УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРИ РАБОТЕ НА ИЗМЕНЯЮЩУЮСЯ НАГРУЗКУ

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРИ РАБОТЕ НА ИЗМЕНЯЮЩУЮСЯ НАГРУЗКУ

IMPROVED PERFORMANCE DIESEL POWER STATION WHEN WORKING AT VARYING LOADS

Автор: Цыбенко И.Н./Tsybenko I.N.

Научный руководитель: Дюба Е.А./DyubaE

ФГБОУ ВО «Югорский государственный университет» /YugraStateUniversity

E-mail: [e-mail]

Использование ДЭС в условиях работы, при которых он функционирует как основной источник питания обязывает быть более требовательным к техническим характеристикам и показателям дизельных установок. Данная статья рассматривает схемотехнические и проектные решения для увеличения эффективности ДЭС.

The use of DPS in working conditions under which it functions as the primary power source requires to be more demanding of specifications and performance of diesel units. This article considers the scheme-technical and project solutions to increase the efficiency of DES.

Дизельная электростанция, эксплуатационные характеристики, генератор, электронный двигатель, мощность, конфигурация.

Diesel power station, performance, generator, electric engine, power, configuration.

По причине стремительного развития технологической составляющей нашего общества область применения дизельных электростанций (ДЭС) увеличилась в разы. Также, в условиях большой территории нашей страны, применение в местах, существенно удаленных от централизованной системы электроснабжения, применение ДЭС не имеет альтернатив. Т.к. подключение к энергосистеме может иметь подчас не только технологические, но и организационные сложности. Имеет место затруднения, связанные с погодными условиями.

Кроме того, широкое распространение получили ДЭС не только в производственной/коммерческой сфере, но и в частной жизни наших граждан. Применение ДЭС на дачах, коттеджах стало повсеместным в последнее время.

Использование ДЭС в условиях работы при которых ДЭС функционирует как основной источник питания обязывает быть более требовательным к техническим характеристикам и показателям дизельных установок, непосредственно влияющих на качество электроэнергии, которое в свою очередь влияет не только на износ самой ДЭС, но на весь срок эксплуатации подключенного к ней электрооборудования.

1.      Конструктивные решения ДЭС для увеличения эффективности

      Конструкция дизельного генератора представляет собой двигатель внутреннего

сгорания, соединенный с электрическим генератором. Объединенные в единую конструкцию, двигатель и генератор устанавливаются на виброизолирующей станине, которая играет роль жесткой опоры всего агрегата. Для стабильной, эффективной и качественной работы генераторная установка комплектуется блоком автоматики различной степени сложности и набора функций.

Важным критерием, по которому различаются генераторы – это использование синхронных или асинхронных генераторов в агрегате. При этом следует отметить, что применение синхронных генераторов даёт возможность регулировки ЭДС путем изменения тока, подаваемого на обмотки ротора. Поэтому синхронные генераторы очень хорошо справляются с пусковыми и резко изменяющимися электрическими нагрузками, а также хорошо переносят кратковременные перегрузки, возникающие в сети. С другой стороны,

синхронные генераторы обладают более сложной конструкцией и более требовательны к эксплуатации.

            Одной из самых важных характеристик ДГУ является тип регулятора частоты оборотов двигателя. Он может быть механическим, механическим и электронным регулированием и полностью электронным. Механическими регуляторами оборотов комплектуются лишь генераторы малой мощности. Влияние на затраты топлива здесь ниже, чем в более мощных двигателях. Но дело не только в затратах топлива, но и в экологии: электронный регулятор частоты оборотов, точно дозирует подачу топлива, тем самым уменьшая загрязнение выбросы угарного газа. сегменте производства и улучшения ДЭС, как и автомобилестроении, самым эффективным решением позиционируется полностью электронный двигатель, в котором подача топлива регулируется в каждом отдельном цилиндре. Решение продиктовано современной тенденцией по развитию энергоэффективных и более чистых в экологическом плане технологий.

2.      Схемотехнические решения.

             ДЭС для увеличения эффективноститиповых схемах ДЭС дизельный двигатель работает при постоянной частоте вращения выходного вала. Это требование определяется необходимостью получения выходного напряжения со строго постоянной частотой 50 Гц. В этих условиях невозможно реализовать оптимизацию режимов работы дизеля, обеспечивающих уменьшение расхода топлива и увеличение срока его службы. Кроме того, в автономных электростанциях мощность дизеля соизмерима с мощностью подключаемой нагрузки, поэтому при резких изменениях электрической нагрузки происходит значительное изменение напряжения генератора по величине и частоте (за пределы, допускаемые ГОСТ 13109-97), которое не может быть быстро восстановлено системами автоматического управления генератора и дизеля.

               Работа автономной электростанции с переменной частотой вращения дизелязаключается в том, что при изменении нагрузки, атмосферных условий, а также при износе отдельных узлов и деталей, необходимо соответственно изменять частоту вращения первичного двигателя таким образом, чтобы он работал в области значений минимального расхода топлива. При этом частота генерируемого напряжения будет меняться в широких пределах пропорционально изменению частоты работы дизеля. Стабилизация частоты генерируемого напряжения ДЭС в этом случае обеспечивается преобразователем частоты, введенным в структуру автономной электростанции.

               Вопрос создания автоматической системы управления частотой вращения дизельного двигателя, обеспечивающей минимальный расход топлива во всех режимах работы, может быть решён на основе существующих микропроцессорных систем управления работой дизеля путём соответствующего изменения специализированного программного обеспечения.

3.      Проектные решения для увеличения эффективности ДЭС

             Одним из наиболее эффективных и в то же самое время экономически выгодным способом по увеличению эффективности является правильно подобранная мощность автономной электростанции и её конфигурация, которая осуществляется на стадии проектирования объекта (комплекса электроприёмников).

              По причине того, что наиболее эффективным режимом работы ДЭС является режим её номинальной загрузки, то как следствие любой иной режим её работы (будь то перегрузки или недогрузки) будет тем более неэффективным, чем более будет далек от оптимального. Другими словами, тщательно проработанный анализ прогнозируемого графика нагрузки на этапе проектирования позволяет выбрать не только оптимальную мощность дизельной установки, но и возможно, подобрать конфигурацию из параллельно задействованных агрегатов, вместо одного мощного. Что откроет широкие возможности по гибкому и быстрому изменению генерируемой мощности на производстве, а также по взаиморезервированию. Конечно же, данные решения должны исходить не только от специалистов, задействованных над разработкой энергогенерирующей подсистемы объекта, но и при тесном сотрудничестве с специалистами из других областей, задействованных в данном проекте, инженеров-технологов, например.

Так основной рабочий режим генерации электроэнергии может обеспечивать один агрегат, а в краткосрочные часы пик (утреннее и вечернее время) может быть включена в параллельную работу ещё и вторая ДЭС, которая всё прочее время не работает. При этом обе ДЭС будут работать в максимально оптимальных условиях против варианта одной мощной ДЭС, которая бы большую часть времени работала в недогруженном режиме.

При этом следует указать и на отрицательные стороны параллельной работы группы агрегатов ДЭС: возросшая стоимость реализации системы электроснабжения; увеличение сложности обслуживания.

        Выводы Исходя из того, что ДЭС является законченным техническим устройством, вмешательство и изменение его характеристик невозможны. Поэтому оптимизацию работы ДЭС и её эксплуатационных характеристик при работе на изменяющуюся нагрузку следует проводить на стадии разработки ДЭС как электрической машины, так и на стадии проектирования автономной системы электроснабжения.

При этом по конструктивным особенностям следует отдавать предпочтение машинам с синхронным генератором и электронным регулятором частоты оборота двигателя. Данная электромеханическая система получает значительный выигрыш по эффективности при внедрении соответствующего программного обеспечения в микропроцессорные контроллеры, связывающие данную систему с преобразователем частоты, установленным на подстанции.

Важным и эффективным способом является изначальная правильная оценка технологической работы объекта, его электроэнергетической емкости и составления предварительного графика нагрузок. Выбор в пользу конфигурации массива ДЭС или выбора в пользу одиночного агрегата, должен полагается на результаты технико-экономического обоснования или эскизного проекта.

В период же эксплуатации ДЭС способы увеличения её эффективности работы остаются традиционными:

     своевременный технический осмотр и ремонт, в случае необходимости;

     следование требований инструкции по эксплуатации;

     соблюдение техники безопасности.

Литература.

 «Дизель-генераторы – различия в деталях», Виктор Панькив, «Вести и Бизнес», №3

            2009

«Улучшение эксплуатационных характеристик дизельной электростанции при работе на изменяющуюся нагрузку», Завалишин Вячеслав Владимирович, автореферат на одноименную тему диссертации.

«Sizing a diesel generator for a high power UPS – an art of science», Ian F Bitterlin, Chloride Sales & Services[Электронный ресурс]. -Режим доступа: www.chloridepower.com-(дата обращения 18.04.2016)