Бензиновые и дизельные генераторы
Генераторы(электростанции)
...eсли у владельцазагородного дома, коттеджа или дачного участка спросить, какое оборудование онхотел бы иметь у себя на «фазенде», в ответ можно услышать перечень,в котором наверняка будут фигурировать котел, насос и мини-электростанция. Всеэти устройства в той или иной мере решают одну задачу — сделать человеканезависимым от внешних условий, обеспечив его теплом, водой и электричеством«собственного» производства…
Собственный, независимыйисточник электроэнергии — это не только желательное дополнение к оборудованиючастного дома или солидного предприятия. В нашей стране это необходимость игарантия от возникновения ненужных финансовых и производственных проблем.Вместе с тем, для некоторых видов человеческой деятельности, таких, например, какдобыча полезных ископаемых или проведение аварийно-спасательных работ,автономный источник питания просто жизненно необходим. Отличительнымиособенностями современных электростанций являются экономичность, компактныеразмеры, различные конструктивные решения шумоподавления, наличиеинтеллектуальных устройств мониторинга и управления процессом выработкиэлектроэнергии, переключения нагрузки, синхронизации генераторов с сетью имежду собой.
Существует множествотерминов для обозначения одного и того же оборудования, которое понимается подтермином электростанция:
-портативнаяэлектростанция;
-переноснаяэлектростанция;
-бензиноваяэлектростанция;
-дизельнаяэлектростанция;
-газовая электростанция;
-бензогенератор;
-дизельгенератор;
-стационарная,промышленная, передвижная и контейнерная электростанция;
-генераторная установка.
Все они объединяютсяобщим принципом работы – преобразованием тепловой энергии топлива вэлектрическую. КПД таких электростанций 25-30%. Для повышения КПД (или дляутилизации тепла, вырабатываемого электростанцией), созданы МИНИ-ТЭЦ,утилизирующие тепло для систем отопления.
В общем всеэлектростанции можно разделить:
-по назначению – бытовые,профессиональные (до 15кВА);
-по применению –резервные, основные:
-по виду топлива –бензин, дизтопливо, газ (сжиженный или магистральный);
-по исполнению –открытые, в шумопоглощающем корпусе, в контейнере, в кунге и т.п.;
-по виду пуска – ручной(для малогабаритных), электростартерный или автоматический;
-по фирме –производителю.
Основными и самымипопулярными являются бензиновые и дизельные электростанции.
1.Бензиновая электростанция илибензогенератор. Вкачестве первичного двигателя используется карбюраторный двигатель внутреннегосгорания (ДВС) с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием. Частьэнергии, которая выделяется при сгорании топлива, в ДВС преобразуется вмеханическую работу, а оставшаяся часть в теплоту. Механическая работа на валудвигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрическоготока.
Топливо длябензогенератора — высокооктановые сорта бензина. Применение антидетонационныхприсадок, смесей бензина со спиртами и пр. возможно только по согласованию спроизводителем. Конкретный состав и другие характеристики топлива,используемого для работы электростанции, определяет производитель двигателя.
Необходимо заметить, что бензиновыйгенератор — это источник электроэнергии относительно небольшоймощности. Она подойдет в том случае, если Вы планируете осуществлять резервное,сезонное или аварийное энергообеспечение Вашего объекта. Подобные агрегатыобычно имеют меньший ресурс и мощность по сравнению с дизельгенераторами,однако более удобны в эксплуатации за счет меньшего веса, габаритов и уровняшума при работе. Варианты использования и исполнения бензиновых электростанций:в качестве резервного источника электроснабжения малой мощности в стационарномисполнении, в качестве единственно возможного источника при проведенииаварийно-спасательных и ремонтных работ, работ, выполняемых в полевых условияхи на удаленных объектах, для обеспечения электроэнергией различного родапередвижных объектов в носимом или мобильном исполнении. Проще говоря,бензиновая электростанция идеальный выбор для собственников малых предприятий(бензоколонка, магазин), владельцев загородных домов, туристов, строительныхбригад, телекомпаний и пр. Компактная и надежная, экономичная и малошумнаяавтономная бензостанция возьмет на себя решение проблем с энергообеспечением.
Основные средниехарактеристики бензоэлектроагрегата:
Удельный расход топлива,кг/кВтч – 0,3-0,45
-Удельный расход масла,г/кВтч – 0,4-0,45
-КПД% — 0,18-0,24
-Диапазон мощностибензоэлектроагрегатов кВт – 0,5-15,00
-Напряжение, В – 240/400
-Диапазон рабочихрежимов, % от ном. Мощности – 15-100
-Требуемое давление газа,кг/см2 – 0,02-15
-Ресурс до текущегоремонта (не менее), тыс. ч – 1,5-2,0
-Ресурс до капитальногоремонта (не менее), тыс. ч – 6,0-8,0
-Затраты на ремонт, % отстоимости –5-20
-Вредные выбросы (СО),%2,55
-Уровень шума нарасстоянии 1м (не более), дБ 80.
Основные достоинствабензиновых электростанций:
-относительно низкаястоимость оборудования по сравнению с дизельными и газовыми электростанциями;
-компактность и хорошийпоказатель соотношения массы оборудования к величине вырабатываемой энергии;
-легкий пуск в условияхнизких температур;
-невысокий уровень шумаэлектростанции;
-простота эксплуатации.
2.Дизельная электростанция илидизельгенератор.Автономные дизельные электростанции являются основными “рабочими лошадками”там, где по разным причинам централизованное электроснабжение недоступно, либокачество его поставок оставляет желать лучшего. Ничего удивительного впопулярности дизельгенераторов нет, ведь именно они обеспечивают низкуюстоимость вырабатываемой электроэнергии, а как следствие – быструю окупаемостьустановки. Большой моторесурс и долговечность также можно отнести к несомненнымдостоинствам дизельгенераторов.
В качестве первичногодвигателя в дизель генераторах используются двигатели внутреннего сгорания своспламенением топлива от сжатия воздуха – дизели. Энергия, выделившаяся присгорании топлива, в дизеле производит механическую работу и теплоту.Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергиигенератором электрического тока.
Топливо. Для дизелейприменяются дистиллятные и остаточные топлива. К дистиллятным топливамотносятся дизельное (марки Л — летнее, З — зимнее, А — арктическое) игазотурбинное топливо. Остаточные (тяжелые) топлива представляют топливомоторное для среднеоборотных дизелей (марки ДТ и ДМ) и мазуты (марки Ф- 5 иФ-12). Остаточные (тяжелые) топлива используются в дизелях, оборудованныхсистемами топливоподготовки (сепарации и подогрева), а также специальнойтопливной аппаратурой (ТНВД и форсунками).
Газодизель (двутопливныйдвигатель) работает при воспламенении газовоздушной смеси от самовоспламенениязапальной дозы жидкого топлива (5-12% от цикловой порции при работе на жидкомтопливе). Газ – попутный нефтяной, шахтный, природный без предварительнойочистки.
Области использованиядизельгенераторов: в качестве резервного, вспомогательного или основногоисточника электроэнергии на предприятиях, в строительстве, аэропортах,гостиницах; узлах связи, системах жизнеобеспечения и т.п. в автономном режимеили совместно с централизованными системами электроснабжения.
Основные средниехарактеристики дизельгенераторов:
-Удельный эффективныйрасход топлива, кг/(кВт-ч) – 0,184-0,220
-Удельный расход масла, г/Квт-ч – 0,30-1,40
-КПД (без утилизациитеплоты) – 0,39-0,47
-КПД (с утилизациейтеплоты) – 0,70-0,80
-Мощность единичнойустановки, МВт – 0,10-5,00
-Напряжение, кВ – 0,4-13
-Диапазон рабочихрежимов, % от ном. Мощности – 10-110
-Ресурс до текущего ремонта(не менее), тыс.ч. – 10-60
-Ресурс до капитальногоремонта (не менее), тыс.ч. – 60-100
-Срок службы двигателя(не менее), тыс ч. – 150-300
-Затраты на ремонт, % отстоимости – 5-20
-Уровень шума нарасстоянии 1м (не более), дБ – 85
Основные достоинствадизельгенераторов:
-низкая стоимостьвырабатываемой электроэнергии;
-быстрая окупаемость;
-большой моторесурс идолговечность.
Необходимостьюприменения дизель-генераторов является:
-резервирование мощностейдля работы при отключении центральных сетей (аварийный режим);
-ограниченные возможностицентрализованных источников электроэнергии и тепла при расширении мощностей(вспомогательный режим работы параллельно с центральными сетями);
-высокие затраты наподвод электроэнергии и тепла (автономный режим);
-низкая себестоимостьтоплива для добывающих компаний и возможность реализации электроэнергии итепла;
-возможность снижениязависимости от роста тарифов на электроэнергию и тепло.
Варианты исполнениядизельных электростанций:
-По способу защищенностиот атмосферного воздействия: капотного, бескапотного, кузовного и контейнерногоисполнения.
-По способу подвижности:стационарные и передвижные.
-По способу перемещения:на прицепе, полуприцепе, на автомобиле, на рама-салазках,блочно-транспортабельные.
Рекомендации.
Каквыбрать генератор (электростанцию)
Рассматривается техника сограниченной выходной мощность до 15кВА и обычными (бензиновыми или дизельными)моторами.
Основой любоймини-электростанции (или генераторной установки) являетсядвигатель-генераторный агрегат, состоящий из дизельного или бензиновогодвигателя и электрического генератора. Двигатель и генератор напрямую соединенымежду собой и укреплены через амортизаторы на стальном основании. Двигательоснащен системами (запуска, стабилизации частоты вращения, топливной, смазки,охлаждения, подачи воздуха и выхлопа), обеспечивающими надежную работуэлектростанции. Запуск двигателя ручной или с помощью электростартера илиавтозапуск, работающего от стартерной 12и вольтовой аккумуляторной батареи. В двигатель-генераторномагрегате используются синхронные или асинхронные самовозбуждаемые бесщеточныегенераторы. Электростанция также может иметь панель управления и устройстваавтоматики (или блок автоматики), с помощью которых осуществляется управление станцией,контроль за ее состоянием и защита от аварийных ситуаций. Максимальноупрощенный принцип действия мини-электростанции состоит в следующем: мотор«превращает» топливо во вращение своего вала, а генератор с ротором,связанным с валом двигателя, по закону Фарадея преобразует обороты в переменныйэлектрический ток.
На самом деле не все такпросто. Зачастую происходят странные, на первый взгляд, ситуации, когда,например, при подключении обыкновенного погружного насоса типа “Малыш” сзаявленной потребляемой мощностью 350-400Вт к мини-электростанции 2,0кВА, насос отказывается работать. Постараемся дать краткиерекомендации, которые помогут правильно ориентироваться при выборе станции.
Требуемая мощностьэлектростанции. Длярешения этой проблемы сначала необходимо определить приборы, которыепланируется подключить.
Активные нагрузки. Самые простые, вся потребляемаяэнергия преобразуется в тепло (освещение, электроплиты, электронагреватели ит.п.). В этом случае расчет прост: для их питания достаточно агрегата смощностью, равной их суммарной мощности.
Реактивные нагрузки. Все остальные нагрузки. Они, в своюочередь, подразделяются на индуктивные (катушка, дрель, пила, насос,компрессор, холодильник, электродвигатель, принтер) и емкостные (конденсатор).У реактивных потребителей часть энергии расходуется на образованиеэлектромагнитных полей. Показателем меры этой части расходуемой энергииявляется так называемый cos. Например, если он равен 0,8, то 20% энергиипреобразуется не в тепло. Мощность, деленная на cos, даст “реальное”потребление мощности. Пример: если на дрели написано 500 Вт и cos=0,6, этоозначает, что на самом деле инструмент будет потреблять от генератора500:0,6=833 Вт. Надо иметь в виду также следующее: каждая электростанция имеетсобственный cos, который обязательно нужно учитывать. Например, если он равен0,8, то для работы вышеназванной дрели от электростанции потребуется 833 Вт:0,8 = 1041 ВА. Кстати, именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемойэлектростанцией мощности ВА (вольт-амперы), а не Вт (ватты).
Высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в моментвключения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме.Стартовая перегрузка по времени не превышает долей секунды, поэтому главное –чтобы электростанция смогла ее выдержать, не отключаясь и, тем более, не выходяиз строя. Обязательно необходимо знать, какие стартовые перегрузки способенвыдержать тот или иной агрегат. Из-за высоких пусковых токов самыми “страшными”приборами являются те, у которых отсутствует холостой ход. Работа сварочногоаппарата с точки зрения мини-электростанции, выглядит как банальное короткоезамыкание. Поэтому для их энергоснабжения рекомендуется использоватьспециальные генераторные установки, либо, по крайней мере, “ варить” черезсварочный трансформатор. У погружного же насоса потребление в момент пускаможет подскочить в 7 – 9 раз.
Основные торговые маркимини-электростанций иностранного производства, представленные на российскомрынке: Briggs&Stratton (США), Energo (Япония), Geko (Германия), Eisemann(Германия), Generac (Англия), Honda (Япония), Daishin (Япония), Endress(Германия), L'Europea (Италия), Mitsubishi (Япония), SDMO (Франция), Sparky(Болгария), Wilson (Англия), Worms (Франция), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) идр. При этом у некоторых производителей (например, у Yamaha) агрегаты на 100%состоят из комплектующих собственного производства, у других «своим»является только блок электрогенератора (в частности, у Energo) или двигатель (кпримеру, у Honda). Остальные фирмы собирают мини-электростанции из«чужих» моторов и генераторов.
Класс агрегата, какправило, определяется качеством и культурой сборки, а также наличием упроизводителя инновационных технологий. Замечание: у большинства фирм,выпускающих мини-электростанции на основе своих комплектующих, продукциямаксимально сбалансирована.
Отечественных производителей агрегатов, к сожалению, немного (если говорить одиапазоне сравнительно небольших мощностей). Наиболее известны московская фирма«АМП Комплект», собирающая мини-электростанции из импортныхдвигателей и генераторов, и курское предприятие «Электроагрегат» — его продукция на 100% «родная».
Двигатель. Справедливо считается “сердцем” установки. Именно его ресурс определяет срок “жизни”мини-электростанции: среднее время наработки на отказ у блока электрогенераторавсегда в несколько раз выше, чем у мотора.
Профессиональные ибытовые агрегаты
В большинстве случаевкласс электростанции определяется используемым двигателем, а точнее, егомоторесурсом. В частности, у высококачественного профессионального бензиновогомотора время непрерывной работы до первого вероятного отказа исчисляется всреднем 3-5 тысяч часов, тогда как у упрощенного дешевого любительскогодвигателя — всего лишь сотнями. Дизельные двигатели, как правило обладаютресурсом значительно выше чем бензиновые, их потребление топлива экономичнее,да и само дизельное топливо дешевле бензина и допускает менее жесткие условияпо хранению, однако электростанция собранная на базе дизельного двигателя в 1,5-2раза дороже аналогичной по мощности, но собранной на базе бензиновогодвигателя. Поэтому выбор в пользу электростанции собранной на базе дизельногодвигателя рационально делать в случае:
1.использованиеэлектростанции в качестве основного источника электропитания (по крайней мере,в случаях длительного ее использования);
2.использованиеоднородного вида топлива (наличие агрегатов работающих на дизельном топливе);
3.электрических мощностяхвыше 10-12 кВА, на которых электростанции с бензиновыми двигателямипрактически не применяются.
Отличить современныйбытовой двигатель от профессионального по внешним признакам не всегда просто.Если раньше на любительских мини-электростанциях широко применялись моторы сбоковым расположением клапанов, то теперь сплошь и рядом — верхнеклапанные,производительностью примерно на 30% выше. Кроме того, в процессесовершенствования технологий, двигатели, считающиеся в данное времяпрофессиональными, производитель через несколько лет переводит в категориюбытовых.
Критерием принадлежностиагрегата выступает наличие у него или, по крайней мере, возможностькомплектации топливным баком большой емкости. Тем самым производительизначально предусматривает длительную непрерывную эксплуатацию генераторнойустановки.
Другой атрибут«классности» — частота замены масла. У профессиональных моторов этотпоказатель не ниже 100 часов работы.
О многом способныповедать и «внутренности» двигателя. Например, если у него стенкицилиндра не чугунные, а алюминиевые, то перед вами наверняка любительскиймотор. Кроме того, обратите внимание на материал, из которого изготовленыфильтры (воздушный, топливный, масляный). У бытовых моделей, как правило,используется бумага, поэтому фильтры требуют периодической замены.
Иногда производителиустанавливают на профессиональной и аналогичной ей по мощности бытовоймини-электростанции один и тот же мотор. Если это не маркетинговый ход, тотакие агрегаты отличаются внешне: например, любительский может быть оборудован«урезанной» рамой, служащей в основном для переноски.
Двигатели с алюминиевымблоком цилиндра и боковым расположением клапанов характеризуются невысокойстоимостью, но и ресурс их невелик – порядка 500 часов. Профессиональныедвигатели с чугунными гильзами цилиндров, верхним расположением клапанов иподачей масла к деталям под давлением (их ресурс приближается к ресурсудизельных двигателей – 3000 часов, они характеризуются низким расходом топливаи пониженным уровнем шума).
Основные мировыепроизводители бензиновых моторов: Briggs&Stratton (США), Honda (Япония),Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Mitsubishi (Япония), Robin (Япония),Suzuki (Япония), Tecumseh (Италия), Yamaha (Япония) и др. Отечественныебензиновые движки для агрегатов найти очень сложно, правда, ходят слухи, что ихеще выпускают в Перми, Санкт-Петербурге и Владимире.
Основные мировыепроизводители дизельных моторов: Acme (Италия), Hatz (Германия), Honda(Япония), Iveco (Италия), Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Robin (Япония),Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) и др. Отечественные дизели выпускают в Вятке,Туле, Челябинске, Владимире, Рыбинске, Ярославле.
Электрогенератор. Этот блок (другое его названиеальтернатор), собственно, и вырабатывает электрический ток. В зависимости оттипа электрогенератора электростанция лучше справляется с теми или инымизадачами. С точки зрения классификации, генераторы бывают синхронными иасинхронными. Если говорить популярно, то синхронный генератор конструктивносложнее: например, у него на роторе находятся катушки индуктивности.
Асинхронный генераторустроен гораздо проще: его ротор напоминает обычный маховик. Как следствие,такой генератор лучше защищен от попадания влаги и грязи ( говорят, что онимеет “закрытую” конструкцию). Синхронный и асинхронный генераторы отличаютсясвоими возможностями.
Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, онипригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок,оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такиеэлектрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжениемэлектроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своегономинала. Они легче переносят пусковые нагрузки, способны кратковременно, неболее 1 сек, выдавать ток в 3 – 4 раза выше номинального, и вырабатывают более“ чистый” ток. Рекомендуются для питания электродвигателей, насосов,компрессоров и другого элекроинструмента, а также для подключения сварочногоаппарата.
Асинхронные генераторы – В силу простоты своей конструкцииасинхронные электрогенераторы более устойчивы к короткому замыканию( сварочныеаппараты) и более устойчивы к перегрузкам, выходное напряжение имеет меньшенелинейных искажений (очень плавная синусоидальная волна); за счет этогообеспечивают поддержание напряжения с высокой точностью. Применениеасинхронного генератора позволяет запитывать от агрегата не только промышленныеустройства, не критичные к форме входного напряжения, но и аппаратуру,чувствительную к перепадам напряжения (медицинское оборудование, электроннуютехнику). Асинхронный генератор идеальный источник тока для подключенияактивной, или омической, нагрузки: ламп накаливания, бытовых электроплит,электронагревателей и пр. Позволяет подключать электроинструменты иэлектродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала. При подключениииндуктивных нагрузок необходим запас по мощности в 3 – 4 раза. Являясьвнутриполюсной, саморегулируемой машиной, без щеток и контактных колец,генератор имеет степень защиты IP 54 и не требует технического обслуживания.Перегрузка этих генераторов не допустима.
На стабильностьнапряжения оказывает влияние и класс двигателя, а именно его способностьподдерживать постоянные обороты (как правило, 3000 об/мин) при измененияхнагрузки. Качество выдаваемого электричества может быть также повышеноспециальными системами стабилизации AVR (автоматический регулятор напряжения).Это очень важная опция и вот почему. Превышение номинального напряженияприводит к сокращению срока службы электроприборов, а уменьшение — снижаетпроизводительность и экономичность их работы. В случае падения напряжениятускло горит свет, происходит прерывание в работе бытовой техники, аппаратуресвязи. При повышенной подаче электричества приборы перегорают, вне зависимостиот того, работают они в момент аварии, или нет. А сбой в работе автономного тепло-или водоснабжения загородных домов и коттеджей, а также водяных насосов,водонагревательных котлов, охранных систем может привести к их остановке иполомке.
Наконец, в качествеконструктивного исполнения более предпочтительны генераторы бесщеточные, таккак они не требуют обслуживания и не создают помех.
Основные производителиальтернаторов: Generac (Англия), Leroy Somer (Франция), Mecc Alte (Италия),Metallwarenfabrik Gemmingen (Германия), Sawafuji (Япония), Sincro (Италия),Soga (Италия), Stanford (Англия), Yamaha (Япония) и др.
Класс защитыгенератора. Степеньзащиты обозначается двумя буквами IP и двумя цифрами.
Первая цифра обозначаетстепень защиты от проникновения твердых механических предметов, вторая цифрапоказывает степень защиты от воздействия жидкости.