незаменимым звеном в цепочке генерации электрической энергии. Сам генератор состоит из стационарного корпуса, статора и подвижного ротора, который вращается в статоре. Все узлы генератора построены и расположены таким образом, чтобы обеспечить максимально точное перемещение обмоток в магнитном поле. Статор представляет собой неподвижную часть, в которой расположен сердечник с намотанной на него обмоткой. Ротор (якорь) является подвижной частью, которая создает вращающееся магнитное поле. Ротор бывает щеточным, с намотанной обмоткой, и бесщеточным, в виде постоянного магнита. Ротор создает магнитное поле, которое вращаясь, создает в обмотках статора электродвижущую силу и, как следствие, ток.

Генератор переменного тока

При оценке генератора следует обратить внимание на материал его корпуса, металлические модели более прочные и долговечные. В пластиковых аналогах происходит деформация, и смещение рабочих поверхностей, что со временем приводит к уменьшению мощности машины и даже ее порче. Ротор крепится в статоре на подшипниках, подшипники шарикового типа более предпочтительны, нежели роликовые. Генератор бесщеточного типа вырабатывает более стабильное напряжение и имеет большую долговечность.

Система питания

В среднем генератор способен проработать на одной заправке около 7-ми часов. В небольших моделях топливный резервуар является частью станины или крепится на ней. Если же генератор используется в стационарном режиме на предприятии, его оснащают внешним баком, который позволяет работать намного дольше. Топливная система большинства генераторов состоит из трубопровода, который доставляет топливо из бака в двигатель и обратно, вентиляции топливного резервуара, топливного насоса, который закачивает горючее из бака в двигатель. Также важной вещью является фильтр топлива, который отделяет от него воду и мусор. Для распыления дизельного топлива в цилиндры служат форсунки.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения

Как видно из названия это устройство призвано регулировать выходное напряжение системы. Ниже мы подробно опишем принцип работы регулятора.

Реле осуществляет преобразование переменного тока в постоянный,  а реле – регулятор отбирает небольшую часть энергии и направляет его на вторичные обмотки, так же известные как обмотки возбуждения. Присутствуют также вращающиеся выпрямители, которые нужны для преобразования переменного тока обмоток возбуждения в постоянный.

Этот подготовительный процесс запуска длится до тех пор, пока генератор не возбудится и не начнет вырабатывать полное напряжение. Регулятор следит за состоянием выходного напряжения, и если оно превосходит заданные рамки, регулятор уменьшает напряжение возбуждения. Когда генератор работает в заданном режиме, регулятор просто поддерживает необходимое напряжение возбуждения.

Если нагрузка, прилагаемая к генератору, растет, напряжение его соответственно немного падает, и реле – регулятор добавляет питание ротору, таким образом, выходное напряжение достигает установленного значения. Цикл продолжается снова до выхода генератора на свою полную рабочую мощность.

Охлаждающая система

Охлаждающая система, схема

Двигатель дизельного генератора греется от трения движущихся частей и от тепла сгораемых газов. Очень важно удержать температуру двигателя в заданных пределах и отвести лишнее тепло.

Очень часто в генераторах в качестве охлаждающего вещества применяется обычная вода. Для обмоток самого генератора часто применяют водород, благодаря своей хорошей теплоотдаче он работает превосходно. Тепловая энергия передается через газ вторичному контуру охлаждения, который отбирает ее посредством дистиллированной воды. Оконечным контуром системы охлаждения является радиатор с принудительной подачей воздуха.

За охлаждающей системой необходимо тщательно следить и проверять уровень хладагента. Так же нужно следить за исправностью помпы (устройство подачи охлаждающей жидкости). Завод изготовитель обычно рекомендует, через какое количество времени работы нужно проводить профилактику системы охлаждения. Сам генератор обязательно должен находиться в проветриваемом помещении.

Смазочная система

Смазочная система

Для того чтобы сам двигатель внутреннего сгорания и генератор, работающий в паре с ним, прослужили долго, они обязаны иметь хорошую систему смазки. ДВС получает смазку, как и все подобные машины, из картера через маслопровод и масляные фильтры. Каждые 7 – 8 часов работы двигателя необходимо производить проверку уровня масла и отсутствие утечек. После определенного количества проработанных мот часов, масло нужно менять.

Зарядное устройство

В основном двигатель, приводящий в движение генератор, запускается от аккумулятора. Для того чтобы батарея была все время заряженной и существует зарядное устройство. Напряжение зарядки должно иметь установленную величину, ведь при слишком низком или высоком значении аккумулятор либо сядет, либо быстро выйдет из строя. Корпус устройства заряжающего аккумулятор во избежание коррозии изготавливают из нержавейки. Система полностью автоматическая и не нуждается в обслуживании или настройке.

Управляющая панель

Управляющая панель генератора

Панель управления позволяет управлять генератором, каждая отдельно взятая модель имеет свой пульт, и о некоторых из них мы расскажем ниже. Панель управления позволяет осуществлять автоматический запуск генератора в случае отсутствия электричества в сети. Также существует возможность следить за работой машины и в случае необходимости производить автоматическое отключение генератора.

Система контроля, которая включает в себя датчики, позволяет следить за состоянием двигателя и генератора во время работы, в том числе за давлением масла, температурой, напряжением аккумулятора, частотой вращения системы и временем ее работы. Автоматическая система защиты останавливает работу системы в случае аварийного сигнала, полученного от одного из датчиков. Контроль ведется не только за ДВС, но и за генератором.

Станина

Дизель генератор возле дома.

Любой генератор основывается на раме, которая содержит несущую часть и кожухи, защищающие саму машину и обслуживающий персонал. Также в обязательном порядке должен присутствовать заземлитель. Несущая рама служит для жесткой фиксации всех агрегатов относительно друг друга и поверхности земли. Зачастую вся установка устанавливается в специальном контейнере, который защищает машину от воздействия со стороны окружающей среды.

Система выхлопа

При работе дизельного двигателя, как и любых других двигателей внутреннего сгорания, вырабатывается токсичный газ, который должен, тщательно отводится из помещения. В качестве системы отвода и глушения шума выступает выхлопная установка. Системе выхлопа следует уделять максимальное влияние, так как при халатном к ней отношении возможно отравление персонала выхлопным газом.

Трубы для отвода газа чаще всего делают из железа и чугуна. Устанавливаются на корпус двигателя и станину они не жестко, чтобы исключить влияние вибрации и как следствие порчу ДВС. Конечная часть выхлопной трубы выводится на улицу, в отдалении от окон и других проемов, ведущих в здание.

Еще одной важной функцией выхлопной системы является глушение шума работы двигателя. Для этой цели применяется система глушителей и таким образом громкость шума доводится до необходимого уровня.

lab-37.com

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.


 

 

dsg-avrs.ru

Устройство, принцип работы и виды дизельных генераторов (ДГУ)

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:

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

По способу охлаждения:

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

По типу использования:

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

По способности к передвижению:

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

По способу исполнения:

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.

По способу возникновения магнитного поля:

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.

По количеству фаз:

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.

Цилиндры двигателя могут располагаться двумя способами - V-образно и рядно. 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.

Рядный 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:

  • В результате возгорания сжатого дизтоплива образуется энергия расширения газов. В процессе переработки этой энергии с помощью кривошипно-шатунного механизма, появляется механическая энергия вращения коленчатого вала.
  • Начинает двигаться ротор генератора. При вращении ротора возбуждается электромагнитное поле, в результате чего создается электродвижущая сила (сокращенно - ЭДС).
  • ЭДС создает исходящее напряжение. Это напряжение, стабилизируемое с помощью устройства управления, подается конечному пользователю.

genport.ru

как работает дизельный генератор видео

Слаженная работа двух систем.

Принцип работы дизель генератора: хотя электрогенератор и является отдельным устройством, которое преобразует дизельное топливо в электричество, функционально его можно разделить на два различных агрегата.

Их согласованная совместная работа позволяет поддерживать постоянную выработку электроэнергии. Топливо сгорает в цилиндре, благодаря чему подвижная часть электрогенератора начинает вращаться.



Далее, кинетическая энергия вращения ротора преобразуется в электрическую с помощью установленных электромагнитов.



Эти две системы (двигатель и электромагниты) соединены между собой коленчатым валом, который обеспечивает надежную передачу механической энергии от двигателя к магнитам.

Видео: устройство и принцип работы дизельной электростанции:

Пуск и работа ДГУ.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания дизельного генератора работает аналогично любому другому. Для подобных механизмов могут использоваться различные виды топлива, но, как правило, используют дизельное из-за его низкой взрывоопасности.

Когда топливный бак полон – можно запускать устройство. Наиболее распространены дизели с пусковым шнуром и ручкой, но иногда они заводятся с помощью ключа или автоматического стартера.

Дроссельные заслонки и ограничитель оборотов используются для поддержания и контроля скорости вращения и выходной мощности. При чрезмерном превышении скорости, они предотвращают возможные повреждения деталей.

Процесс производства электроэнергии дизель генератора.

Как только поворачивается коленчатый вал, ведущий мост генератора начинает вращаться в пространстве между электромагнитами. Движение магнитов относительно друг друга способствует возникновению электрического тока, который, после выработки, становится доступным для потребителей любого рода.



Автоматический регулятор скорости вращения помогает контролировать количество оборотов вала при подключении нагрузки. Он может предотвратить резкое падение напряжения в сети генератора, что возможно, например, при подключении электроинструмента или других устройств большой мощности.

genport.ru

Дизельные электростанции: виды, применение, обслуживание

Содержание:

  1. Типовая конструкция установок на дизтопливе
  2. Принцип работы
  3. Где используются
  4. Конструктивные особенности
  5. Классификация ДЭС
  6. Техническое обслуживание и рекомендации по эксплуатации
  7. Видеоинструкция

Довольно часто возникают ситуации, когда из-за отсутствия централизованного электроснабжения приходится использовать различные виды альтернативных источников электроэнергии. К этой категории относятся и дизельные электростанции, хорошо зарекомендовавшие себя среди потребителей при аварийных отключениях энергетической системы.

Конструктивно, все дизельные генераторы относятся к категории многопрофильных устройств с моторами ДВС. Станции производятся двух видов, предусматривающих неподвижное и мобильное применение, в зависимости от эксплуатационных условий.


Типовая конструкция установок на дизтопливе

Практически все дизельные электростанции – представляют собой достаточно сложный механизм, собранный из различных частей и компонентов.

Основными составляющими ДЭС являются:

  • Дизельный двигатель четырехтактный. Число цилиндров колеблется от 1 до 8 и соответствует заявленной производительности агрегата.
  • Топливная система и аппаратура для закачки воздуха. Внутрь двигателя компоненты смеси поступают раздельно. Дизтопливо через форсунки распыляется внутрь цилиндра топливным насосом, а нагнетание воздуха осуществляется турбокомпрессором. Под действием давления происходит сильный нагрев воздуха, воспламеняющего распыленное топливо.
  • Охлаждающая система, отводящая излишки тепла от разогретых деталей и поддерживающая необходимый уровень температуры. В роли охлаждающей жидкости выступает вода или антифриз. Ее движение внутри водяной рубашки происходит по специальным каналам, под давлением, создаваемым водяным насосом. В конце полного круговорота охлаждающая жидкость возвращается в радиаторную емкость и снижает температуру под действием лопастей вентилятора.
  • Генераторная установка. Производит электрический ток и, в зависимости от модификации, бывает одно- (220 В) или 3-х фазного (380 В и выше) типа.
  • Автоматическая система управления. Более известна как система автоматического ввода резерва. Данная аппаратура выполняет самостоятельное включение генератора без участия оператора.
  • Топливный бак. Достаточно вместительный резервуар объемом на 200-300 литров.
  • Рама. Металлический каркас, на котором размещаются все узлы и детали. В местах креплений установлены демпферные прокладки, обеспечивающие защиту от вибрационных колебаний.
  • Контейнерная емкость, он же кожух. Устанавливается поверх всей конструкции, защищает станцию от внешних негативных воздействий. Снижает уровень шума, производимого во время работы.

Принцип работы

Принцип функционирования электростанции основан на взаимодействии всех частей и компонентов, входящих в ее конструкцию. Он заложен в правила технической эксплуатации дизельных электростанций. Все подобные изделия производятся в неподвижном или мобильном исполнении, и применяются в качестве автономных, аварийных или резервных источников питающего напряжения.

Основой любой электрической станции считается дизель-генератор, содержащий в конструкции двигатель и генераторную установку. Оба компонента объединены друг с другом посредством специальной муфты, что позволяет преобразовывать вращательный момент в электрическую энергию.

Эксплуатация дизельных электроустановок происходит в определенном алгоритме:

  • В каждый цилиндр нагнетается воздушная масса под высоким давлением. В замкнутом пространстве происходит его сжатие и разогрев до высокой температуры. Через определенный промежуток времени в цилиндры подается топливо, распыленное в форсунках. Под действием нагретого сжатого воздуха пары солярки возгораются, расширяются и создают высокое давление во внутреннем пространстве цилиндра.
  • Раскаленная газовая смесь толкает поршень, вызывающий вращательное движение коленвала. Мотор запускается в действие и посредством муфты передает свой крутящий момент на генераторный ротор.
  • В результате преобразований в конечном итоге получается электрическое напряжение с установленными характеристиками.

Существует специальная терминология, отличающая разные виды установок, в соответствии с их функциями и целевым назначением. Прежде всего, это такие понятия как дизель-генератор, агрегат дизель-электрический, дизельная электростанция. Их отличия друг от друга заключаются в следующем:

  • Дизель-генератор. Состоит из дизельного мотора и генераторной установки, соединенных в общую конструкцию.
  • Агрегат дизель-электрический. Его основу составляет дизель-генератор, дополненный рамной конструкцией, баком для горючей и контрольной аппаратуры.
  • Дизельная электростанция (ДГУ). Изготавливается в виде неподвижного или мобильного агрегата, созданного на основе дизель-электрической установки. Его конструкция еще более расширена и дополнена распределительными устройствами, автоматикой, пультом управления и комплектом ЗИП.

Где используются

По своему функциональному предназначению рассмотренные электростанции бывают основными или главными, резервными или запасными и на случай аварий.

Первый вид установок используется в виде автономных или независимых источников напряжения местах строительства и в сельском хозяйстве, в лесозаготовительной сфере и в прочих удаленных точках, где по ряду причин невозможно воспользоваться и подключиться к стационарным электрическим сетям.

Резервные ДЭС. Заменяют основные электростанции, вышедшие из строя в результате аварии. Они же обеспечивают резервное электроснабжение при отключении внешних стационарных сетей.

Эксплуатация аварийных устройств осуществляется в лечебных учреждениях, узлах связи и прочих аналогичных местах, где совершенно не допускаются перебои с электричеством. Они находятся в постоянной готовности к принятию на себя полной или частичной загрузки при отключении напряжения, что предусматривают и правила технической эксплуатации дизельных электростанций.

Сфера использования оборудования этого типа очень большая. Дизельные станции активно применяются в самых разных организациях и на предприятиях, специальными и техническими службами и владельцами загородных домов. Основными пользователями являются строительные организации, торговые фирмы, магазины и автомойки.

В соответствии с режимами и условиями будущей работы, выбирается соответствующая мощность оборудования. Обязательно следует учесть, что продолжительная работа с полной загрузкой или слишком маленькие нагрузки приводят к сокращению моторесурса и срока нормальной работы станции. Для постоянного рабочего режима нагрузка должна быть не выше 60-80% от номинальной производительности, а при использовании резервного варианта этот показатель составляет 70-90%.


Конструктивные особенности

Как уже отмечалось, все электроустановки с дизельными моторами бывают передвижного (АД) или неподвижного позиционного (АСД) типа. Станции, оборудованные автоматикой, имеют в маркировке еще одну литеру А.

Передвижные дизельные электростанции монтируются на прицепах легковых и грузовых авто или других наиболее подходящих средствах передвижения, оборудуются капотом. Нередко они устанавливаются непосредственно в кузов. Таким образом, обеспечивается защита от осадков и других отрицательных влияний, возможных на открытом воздухе. Каждая станция представляет собой комплектную электроустановку, содержащую отдельные блоки и узловые части, установленные на единую рамную конструкцию.

Электрические станции мобильного типа стабильно работают вне помещений в диапазоне температур от минус 50 до плюс 40 градусов. Они невосприимчивы к тряске и вибрации, обеспечены соответствующей защитой. На мобильные ДЭС устанавливаются разные типы моторов, работающих на дизтопливе. В большинстве случаев, это дизельные электростанции АД или АСДА с производительностью от 30 до 100 кВт.

Для размещения и обустройства крупных неподвижных электростанций используются вагоны, специально оборудованные для этого и, при необходимости, объединяемые в целые энергопоезда. Кроме вагонов, используются закрытые помещения, находящиеся на минимальном расстоянии от обслуживаемого объекта или нагрузки. Установка оборудования производится на заранее подготовленный фундамент.

В соответствии с конкретной модификацией, устройства среднего уровня оборудуются дизельными моторами с номиналами производительности 110, 220, 330, 440 и 735 киловатт. Более крупным установкам требуются двигатели, способные выдавать 2200 кВт и выше.

Наиболее оптимальной температурой для стационарных дизельных установок считается диапазон в пределах 8-40 градусов. Высота места установки над уровнем моря должна быть не более 1000 метров, а показатель влажности воздуха – 98%. В этих условиях станции вырабатывают наиболее качественную электроэнергию и они более щадящие, чем для передвижных электроустановок.


Классификация ДЭС

Существует множество модификаций этих агрегатов, которые в соответствии со своими характеристиками условно разделяются на несколько категорий.

Тип и конструкция корпуса

  • В открытом исполнении. Устанавливаются внутри помещений, не подверженных внешним воздействиям, оборудованных системами вентиляции, отопления, средствами тушения пожара, аварийной сигнализацией. Используются только в неподвижном варианте.
  • Закрытые кожухом. Отдельная металлоконструкция закрывает снаружи дизель-генераторную установку. Обеспечивает шумоизоляцию и защиту от дождя, снега, пыли и низких температур. Могут использоваться вне помещений. Как правило, они обладают малыми габаритами и невысокой мощностью.
  • Контейнерные. В этом случае все технологические приспособления и оборудование размещается в специальной емкости контейнерного типа или блок-боксе. Металлическая конструкция изнутри обшита утеплителем, а снаружи покрыта антикоррозийными составами. Кроме основных компонентов, внутри находятся системы вентиляции, отопления и другое оборудование для жизнеобеспечения станции. Это позволяет выполнить запуск сразу же после ее прибытия на объект.

Мобильность

  • Стационарные установки, они же автономные дизельные электростанции. Их основными положительными качествами являются высокая энергетическая производительность и широкий диапазон потенциальных возможностей. Монтируются внутри помещений в открытом виде.
  • Мобильные электрические станции. Закрываются специальным защитным кожухом или помещаются в контейнер и устанавливаются на отдельное шасси. Могут перевозиться на любые расстояния.
  • Портативные модели дизель-генераторов. Обладают невысокой производительностью и маленькими габаритами. Нашли свое применение на дачах, в загородных домах и коттеджах.

Мощность

  • Бытовые электроустановки. Используются в виде различных источников питания – основных или резервных. Их производительность находится в пределах 8-50 кВт.
  • Дизельные генераторы для промышленности. Диапазон мощностей более широкий, в пределах 50-1600 кВт. Применяются на производстве, в строительстве, в котельных и других участках с большими объемами энергопотребления.

Тип управления

  • Ручное. Пуск и отключение станции выполняются кнопкой, нажимаемой вручную. Тем не менее, базовая контрольная аппаратура имеется. Единственным недостатком таких установок является необходимость в постоянном дежурстве оператора.
  • Автоматический ввод резерва. Обеспечивает самостоятельное включение станции при отключении напряжения в стационарной сети. После возобновления подачи питания установка автоматически отключается. Функциональные возможности у разных моделей могут отличаться, поэтому в некоторых случаях может понадобиться оператор.
  • Дистанционное управление. Выполняется через подключенный компьютер. Такая система позволяет осуществлять контроль электроснабжения сразу нескольких объектов.

Техническое обслуживание и рекомендации по эксплуатации

При постоянном и продолжительном использовании установок необходимо соблюдать правила технической эксплуатации дизельных электростанций. Обслуживание проводится специально обученным персоналом. Лица, допущенные к использованию станций, должны хорошо знать принципы их работы, конструктивные отличия и особенности, потенциальные возможности контрольно-управляющих систем.

Периодически все работники, выполняющие обслуживание дизельных электростанций обязаны сдавать экзамены по должностным инструкциям, охране труда и безопасному использованию установок. По итогам экзаменов выдается удостоверение, разрешающее выполнение работы в должности оператора электростанции.

При выполнении обслуживания дизельных станций выполняются следующие действия:

  • Перед пуском двигателя в соответствии с ПТЭД проводится внешний осмотр установки. На все движущиеся детали устанавливаются защитные экраны. В устройстве должны отсутствовать видимые повреждения и потеки ГСМ. Масло в двигателе заранее прогревается до 35 градусов. За счет этого облегчается пуск, увеличивается срок эксплуатации.
  • После перехода в рабочий режим нужно регулярно выполнять контроль над показателями уровня масла в системе смазки. Допустимая естественная убыль составляет 100 г на каждые 100 часов отработанные агрегатом.
  • Узлы регулярно очищаются от пыли и грязи, накопившейся за прошедший период, удаляются масляные следы и потеки. Таким образом, электростанция не перегревается, продлевается срок ее службы.
  • Следует контролировать нагрузку, чтобы число потребителей не превысило номинальную мощность генератора. По этой причине генераторная установка чаще всего перегружается и перестает нормально работать, вплоть до полной остановки. Работа без нагрузки свыше 30 минут также отрицательно влияет на ресурс деталей, вызывая их преждевременный износ.
  • В случае вынужденного простоя генератора на протяжении долгого времени, рекомендуется хотя-бы 1 раз в месяц запускать его на 1 час.

Производители и торговые марки

Российский рынок дизель-генераторов представляет продукцию отечественных и зарубежных производителей.

Наибольшей популярностью пользуются изделия, изготовленные в следующих странах:

  • США. Представлена торговыми марками Cummins, Caterpillar, John Deere, отличающимися удобством пользования, практичностью, экономичностью и высоким эксплуатационным ресурсом. Эти дизельные электростанции они же ДЭС, изготавливаются для промышленных и бытовых нужд, с широким диапазоном мощностей.
  • Великобритания. Продукция этой страны известна благодаря таким торговым маркам, как Wilson и Perkins. Последняя производит двигатели и дизельные генераторы, поставляемые многим другим фирмам.
  • Россия. В производстве установок используются импортные и отечественные комплектующие. Одной из ведущих компаний является Азимут, выпускающий различные виды электростанций и генераторов. Поставщиками дизелей являются ЯМЗ – Ярославский моторный завод и ТМЗ – Тутаевский моторный завод в Ярославской области.

electric-220.ru

Принцип работы дизельных генераторов | EN-PROF.RU

Дизельные генераторы представляют собой автономную установку, вырабатывающую электрическую энергию. Под воздействием вращения коленчатого вала, генератор тока преобразует механическую энергию в электрическую. Кроме названия дизельный генератор также часто встречается обозначение электростанция, либо дизель генератор. 
Дизельный генератор состоит из нескольких основных узлов:
-Двигатель внутреннего сгорания
-Генератор, преобразующий энергию
-Система управления
-Каркас
Также дополнительно дизель генераторы могут снабжаться охлаждающими системами, системами защиты и различными дополнительными устройствами. Особо мощные установки монтируются внутри цельного каркаса и имеют системы контроля и управления. На раме крепится все остальное оборудование. Дизельный двигатель может охлаждаться, как воздухом (устанавливается вентилятор), так и водой (с помощью радиатора). Также возможно и масляное охлаждение двигателя.
Принцип работы дизельных генераторов практически не отличается от работы бензиновых установок. Основное различие кроется лишь в способе сжигания топлива. У дизельных агрегатов воспламенение смеси в цилиндре происходит под воздействием высокого давления, тогда как в бензиновых моторах топливо зажигается от свечей накала. После воспламенения солярки, она взрывается, выталкивая поршень вперед, тем самым проворачивая вал. Таким образом, совершая последовательные движения, поршни приводят во вращение вал.
Во время сгорания топливной смеси происходит нагревание двигателя, поэтому все дизельные генераторы снабжаются системами охлаждения. Принцип работы системы подачи топлива в таких двигателях достаточно прост – с бака, находящегося на корпусе генератора, солярка подается к топливному насосу, откуда она через форсунки впрыскивается в цилиндры.
После сгорания топлива выделяются выхлопные газы. Существуют модели дизельных генераторов, в которых эти газы нагнетают турбину, за счет чего мощность установки увеличивается. Такие моторы называют турбированными. Более подробную информацию об этом типе генераторов вы сможете найти в статье Википедии.
Итак, поступательная энергия движения поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Он в свою очередь вращает ротор электрогенератора, который, находясь в обмотке, возбуждает электромагнитное поле. В результате на обмотке появляется переменный ток, он и поступает к источнику потребления.
Общий принцип работы генераторов на дизеле идентичен описанному, однако может отличаться незначительными моментами в зависимости от типа и мощности установки. Так, существуют однофазные и трехфазные генераторы, соответственно принцип преобразования тока у них различен. Выбор одного из этих двух типов генератора зависит от того, от какого тока питается потребитель.
Также устройство дизельных генераторов может отличаться в зависимости от того, в каких условиях они используются. Маломощные модели в основном являются мобильными и могут представлять собой несколько конструкций: самая простая – генератор установлен в раме, генератор монтируется на салазках и генератор устанавливается на колесах. Особо мощные дизельные генераторы являются стационарными и монтируются по месту эксплуатации.
Если сравнивать дизельный генератор с бензиновым, то первый имеет ряд существенных преимуществ. Так, дизельные установки потребляют меньшее количество топлива, при равной выработке электроэнергии. Кроме того, ресурс дизельных моторов на порядок выше, чем у бензиновых двигателей. Эксплуатация такого резервного источника питания также дешевле. За счет того, что солярка в обычных условиях не воспламеняется, дизельные генераторы являются более пожаробезопасными.
Существуют, конечно, и некоторые недостатки, свойственные дизель генератором. Так, повышенный шум и вибрация – это вечная проблема установок, работающих на солярке. Проблемы могут возникнуть и при эксплуатации таких генераторов в условиях пониженных температур. Как известно, солярка легко замерзает и без применения специальных добавок быстро превращается в густую субстанцию, которая не проходит по топливной системе.
Тем ни менее современные дизель генераторы могут снабжаться различными подогревателями и другими устройствами, обеспечивающими пуск двигателя при любых отрицательных температурах. Применяют такие установки в основном там, где нужно продолжительное и бесперебойное снабжение потребителя электроэнергией. Т.е. дизельные генераторы хороши для долгих работ, а бензиновые – для кратковременных.
Область применения дизельных генераторов достаточно широкая – начиная от источника питания для переносного электроинструмента, заканчивая резервным энергоснабжением крупных промышленных и производственных объектов. Отличаясь долговечностью, надежностью, ремонтопригодностью и дешевизной эксплуатации, дизель генераторы завоевали популярность во всех сферах деятельности человека.

en-prof.ru

Дизельные электростанции: принцип работы

    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).

dizel-0.jpg

   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.

gen_g90x_01_a.jpg

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.

compressorgroup.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о