Комплексное решение проблемы электроснабжения

Каждый из нас настолько привык ко всем благам цивилизации что непредставляет себе свою жизнь без таких удобств как например свет в доме , теплый дом зимой, микроволновка, компьютер, телевизор и т.д. и т.п. Понятно что все эти прелести цивилизации невозможны без электричества, поэтому первостепенная задача при проектировании (строительстве) частных домов, общественных зданий, произодственных помещений и т.д. - обеспечение бесперебойной подачи качественной электроэнергии к потребителям.
Подача электроэнергии к конечному потребителю, в большинстве случаев, происходит совсем не так как хотелось, и причин этому очень много, поэтому проблему нужно решать в комплексе, учитывая все особенности объекта.
Обеспечение качественной электроэнергией невозможно без комплексного подхода к решению проблемы.
Основа системы - резервное электроснабжение объекта, то есть установка бензо или дизельгенератора а также установка источников безберебойного питания (UPS)схема, также надежное функционирование системы невозможно без электрощитовых и грамотного распределения нагрузки.

Особенности бензиновых и дизельных электростанций



Дизельные генераторы и бензогенераторы применяются как основные, аварийные и резервные источники электроэнергии для обеспечения питанием вахтовых поселков и установок связи, производства и коммерческих объектов. Генераторы отличаются видом носителя: в одном варианте, как должно из наименования, применяется дизельное топливо, а в другом – бензин. Мощные дизель электростанции используются для снабжения энергией тепловозов и подлодок, карьерных самосвалов, как железнодорожные электростанции и системы энергорезервирования. Также имеются портативные устройства, применяющиеся для автономного отопления дачных домиков и киосков (чаще для обеспечения электроэнергией небольших объектов и резервного энергоснабжения выбираются бензогенераторы, которые обыкновенно обладают меньшей мощностью). Выбирая подходящее оборудование, нужно ответить на вопросы о режиме работы генератора, возможности работы при низкой температуре, максимальной и постоянной нагрузке, а также ограничении шума.
При использовании устройства лишь в аварийном режиме обоснован выбор бензогенератора, так что для аварийных генераторов эксплуатационные характеристики не так важны, как для ежедневно работающего оборудования. Для продолжительной работы рекомендуется избрать дизельгенератор, служащий обыкновенно дольше, чем бензиновый, и работающий с меньшим количеством оборотов в минуту. При уменьшении оборотов увеличивается крутящий момент, за счет чего продлевается срок функционирования и снижается гул.
При необходимости работы при пониженной температуре целесообразнее подобрать бензогенератор, запускающийся при -20С, в то время как дизельгенератор не может запускаться при температуре менее -5С (приотсутсвии свечей накала и подогрева двигателя).
Также надобно ответить на вопрос, какая будет применяться нагрузка, так как для бензогенератора может быть допустимым любой тип загрузки. Наоборот, дизельный генератор надо употреблять лишь при нагрузке, превышающей 30% от номинальной.
Кроме того, надо задаться вопросом по поводу уровня шума, создаваемого генератором энергии – когда он имеет большое смысл, вернее, снова же, приобрести бензогенератор, поскольку уровень шума у него ниже, чем у дизельгенератора, в среднем на 30 дБ.
Тем не менее, как уже было сказано, иногда имеется задача гарантировать объект генератором высокой мощности, всегда работающим не менее чем при половинной загрузке, рекомендуется брать собственно дизель. Мотор дизельного генератора более надежен и экономичен, сообразно, не стоит забывать и про расходы на ремонт.

Моторное масло для двигателей дизельных электростанций

При выборе моторного масла, в первую очередь, нужно учитывать рекомендации производителя двигателя или дизельной электростанции. Как правило инструкции утеряны или же на "непонятном" языке, но при наличии определенных знаний о классификациях современных моторных масел это не становится проблемой.
Классификация SAE (организация американских автомобильных инженеров). Классификация SAE основана на значении вязкости масла без учета прочих характеристик.
Классификация моторных масел SAE содержит пять летних и шесть зимних классов.
Летние классы: SAE 10, 20, 30, 40, 50, 60. Чем выше этот показатель, тем выше вязкость масла и давление в системе смазки при высоких температурах.
Зимние классы: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Признаком зимнего класса является буква W (Winter-зима). Их используют, когда требуется гарантированный запуск двигателя при низких температурах. Чем ниже этот класс, тем ниже предельная температура прокачиваемости масла через каналы системы смазки. По градации вязкости различают масла, которые охватывают только один диапазон SAE и являются однодиапазонными маслами (летними или зимними), и масла, которые охватывают несколько диапазонов SAE и являются многодиапазонными (всесезонными).
Например: 15W-40 - многодиапазонное всесезонное моторное масло, соответствующее вязкости зимнего класса SAE 15W и летнего класса SAE 40 с предельными температурами использования -20ºС и +40ºС. В 99% изначально залитое в двигателя с завода.
Для двигателей дизельных электростанций в нашем климатическом поясе используется всесезонное масло 15W-40 или 10W40 - рекомендуется для агрегатов в шумозащитном кожухе находящихся на улице.
Хотелось отметить что наличие опции подогрева двигателя, крайне желательна для обеспечения надежного старта двигателя в зимний период.
API (American Petroleum Institute) – американский институт нефти. В классификации АРI определены условия работы бензиновых и дизельных двигателей и отражены соответствующие им уровни качества масел.
Уровни эксплуатационных свойств в классификации АРI обозначаются буквами латинского алфавита, стоящими за буквой "S" (для бензиновых ДВС) или за буквой "С" (для дизелей). Уровень эксплуатационных свойств возрастает по порядку латинского алфавита: А, В, С, D, Е, F, G, Н, J.
В категорию "S" (бензиновые двигатели) введены десять классов: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ, SL. В категорию "C" (дизельные двигатели) введены двенадцать классов: СА, СВ, СС, СD, CD-II, СЕ, CF-2, CF, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4. Устаревшие классы за ненадобностью сегодня исключены из классификации АРI и в настоящее время используются следующие классы:
Группа S (масла для бензиновых двигателей):
SF введен в 1980 году. Рекомендуется для автомобилей до 1989 года выпуска.SG введен в 1989 году. Масла этого класса подходят для смазки современных бензиновых двигателей с интервалом замены, рекомендуемым изготовителем.
SH введен в 1992 году. Масла этого класса подходят для современных бензиновых двигателей. Требования к качеству более жесткие чем у класса SG.
SJ введен в 1996 году. Масла этого класса подходят для современных бензиновых двигателей с малым выбросом, использующих принудительную катализаторную очистку газов.
SL введен в июле 2001 года. Масла этого класса предоставляют значительные преимущества по сравнению с другими классами по таким параметрам как: окисляемость, образование отложений, износ двигателя. Улучшенные показатели испаряемости позволяют снизить расход масла на угар, повысить чистоту выхлопов, улучшить защиту катализатора.
Группа C (масла для дизельных двигателей):
CF-2 введен с 1994 года. Для двухтактных дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях. Класс получивший развитие из CD-II.
CC введен с 1961 года. Для двигателей с низким наддувом, работающих со средними и высокими нагрузками.
CD введен с 1955 года. Для двигателей с наддувом, работающих в тяжелых условиях.
CE введен с 1984 года. Для двигателей с высоким наддувом, работающих в тяжелых условиях с большими нагрузками.
CF введен с 1994 года. Для двигателей с передней камерой сгорания в т.ч. с турбонаддувом, работающих на топливе разного качества в тяжелых условиях с большими нагрузками.
CF-4 введен с 1990 года. Быстроходные четырехтактные дизельные двигатели с и без турбонаддува после 1990 года. Особо рекомендуются для грузового парка.
CG-4 введен с 1994 года. Новые дизельные двигатели в т.ч. с турбонаддувом, спроектированные с учетом удовлетворения экологических требований 1994 года по выбросам.
CH-4 введен с 1998 года, получивший развитие из класса CG-4, с ужесточением всех норм предыдущего класса, с учетом удовлетворения экологических требований 1998 года по выбросам.
CI-4 введен с 2002 года. Масло соответствующее этому уровню имеет более высокие диспергирующие свойства (количество моюще-диспергирующих присадок), имеет повышенную устойчивость к термическому окислению по сравнению с классом CH-4, обеспечивает снижение расхода масла на угар за счет уменьшения летучести и снижения потерь на испарение под воздействием газов при рабочей температуре 370°C. Улучшена холодная прокачиваемость, увеличен ресурс уплотнений двигателя за счет улучшения совместимости с ними масла. Класс введен с учетом ужесточения требований к экологическим характеристикам моторов выпускаемых с 1 октября 2002 г.
Для обозначения универсальных масел, предназначенных как для бензиновых, так и для дизельных двигателей, используют двойную маркировку (например: АРI SH/CG-4, АРI CF-4/SG). Масла классов SG, SH, SJ и выше - не образуют нагара и шлама.
Классификация ACEA (European Automobile Manufacturers Association) Европейские автомобилестроители разработали и ввели с 1996 года новую классификацию моторных масел. Новая классификация (АСЕА) заменила ранее существующую классификацию ССМС. В классификации АСЕА сформулированы единые требования к моторным маслам, согласованные с ведущими европейскими фирмами. Однако каждый член АСЕА вправе выдвигать свои специфические требования, которые находят отражение в фирменных спецификациях на моторные масла.
Классификация АСЕА подразделяет моторные масла на три категории:
A Для моторных масел, используемых в бензиновых двигателях легковых автомобилей.
B Для моторных масел, используемых дизельными двигателями в легковых автомобилях и микроавтобусах.
E Для моторных масел, используемых дизельными двигателями в тяжелых грузовиках.
Категория A:
A1 Энергосберегающие (обеспечивающие экономию топлива) масла для двигателей, разработанных специально для маловязких масел. HTHS-вязкость соответствует: min 2,9 mPa*s; max 3,5 mPa*s. Предпочтительны классы вязкости xW-30 и xW-20. На тестировании в двигателе Mercedes M-111 должна быть установлена экономия топлива >=2,5% по сравнению с 15W-40 базовым маслом.
A2 Масла для двигателей, работающих при умеренных нагрузках и стандартных интервалах замены масла. Масла не сертифицированы как энергосберегающие. HTHS-вязкость > 3,5 mPa*s.
A3 Высококачественные энергосберегающие масла для тяжелых условий эксплуатации и увеличенных интервалов замены масла (согласно рекомендациям изготовителей автомобилей). Превосходит ASEA A2-98 относительно расхода испарения, чистоты поршня и стойкости к окислению. HTHS-вязкость > 3,5 mPa*s.
A4 Категория для обычных и легко текучих моторных масел. Соответствует ASEA A3, кроме того, с пониженной HTHS-вязкостью.
A5 Перспективная категория качества получившая развитие из ASEA A3, HTHS-вязкость соответствует: min 2,9mPa*s; max 3,5 mPa*s.Категория B:B1 Энергосберегающие (обеспечивающие экономию топлива) масла для двигателей, разработанных специально для маловязких масел. HTHS-вязкость соответствует: min 2,9 mPa*s; max 3,5 mPa*s. Предпочтительны классы вязкости xW-30 и xW-20. На тестировании в двигателе Mercedes M-111 должна быть установлена экономия топлива >=2,5% по сравнению с 15W-40 базовым маслом.
B2 Масла для двигателей, работающих при умеренных нагрузках и стандартных интервалах замены масла. Масла не сертифицированы как энергосберегающие. HTHS-вязкость > 3,5 mPa*s.
B3 Высококачественные энергосберегающие масла для тяжелых условий эксплуатации и увеличенных интервалов замены масла (согласно рекомендациям изготовителей автомобилей). Превосходит ASEA B2-98 относительно износа кулачка, чистоты поршня и стабильности вязкости при нагрузке. HTHS-вязкость > 3,5mPa*s.
B4 Высококачественные масла для двигателей с непосредственным впрыском топлива (TDI). HTHS-вязкость > 3,5 mPa*s.
B5 Перспективная категория качества получившая развитие из ASEA B4, HTHS-вязкость соответствует: min 2,9mPa*s; max 3,5 mPa*s.
Категория E:
E1 Масла для двигателей, работающих в нормальных условиях. HTHS-вязкость >= 3,5 mPa*s.
E2 Масла для двигателей, работающих в нормальных и тяжелых условиях, с продленным интервалом замены масла (согласно рекомендациям изготовителей автомобилей). Базируется по всем основным показателям на MB 228.1, MAN 271. HTHS-вязкость >= 3,5 mPa*s.
E3 Масла для двигателей, работающих в тяжелых условиях, с продленным интервалом замены масла (согласно рекомендациям изготовителей автомобилей). Соответствует EURO-1 и EURO-2. Базируется по всем основным показателям на MB 228.3, MAN M3275. HTHS-вязкость >= 3,5 mPa*s.
E4 Масла для двигателей, работающих в очень тяжелых условиях, с продленным интервалом замены масла (согласно рекомендациям изготовителей автомобилей). Соответствует EURO-1, EURO-2 и EURO-3. Базируется по всем основным показателям на MB 228.5, MAN M3277. HTHS-вязкость >= 3,5 mPa*s.
E5 Категория для европейских EURO3 - двигателей. Особо рекомендуется применять в американских моторах Mack и Cummins. HTHS-вязкость >= 3,5 mPa*s.
Итак можно сделать вывод - для современных дизельных двигателей подходит моторное масло 15W40 или 10W40 по SAE, с индексом не хуже СН-4 по API и E3-E5 по ACEA.

Техническое обслуживание (ТО) дизельных электростанций

Техническое обслуживание (ТО) дизельных электростанций (генераторов) включает в себя обслуживание всех составных частей электростанции - дизельного двигателя, генератора (альтернатора) переменного тока и системы автоматики (панель управления, АВР) а также проверка приточно-вытяжной вентиляции.
При проведении ТО главное это соблюдение всех норм и правил техники безопасности!!!
Основное внимание, при проведениии технического обслуживания, уделяется дизельному двигателю. В соответствии с рекомендациями производителей двигателей, обслуживание необходимо проводить каждые 250-300 моточасов или же один раз в год. Обслуживание включает в себя замену моторного масла и масляного фильтра (первую земену масла рекомендуется проводить через 50 моточасов), замену топливного фильтра (через 500-600 моточасов), замену воздушного фильтра (по необходимости). Интервалы замены расходных материалов могут быть уменьшены в зависимости от использования дизельного топлива низкого качества (высокое содержание серы, низкое цетановое число). Также в установленные сроки необходимо проводить регулировку зазоров клапанов, проверку натяжения ремней, проверку работы топливной системы, системы охлаждения, аккумуляторной батареи, зарядного устройства, устройства подогрева охлаждающей жидкости и тд..
Техническое обслуживание альтернатора, панели управления и АВР включает в себя проверку електрических соединений и тестирование параметров.
Техническое обслуживание должно проводиться квалифицированными специалистами с использованием оригинальных запчастей и материаллов. При проведении обслуживания собственными силами в гарантийный период возможна потеря гарантии на оборудование, если гарантия закончилась и есть желание обслуживать электростанцию самостоятельно, необходимо внимательно изучить рекомендации по обслуживанию электростанции.

АВР (автоматический ввод резерва)

Устройство автоматического ввода резерва (АВР) состоит из шкафа , в котором смонтирована система силовой коммутации (выполняется на базе двух контакторов с электрической и механической защитой или моторизированного рубильника) и система управления и контроля параметров вводов (реле контроля фаз, реле времени, реле промежуточные).
Система коммутации на базе моторизованного рубильника, предпочтительнее контакторов, так как имеет возможность в ситуациях поломки, ремонта, технического обслуживания ручного переключения между вводами.




Все подключения к АВР производятся гибким, медным кабелем.

Монтаж дизельных электростанций

Организации торгующие дизельными электростанциями, как правило, предоставляют услуги по установке и монтаже электростанций, но если всетаки есть непреодолимое желание попробовать смонтировать генератор собственными силами и материалами, нужно обратить внимание на следующее:
Дизельные электростанции должны устанавливаться в специально оборудованном для этого крытом помещении , кроме агрегатов в шумозащитном, всепогодном кожухе.

Дизельные электростанции устанавливаются на ровное основание, выполненное из бетона или другого прочного материала способного выдержать вес агрегата. Конструкция рамы обеспечивает установку на основание с искажениями по плоскостности. Рекомендуемый производителями уровень неплоскостности не более 0,5 градуса.
Минимальная глубина основания рассчитывается следующим образом:
W
----------- = FD
D x B x L
где FD – глубина основания в мм
W – полный вес электростанции в кг
D – плотность материала основания в кг/м3
B – ширина основания в мм
L – длина основания в мм

Двигатель и генератор крепится к общей раме через виброизоляторы. Такая конструкция исключает необходимость использования специального вибростойкого фундамента, и соответственно главным необходимым требованием для основания является его способность выдерживать соответствующую нагрузку. Крепление к полу осуществляется анкерными болтами через отверстия в швеллере рамы. Все трубопроводы и электрические подсоединения должны быть гибкими, для того чтобы избежать возможного их повреждения связанного с вибрацией электростанции.

Рекомендованные размеры помещения под дизельную электростанцию зависят от типа электростанции. Конструкция помещения должна обеспечивать проходы не менее 700 мм вдоль и с торца электростанции. Во избежание "пересоса" воздуха, плоскость радиатора совмещается с плоскостью одной из стен. Двери выхода из помещения должны всегда открываться наружу.

Выхлопная система монтируется с использованием гибкого компенсатора (сильфона) и глушителя. Соединительные трубы , их форма и количество зависят от конструкции помещения. При монтаже выхлопной системы следует избегать сужений и резких поворотов. Диаметр трубопроводов необходимо подбирать таким, чтобы не превышать максимально допустимое противодавление системы выхлопа двигателя. Выхлопные трубопроводы рекомендуется изолировать высокоплотным и выдерживающим высокую температуру изолятором, минимальной толщиной 50 мм. Трубопроводы рекомендуется располагать на высоте не менее 2,3 м, во избежание контакта с высокотемпературными частями установки. Выхлопной трубопровод следует располагать с учетом необходимости максимального удаления отработаннных газов от жилых зданий и от воздухозаборных проемов.

Для охлаждения электростанции с системой водяного охлаждения, плоскость радиатора необходимо раполагать как можно ближе к проему воздухоотвода. Общая площадь воздухозаборного проема в помещении должна быть не менее чем в 1,5 раза больше площади радиатора. Для охлаждения станции с воздушным охлаждением, кроме воздухозаборного проема, необходима установка вытяжного вентилятора соответсвующей производительности. Для точной оценки количества воздуха необходимого дизель-генератору на сгорание и охлаждение необходимо пользоваться данными указанными в технических характеристиках электростанции.

Топливный бак должен быть расположен не ниже (1,5 м) от входа в топливный носос, и не выше (2,0 м) над уровнем коленчатого вала двигателя. В случае если топливный бак располагается выше этого уровня необходима установка промежуточного бака.
Обратку необходимо заводить обратно в топливный бак отделив обратный поток от забора дизельного топлива. На обратку запрещается установка отсечных клапанов, в случае ее расположения выше уровня форсунок необходима установка обратного клапана.
Электрический монтаж силовых соединений осуществляется согласно общепринятых норм. Стандартную схему подключения электростанции как резервного источника электроэнергии смотрите здесь.
При установке электростанции в кожухе, необходимости в дополнительном креплении к установочной поверхности нет. При необходимости (исходя из местных климатических условий) рекомендуется установка контейнера на основание, с целью предотвращения заноса снегом в зимнее время года, при невозможности периодической очистки территории.

Панели управления дизельных электростанций

Панель управления (контроллер) предназначена для управления, контроля и защиты дизельных, бензиновых и др. электростанций. По способу управления электростанцией контроллеры подразделяются на два типа - ручные и автоматические.


Панели ручные - запуск и останов электростанции производится непосредственно оператором. В основном используется в электростанциях работающих как основной источник электроэнергии (строительство, мелкое производство).

Панели автоматические - запуск и останов электростанции производится автоматически, также возможен запуск и в ручном режиме оператором. Используется в электростанциях работающих в качестве резервного источника электроэнергии. Схема подключения здесь.