Дизельные электростанции: принцип работы, ремонт и обслуживание

Что такое дизельная электростанция?

Итак, под аббревиатурой «ДЭС» (дизельная электростанция) понимается стационарная или мобильная энергетическая установка, состоящая из двух основных элементов: электрогенератора и двигателя внутреннего сгорания, работающего на дизельном топливе. Соединенные с помощью общей рамы, данные элементы взаимодополняют друг друга и обеспечивают процесс изменения одного вида энергии в другой.

При этом следует учитывать, что термины «дизельная электростанция», «дизель-электрический агрегат», «дизель-генератор» – не тождественные определения. У данных понятий есть существенные отличия:

Дизель-генератор – устройство, состоящее из технологически объединённых дизельного двигателя и генератора;

Дизель-электрический агрегат – устройство, включающее в себя дизель-генератор, а также вспомогательные устройства (раму, приборы контроля, топливный бак);

Дизельная электростанция — это полноценный энергообъект, который включает, помимо дизель-электрического агрегата, множество других важных элементов: устройство для распределения электроэнергии, шкафы автоматики, пульт управления и др. Именно дизельная электростанция позволяет предоставлять потребителю электроэнергию нужного качества и в нужном объеме. И по сути, и делает данное направление автономной энергетики одним из самых востребованных и популярных в отдаленных территориях нашей страны.

Управление оборудованием.

В настоящее время в мире существует несколько вариаций ДЭС: основные (применяются в местах, удаленных от цивилизации или лишенных возможности подключения к централизованным сетям подачи электричества), аварийные (помогают избежать отключения оборудования на объектах, где остановка техпроцесса недопустима), резервные (подстраховочные, актуальны в случае отключения основной сети).. Практически все перечисленные дизельные электростанции имеют схожее устройство и принцип работы, поэтому всем им требуется специальный модуль, позволяющий настраивать систему под конкретные пользовательские задачи или, как минимум, управлять ей. Эта роль отводится панели управления и пультам ДУ. Ключевая функция панели управления – автозапуск оборудования в моменты отсутствия напряжения в основной электросистеме, дополнительные – отслеживание параметров конструкции (давление масла, частота вращения, температура), контроль функционирования ДВС, автоотключение генератора, остановка системы в случае фиксации критических симптомов на отдельных ее участках..

Охлаждающая система

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.

Классификация ДЭС

Назначение дизельэлектростанций

По назначению ДЭС делят на основные, резервные и аварийные.

  • Основные применяют в качестве автономных источников электропитания на строительстве, в сельском хозяйстве, на лесозаготовках и т.д., т.е. там, где по тем или иным причинам невозможно или нецелесообразно использование стационарных линий электропередачи.
  • Резервные используют для замены вышедших из строя основных агрегатов или как резервный источник питания при прекращении подачи электроэнергии от ввода стационарной внешней сети.
  • Аварийные применяют в больницах, на постах связи и других объектах, для которых недопустим перерыв электропитания. Они в любой момент должны быть готовы принять на себя часть или всю нагрузку в случае исчезновения напряжения на объектах.

Конструкция ДЭС

По конструктивному исполнению ДЭС делят на стационарные и передвижные.

Передвижные дизельные агрегаты обозначаются буквами АД, стационарные АСД или ДГ, автоматизированные агрегаты обозначаются дополнительной буквой А.

Передвижные дизельные электростанции имеют капот или кузов, установленные на автомобильном прицепе или другом средстве передвижения.
Стационарные ДЭС устанавливают и в специально оборудованных передвижных вагонах (энергопоездах).

Передвижные дизельные электростанции (ДЭС) выполнены как комплектные электроустановки, смонтированные на каком-либо транспортном средстве и защищенные от атмосферных воздействий. Дизельные электроагрегаты также выполняют как комплектные установки в виде отдельных блоков, чаще всего смонтированными на общей раме.

Передвижные ДЭС предназначены для работы на открытом воздухе при температуре от -50 до +40°C, должны иметь защиту от атмосферных воздействий и обеспечивать работу ДЭС в условиях вибрации и тряски. Передвижные дизельные электростанции размещают на автомобильном прицепе, в кузове автомобиля или в закрытом вагоне. Типы передвижных ДЭС. с металлическим кожухом (капотом), с капотом на автомобильном прицепе, в кузове автомобильного прицепа или автомобиля.

Передвижные электростанции типа ЭСД комплектуются дизельными агрегатами марки АД (АСД), а электростанции ЭСДА — агрегатами АД и АСДА.

Агрегаты типа АСД, АСДА мощностью 30—100 кВт используются в качестве резервных электроустановок. Для них применяют также электростанции типа ДЭС. Для стационарных резервных электростанций большей мощности (300—500 кВт) используют дизельные электроагрегаты типов АС, АСДА, ДГА и др. Такие резервные электростанции сооружают в закрытых помещениях. Их располагают в непосредственной близости от резервируемого объекта или в центре нагрузок, для резервирования трансформаторных подстанций потребителей с учетом резервирования в первую очередь наиболее ответственных потребителей электроэнергии.

Стационарные дизельные электроустановки предназначены для нормальной работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40°С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25°С. Передвижные электроустановки вырабатывают электроэнергию при колебаниях температуры окружающего воздуха от —50 до +50°С при той же его влажности и установке над уровнем моря на высоте до 4000 м.

На стационарных дизельных электростанциях (ДЭС) устанавливают четырёхтактные (реже двухтактные) дизели мощностью 110, 220, 330, 440 и 735 квт. Стационарные ДЭС средней мощности не превосходят 750 квт, большие ДЭС сооружаются мощностью до 2200 квт и более.

Стационарные дизель электростанции (ДЭС) предназначены для работы в закрытых помещениях с температурой окружающего воздуха от +8 до +40°С, при этом электроагрегаты обязательно должны быть установлены на фундаменте.

Различают следующие виды и типы ДЭС:

  • по области применения, для линий связи, энергопоездов, строительства, сельского хозяйства и т.д.;
  • по мощности, малой мощности — до 50 кВт, средней — до 200 кВт и большой выше 200 кВт;
  • по автоматизации: первой, второй или третьей степени автоматизации,
  • по системе охлаждения дизеля. с воздушной, водо-воздушной (радиаторной) или водо-водяной (двухконтурной).
  • Кроме того, часто электростанции подразделяются на силовые, осветительные и специального назначения (зарядные, инструментальные и т.д.).

Механизмы образования ДЭС.

Формирование ДЭС происходит в результате стремления системы уменьшить энергию Гиббса межфазного слоя. Межфазный слой – это слой, в котором происходит взаимодействие двух различных фаз, в результате соприкосновения которых свойства поверхности каждой фазы станут отличаться от их индивидуальных свойств.

 Различают два типа ДЭС, в которых: • заряды распространяются в различных фазах (пограничный);• заряды располагаются на плоскости одной из фаз (поверхностный).

 ДЭС будет играть весомую роль при: • переносе вещества или энергии;• ионном обмене;• электрокаппилярных и элктрокинетических явлениях;• адсорбции ионов.

 Выделяют несколько механизмов образования ДЭС:

а) Формирование ДЭС при наступлении электрохимического равновесия, посредством прохода заряженных частиц между фазами. Основные разновидности этого механизма формирования ДЭС:

 • Переход заряженных частиц на границе металл – газ. В этом варианте происходит переход электронов с поверхности металла в газовую фазу, из-за чего поверхность металла заряжается положительно, а со стороны газовой фазы образуется электронное облако. Появляется препятствие для дальнейшего перехода электронов (положительный заряд поверхности металла), в результате чего наступает равновесное состояние.

•В системе «малорастворимое соединение – жидкость» переход заряженных частиц будет происходить в результате поверхностного растворения частицы малорастворимого соединения, при чем в жидкую фазу преимущественно будет выполняться переход тех ионов, электрохимический потенциал которых выше. В данном случае равновесие будет выражаться электрохимическими потенциалами:

̅μ1i+zi

При установлении равновесия происходит переход ионов из фазы с большим электрохимическим потенциалом, в фазу с меньшим потенциалом. При этом возникает межфазный скачок потенциалов, который препятствует дальнейшему переходу ионов. В результате этого равновесие будет выражаться уравнением

i1=-μi2

•Ионизация молекул вещества твердой фазы может происходить за счет диссоциации поверхностных ионогенных групп под воздействием полярной дисперсной среды. К примеру, молекулы SiO2 при взаимодействии с водой образуют кремниевую кислоту, которая после будет диссоциировать с переходом в раствор ионов Н+. В этом случае силикат-ионы образуют слой потенциалопределяющих ионов, а ионы Н+ — слой противоионов.

б) ДЭС может формироваться за счет адсорбции ионов из раствора, этот механизм формирования можно разделить на несколько вариантов:

• В соответствии с правилом Фаянса – Панета ионы могут адсорбироваться на поверхности частиц, сообщая им соответствующий заряд, если эти ионы входят в состав кристаллической структуры этих частиц. Около заряженной поверхности будут концентрироваться противоположно заряженные ионы (противоионы).

•Заряд поверхности может образовываться за счет избирательной адсорбции ионов из растворов, не входящих в состав твердой фазы. В пример можно привести раствор хлорида натрия, в котором на металлах адсорбируются хлорид-ионы и придают его поверхности «-» заряд, а ионы натрия, в свою очередь, являются противоионами создавая с хлорид-ионами ДЭС

 в) ДЭС может создаваться в том случае, если поверхность образована двумя фазами, молекулы которых не могут диссоциировать, но обладают дипольными моментами. Согласно правилу Кёна, из двух соприкасающихся фаз, не способных обмениваться зарядами, положительно заряжается та фаза, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

Рама, кожух, станина.

Монтаж элементов электростанции осуществляется на единой платформе. Как правило, она характеризуется наличием рамы (несущая часть + кожух) и заземлителя. Роль этого элемента защитная. Он предохраняет как технику от окружающей среды, так и операторов оборудования от нежелательного контакта с элементами конструкции..

В зависимости от формата станины, изделия могут относиться к числу открытых (актуальны только для использования внутри зданий) или закрытых (подходят для уличной эксплуатации). В специальный защитный противопогодный кожух одевают системы, которым назначена эксплуатация в полевых условиях. Контейнер становится пристанищем генератора в ситуации, если нужно вырабатывать энергию на открытом воздухе при сильном морозе или других критических внешних условиях..

Виды и варианты исполнения[ | ]

Дизельные электростанции различаются по выходной электрической мощности, виду тока (переменный трёхфазный/однофазный, постоянный), выходному напряжению, а также частоте тока (например, 50, 60, 400 Гц).

Также дизельные электростанции разделяют по типу охлаждения дизельного двигателя, воздушному или жидкостному. Электростанции с дизельным двигателем жидкостного охлаждения — это агрегаты больших мощностей и размеров.

По назначению

  • Передвижные — электростанции мощностью, как правило, до 1000 кВт. Применяются в качестве переносного (портативные) или резервного источника электроснабжения. Зачастую представлены в специальном шумозащитном кожухе или контейнере со стандартными (разрешенными) транспортировочными габаритами.
  • Стационарные (промышленные) — электростанции, любой мощности и типа, интегрированные в единую систему энергокомплекса.

По конструктивному исполнению

  • Линейный или традиционный генератор вращения.
  • Открытого исполнения — базовое исполнение электростанции, предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении.
  • В шумозащитном кожухе — для установки в помещение или на улице при наличии требований к снижению шума.
  • Контейнерные — монтаж электростанции в блок-контейнер осуществляется для эксплуатации установки в тяжелых климатических условиях и повышенной вандалозащищённости.
  • Электростанция может быть установлена в фургон, машину или на шасси. Таким образом, она приобретает статус мобильной электростанции.

По роду тока

Маломощные дизельные электростанции вырабатывают, как правило, однофазный переменный ток напряжением 220 В и/или трёхфазный напряжением 380 В.

Трёхфазные электростанции имеют более высокий КПД за счёт более высокого КПД генератора переменного тока.

Переносные дизельные электростанции с встроенным выпрямителем (инвертором) могут иметь дополнительный выход постоянного тока напряжением 12-14 вольт, например, для зарядки аккумуляторов.

Мощные дизельные электростанции вырабатывают трёхфазный ток:

  • низковольтные — с напряжением до 1 кВ;
  • высоковольтные — с напряжением более 1 кВ (6,3 кВ, 10 кВ).

Если необходимо передавать электроэнергию, выработанную низковольтными электростанциями, на значительные расстояние по линиям электропередачи, напряжение повышается на электрических подстанциях до 6,3 кВ или 10,5 кВ.

По типу генератора переменного тока

Синхронный генератор переменного тока Так как частота переменного тока синхронного генератора определяется числом оборотов ротора (двигателя), то дизельная электростанция должна иметь механизм, обеспечивающий постоянное число оборотов дизельного двигателя независимо от нагрузки (генерируемой электрической мощности). Частота переменного тока синхронного генератора будет: f = n 60 {\displaystyle f={\frac {n}{60}}} , где f {\displaystyle f} — частота в герцах; n {\displaystyle n} — число оборотов ротора в минуту.

Если генератор имеет число пар полюсов p {\displaystyle p} , то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет в p {\displaystyle p} раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора: f = p n 60 {\displaystyle f=p{\frac {n}{60}}} .

ЭДС синхронного генератора регулируется изменением тока возбуждения.

Асинхронный генератор переменного тока

Асинхронный генератор может генерировать переменный ток произвольной, нестандартной частоты (значительно отличающейся, например, от используемой в промышленности и быту частоты 50 Гц). Переменный ток после выхода из генератора подвергается выпрямлению, затем получившийся постоянный ток инвертор преобразует в переменный ток с параметрами, определяемыми стандартом. Недорогие модели инверторов имеют на выходе переменный ток несинусоидальной формы, обычно прямоугольные импульсы или модифицированная синусоида.

ЭДС асинхронного генератора регулируется изменением числа оборотов двигателя и изменением тока возбуждения (если предусмотрено конструкцией генератора).

Асинхронные генераторы без встроенной системы «стартового усиления» плохо переносят длительные перегрузки, в отличие от синхронных.

Сварочные агрегаты

Особой разновидностью дизельных и бензиновых электростанций следует считать сварочные агрегаты, генерирующие постоянный или переменный ток для электродуговой сварки. Выходное электрическое напряжение относительно низкое (около 90 вольт), однако сила тока велика, электрические генераторы не боятся коротких замыканий.

Что входит в техническое обслуживание ДГУ

  • Пусконаладочный сервис в нашей компании можно заказать вместе с арендой дизельной установки. В этом случае мастер заправит ее необходимыми техническими жидкостями, подключит провода, проверит состояние вентиляции, запустит оборудование и проведет инструктаж.
  • Ежедневный сервис ДГУ специалисты оказывают, если клиент арендует у нас оборудование вместе с оператором-машинистом. Мастер систематически проверяет уровень охлаждающей жидкости и давление масла, осматривает установку на предмет неисправностей и контролирует ее работу.
  • Профилактические ТО проводятся строго по регламенту производителя. Первое ТО после 250 часов работы включает: замену масла и масляного фильтра, осмотр установки, проверку состояния кабелей, шлангов и патрубков, долив охлаждающей жидкости (при необходимости), проверку заряда аккумуляторной батареи, пробный пуск и проверку на холостом ходу. При проведении ТО-500 помимо указанных выше работ также заменяется топливный фильтр, при ТО-1000 – воздушный фильтр, а при ТО-2000 – жидкость в системе охлаждения. В зависимости от модели возможна также проверка состояния автоматики (при ее наличии) и другие виды работ.
  • Сезонный сервис включает замену топлива и масла на зимние/летние разновидности, чтобы обеспечить работу установки при любом температурном режиме.

Элементы конструкции дизельного генератора

Дизельный электрогенератор состоит из:

  • двигателя внутреннего сгорания, обычно четырёхтактного. В нём, после сгорания дизельного топлива, образующиеся газы приводят в движение поршни;
  • кривошипно-шатунного механизма. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращение;
  • генератора, непосредственно вырабатывающего электроэнергию. В дизельных электростанциях, обычно используются синхронные электрогенерирующие устройства.

В конструкцию устройства также входят дополнительные элементы:

  • соединительная муфта – обеспечивает соосность двигателя и генератора;
  • регулятор оборотов мотора и датчики работы его составных частей;
  • фильтры для дизельного топлива;
  • станина – рама, поддерживающая рабочие механизмы;
  • система охлаждения – для защиты всех элементов от перегрева;
  • в некоторых моделях – инверторы тока, кожухи и прочие устройства, детали и системы.

Все эти комплектующие, механизмы и агрегаты обеспечивают бесперебойную и длительную выработку электричества.

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.

Как выбрать мобильный дизельгенератор

Выбор мобильного генератора необходимо начинать с определения мощности установки. Для определения мощности необходимо знать, какие приборы будут подключены к электростанции. Это могут быть приборы активной нагрузки, к которым относятся все электроплиты, освещение и электронагреватели, и приборы индивидуальной нагрузки — насосы, пилы, дрели, холодильники, морозильные камеры и др.

При длительном отключении электроэнергии незаменима для дома дизельная электростанция.

Чтобы рассчитать мощность мобильного генератора, необходимо сложить мощность всех подключенных приборов и сверх этой цифры добавить около 15-20% для так называемого запаса мощности. Правильно рассчитанная мощность позволяет определиться и с типом генератора.

Мобильные генераторы — это дизельные генераторы и электростанции, имеющие воздушное охлаждение. Двигатель охлаждается естественным путем в результате теплообмена. Помещения, где находятся мобильные генераторы, должны иметь хорошую вентиляцию. Эти генераторы могут иметь бензиновый или дизельный двигатель.

Бензиновая электростанция (АБ) — имеет маленький моторесурс, от 500 до 5000 часов. Но они весят меньше, чем дизельные установки, и подходят для нечастого применения и непродолжительного. Плюс в этом оборудование — это доступность топлива.

Дизельная электростанция (АД) — большой моторесурс, он составляет не менее 9000 часов. Такие генераторы используются при частых отключениях электричества. Этот генератор стоит дороже бензинового, но расход топлива экономичнее.

Стационарные электростанции — это станции, охлаждение которых происходит при помощи радиатора. Моторесурс высокий — около 40 тысяч часов. Эти генераторы электричества могут использоваться круглосуточно. Оснащается дизельным двигателем, автоматически регулируется расход топлива в зависимости от уровня нагрузки.

При покупке мобильной или стационарной электростанции, необходимо учитывать функцию шумоизоляции. Чем тише работа генератора, тем комфортнее вы себя чувствуете. Это зависит от расстояния к источнику шума, а также от громкости, измеряющейся в децибелах.