Дизельные электростанции служат (ДЭС) для автономного снабжения пользователей электрической энергией. Такие энергетические установки находят распространение в местах отсутствия централизованного электроснабжения, а также в качестве резервного или аварийного источника питания.
Актуальность их применения из-за высоких эксплуатационных достоинств обусловлена требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ), не допускающих длительных перерывов в обеспечении электроэнергией пользователей, имеющих высокий уровень социальной ответственности (особая группа, первая и вторая категории электроснабжения потребителей, согласно ПУЭ).
Что такое дизельная электростанция
Автономная дизельная электростанция (АДЭС или ДЭС) – это силовая энергетическая дизель-генераторная установка (ДГУ), которая преобразует внутреннюю энергию топлива в энергию электрическую.
Происходит это за счёт дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДДВС), служащего приводом одного или нескольких электрических генераторов (ЭГ). Соединены они между собой фланцем или демпферной муфтой.
Где:
- В двигателе внутреннего сгорания воспламеняется распылённое топливо под воздействием предварительного разогретого в результате сжатия воздуха.
- Электрический генератор преобразует механическую энергию в энергию электрическую.
- Фланец даёт жёсткое неподвижное соединение валов ДДВС и ЭГ. Для чего генератор устанавливается на двух опорных подшипниках.
Демпферная муфта с резиновой втулкой принимает на себя удары, смещения, вибрации. Здесь ЭГ устанавливают на одном опорном подшипнике.
В состав установки входят рама, система управления, контроля и автоматики, устройства распределения электроэнергии, топливный бак и ряд агрегатов, обеспечивающих наиболее эффективные режимы работы станции. Всё это – дизель-электрическая станция, в составе которой находится дизель-электрический агрегат, включающий в себя дизель-генератор.
Принцип работы ДЭС
В основу работы дизельной электростанции положены последовательные превращения одного вида энергии в энергию иного вида:
- Энергия сгорающего топлива заставляет совершать поступательные движения кривошипно-шатунный механизм, что вызывает вращение коленчатого вала ДДВС.
- В результате чего крутильный момент передаётся через фланец или муфту на ротор ЭГ.
- Возникающее магнитное поле индуцирует электрический ток в обмотках ЭГ.
- Генерируемая таким образом электроэнергия питает электрическую сеть с подключенными к ней пользователями.
Запуск и остановка ДЭС может быть осуществлена вручную или автоматически.
Виды и варианты исполнения дизельных электростанций
Классификация видов и вариантов исполнения дизельных ДЭС:
- По электрическим параметрам: выходной мощности, виду тока (трёхфазному и однофазному переменному, постоянному), напряжению и частоте (50, 60 или 400 Гц).
- По типу охлаждения на агрегаты с воздушным охлаждением или жидкостным. Жидкостный тип охлаждения применяется в случае использования мощных ДЭС значительных габаритов.
- По назначению на установки стационарные и передвижные. Передвижные станции, как правило, размещаются в специальном контейнере или устанавливаются на колёсное шасси.
- По типу конструкции на станции линейные, контейнерные, мобильные.
- По виду исполнения на открытые или заключённые в шумозащищённый кожух.
- По величине вырабатываемого низковольтного или высоковольтного напряжения: до 1 кВ и свыше 1 кВ. При необходимости низковольтное напряжение в целях его передачи на значительные расстояния может быть трансформировано в напряжение высоковольтное с помощью повышающей подстанции.
- По типу используемого генератора переменного тока на электростанции, оснащённые асинхронным или синхронным генератором. Асинхронные имеют больший срок эксплуатации, могут выдерживать межвитковые замыкания, хорошо защищены от пыли и влажности. Синхронные генераторы генерируют электрическую энергию, отличающуюся стабильными характеристиками и более устойчивы к воздействию пусковых токов.
Отдельной категорией выступают сварочные агрегаты на основе ДЭС, что вырабатывают электроэнергию низкого напряжения порядка 90 В, однако при этом генерируют постоянный или переменный ток значительных величин. Такие токи вырабатываются для электродуговой сварки.
Способы применения дизельных электростанций
Первые факты использования известны со времён ВОВ, когда спроектированные ПКБ Мосэнерго эшелоны с электростанциями были направлены в освобождённые районы страны для организации электроснабжения восстанавливаемого хозяйства. Изготовленные из демонтированного оборудования, они обладали мощностью в 500 – 1500 кВт.
Сегодня ДЭС находят применение в сетях одно- или трёхфазного переменного тока в качестве основных, аварийных или резервных источников электропитания. Они встречаются в конструкциях любых транспортных средств за исключением летательных аппаратов: на тепловозах, самосвалах, кораблях, подводных лодках. Они также применятся для энергообеспечения карьеров, шахт, рудников, скважин; отдалённых населённых пунктов; мест организации полевых работ; локализованных производств; станций связи; в строительстве и сельском хозяйстве.
Резервные дизельные электростанции применяются качестве аварийного источника питания и распространены в компьютерных сетях, на социально значимых объектах здравоохранения, право охранения, обороны, в системах обеспечения нужд ТЭЦ и АЭС; на объектах, имеющих стратегическое значение.
Плюсы и минусы дизельных электростанций
Дизельные электрические установки получили распространение благодаря:
- Экономичности, объясняемой высоким кпд; меньшим в сравнении с бензиновыми электростанциями расходом топлива, стоящего меньше бензина и постоянным наличием на рынке запасных частей.
- Надёжности, сформированной на основе модифицированной автоматики, что позволяет оптимизировать эксплуатацию и снизить риск поломок и неисправностей в результате незапланированных воздействий.
- Противопожарной безопасности.
- Продолжительному периоду эксплуатации станции, определяемому износостойкостью и долговечностью составляющих её элементов. При условии внедрения инноваций и обеспечения высокого качества сборки.
- Возможности использования в труднодоступных местах и суровых климатических условиях, основанной также на широкой доступности дизельного топлива (теоретически дизель-генератор может работать на нефти, а также на любом из продуктов её перегонки от мазута до керосина; маслах природного происхождения: рапсовом, подсолнечном, кокосовом хлопковом и скипидаре).
- Малому уровню шумового воздействия на окружающую обстановку, вследствие применения шумопоглощающих прокладок или заключения оборудования в подавляющий шум кожух.
- Продолжительными циклами беспрерывной работы, что предоставляет организации полную энергетическую независимость при стабильных параметрах электроснабжения.
- Комфортности.
- Высокому уровню мобильности из-за малых габаритов и быстроты выполнения монтажных и демонтажных работ.
В списке недостатков:
- Высокая в сравнении с аналогами цена.
- Повышенный показатель: масса/габариты.
- Необходимость использовать в холодное время топлива устойчивого к процессу кристаллизации.
При выборе ДЭС, следует учитывать мощность подключаемого оборудования и характер его нагрузки: пиковые режимы, максимумы, а также время их действия.
Техническое обслуживание и рекомендации по эксплуатации ДЭС
Правильное содержание ДЭС – дело сложное. Им занимаются специалисты. Это уменьшает вероятность аварий, поломок, несчастных случаев и обеспечит длительную и эффективную эксплуатацию оборудования. Необходимо решить все вопросы с топливом, моторным маслом и охлаждающей жидкостью. Нужно пользоваться теми средствами, которые указаны в инструкции по эксплуатации дизель генератора. Применение иных материалов приведёт в лучшем случае к остановке в работе, а в худшем – к неисправности. А процесс ремонта и восстановления ресурса повлечёт за собой значительные расходы, потерю времени и простои в работе потребителей электрической энергии.
Рекомендации:
- Покупать сертифицированное топливо у поставщиков.
- Хранить горючие вещества в специально предусмотренных для таких целей ёмкостях, изолируя их от попадания иных веществ и материалов.
- Тщательно очищать топливо от воды и примесей сепараторами, фильтрами или используя метод продолжительного отстоя в течение 10 суток.
- Стараться заливать топливный бак в конце дня. Это снизит конденсацию влаги и вытеснит из ёмкости воздух.
Моторное масло дизеля обеспечивает крутящий момент и уменьшает трения подвижных элементов. Его ни в коем случае нельзя смешивать с маслами, которые не указаны в инструкции по эксплуатации дизельной электростанции. Вследствие разницы в составе и характеристиках, они могут быть просто несовместимы друг с другом.
Прерогатива выбора марки охлаждающей жидкости всегда остаётся за производителем. Нельзя заменять её водой, антифризом на спиртовой основе и иной другой охлаждающей жидкостью; смешивать с иными охлаждающими жидкостями, разбавлять дистиллированной водой.
Рекомендации техническому обслуживанию содержаться в инструкциях по эксплуатации к дизельной электростанции. Важно только постоянно соблюдать их, периодически:
- Через каждые 250 – 300 часов проводя профилактические осмотры всех элементов установки, совмещаемые с заменой масла и фильтров.
- Необходимо регулярно сливать конденсат, менять приводные ремни, насосы, форсунки; производить обслуживание генератора, панели управления и всех остальных систем обеспечения.
Наиболее важные моменты процесса в эксплуатации двигателя:
- Для эффективной работы генератора необходим постоянный приток свежего воздуха. Поэтому размещают его в хорошо проветриваемом помещении. Иначе это приведёт к ухудшению процесса сгорания топлива, что снизит генерируемую мощность электростанции;
- Процесс запуска дизельной установки следует организовать корректно, соблюдая выдержку времени как в случае повторного старта после неудачного запуска, так и при подключении нагрузки;
- Двигатель должен быть защищён от перегрузок. В противном случае срок службы ДГУ будет резко сокращён;
- Запуск и остановку агрегата следует выполнять осторожно, не форсируя нагрузку и не останавливая резко мотор. Это устранит риск быстрого износа деталей установки и продлит время её эксплуатации;
- Следует избегать непосредственного контакта персонала с нагретыми частями оборудования. Также необходимо принимать превентивные меры по защите работников от движущихся деталей и элементов. Оба этих фактора представляют значительную угрозу для здоровья специалистов, занятых обслуживанием электростанции;
- В случае внезапной остановки мотора или иной нештатной ситуации, следует найти причину её появления и произвести ремонт.
В заключении укажем на необходимость строгого соблюдения Правил технической эксплуатации дизельных электростанций (ПТЭД) актуализированных 01.01.2021 года.
Достаточно наглядно демонстрирует процессы, происходящие в электростанции тематическое видео:
