Новая разработка — ДГУ с выносным радиатором охлаждения

Новая разработка — ДГУ с выносным радиатором охлаждения

Конструкторы завода АО «Электроагрегат» представили принципиально новую разработку дизель-генератора ЭТРО с выносным радиатором

Компания «ТД Электроагрегат» — официальный поставщик завода, является постоянным участником реестра контрагентов «Газпром» и «Роснефть», и поэтому не понаслышке знакома с требованиями, предъявляемыми к современным источникам энергии. Поддерживая репутацию надежного предприятия, мы непрерывно ведем инновационную деятельность, реагируя на все потребности рынка.

Наша новая разработка — это ответ на современные повышенные требования рынка дизельных генераторов, а именно:

• к качеству вырабатываемой электроэнергии
• мощностным и габаритным характеристикам
• экономичности
• оптимизации воздухо- и теплообмена
• уменьшению шумовыделения
• применению современных материалов и оборудования
• снижению материалоемкости и пр.

Новая модель электростанции предназначена для использования в любом назначении: в качестве основного источника энергии на объектах без подключения к электрической сети, в качестве резервного источника на объектах с частыми перебоями в электроснабжении, а также в качестве аварийного источника для временной эксплуатации при проведении ремонтных работ. Кроме того, электростанция допускает работу с превышением мощностной нагрузки (но не более чем на 10 % и в пределах 1 часа).

Основные параметры дизель-генератора АД100-Т400-2РБК:

• резервная мощность — 138 кВА/110 кВт,
• номинальная мощность — 125 кВА/100 кВт,
• номинальный ток — 180 А,
• максимальный ток — 198 А,
• частота тока — 50 Гц,
• род тока — трехфазный переменный,
• расход топлива при 100% нагрузке — 26 л/ч,
• время непрерывной работы в стандартной поставке — 8 м/ч с возможностью увеличения срока работы до 250 м/ч при установке дополнительных систем подкачки топлива и моторного масла из дополнительных емкостей.

Основным требованием к проектируемой конструкции дизельного агрегата было размещение радиатора системы охлаждения дизельного двигателя в отсеке, отделенном от моторного помещения. Данное техническое решение определило ряд преимуществ, таких как:

1. понижение уровня шума работающей электростанции,
2. уменьшение времени на обслуживание и ремонт,
3. уменьшение энергозатрат на поддержание работы ДГУ,
4. получение дополнительного места в контейнере для установки дополнительного оборудования,
5. возможность использования станции в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Уровень шума

Согласно стандартам ГОСТ, уровень шума для машин и механизмов не должен превышать 85 дБ, дополнительно блок-контейнер снижает его на 20-30 дБ.

Согласно результатам испытаний, усовершенствованная конструкция контейнера позволила сократить уровень шума работающей электростанции в контейнере на 15 дБ (по сравнению с контейнером, состоящим из одного отсека).

Замеры проводились по стандартам ГОСТ, в трех, равномерно распределенных точках рабочей зоны:

• со стороны радиатора, в точке направления потока отработанного воздуха, замеры показали уровень шума 80 дБ,
• со стороны глушителя — 79 дБ,
• со стороны глухой стены — 77 дБ.

Контрольные замеры проводились с расстояния трех, пяти, семи и десяти метров.

Понижения уровня шума удалось достичь за счет уменьшения вентиляционных проемов, отсутствия крыльчатки на двигателе, применения переменной скорости вращения вентилятора выносного радиатора в зависимости от отбора мощности потребителя (от 0 до 1500 оборотов/мин.).

Обслуживание и ремонт

Известно, что в условиях интенсивной работы радиатор системы охлаждения теряет эксплуатационные свойства на порядок чаще прочих составных частей дизельной электростанции. Перенос радиатора в отдельный отсек контейнера позволил, во-первых, уменьшить количество поломок в системе охлаждения, а во-вторых, сократить затраты на обслуживание и ремонт радиатора.

Была устранена проблема загрязнения радиатора маслом, сажей и пр. выделениями работающего двигателя. Также, благодаря уменьшенному воздухообмену, минимизировалось попадание загрязняющих веществ (осадков, мусора, тополиного пуха, пыли) в помещения электростанции. Кроме того, за счет удобства расположения узлов агрегата, время на обслуживание или ремонт радиатора сократилось до одного дня, а также отпала необходимость в использовании спецтехники для демонтажа съемной стены контейнера или самого агрегата.

Энергосбережение

При нахождении в режиме горячего резерва дизельная электростанция с выносным радиатором расходует меньше энергии на поддержание необходимой температуры внутри контейнера, это достигается за счет конструкции, при которой контейнер имеет меньшие вентиляционные проемы, и как следствие, меньшую потерю тепла.

Имеется возможность подключения системы радиаторного охлаждения для использования в качестве системы рекуперации или утилизации тепла. Это означает, что перед тем, как выбросить отработанный воздух из радиаторного отсека контейнера, он будет пропускаться через рекуператор, где аккумулируется тепло, которое затем используется в бытовых целях (для подогрева воды или отопления помещения).

Габариты блок-контейнера

Вынесение системы радиаторного охлаждения за пределы машинного отделения повлекло за собой уменьшение габаритов дизельной электростанции, что в свою очередь позволило уменьшить размеры блок-контейнера или использовать освободившуюся площадь для размещения на ней дополнительного оборудования (рабочего места оператора, ящиков для хранения инструмента и ЗИП, установки источников бесперебойного питания, дополнительных баков — топливного или масляного и пр.).

Использование в помещениях с ограниченным воздухообменом

Для удачного расположения ДГУ рекомендуется выбирать для него место таким образом, чтобы выходящий из радиатора воздух выбрасывался непосредственно наружу через воздуховод, соединяющий радиатор с отверстием в наружной стене. Для уменьшения длины воздуховода двигатель должен располагаться как можно ближе к наружной стене. Если воздуховод слишком длинный, то более эффективным решением будет применение дизельной электростанции с выносным радиатором.

Как итог, нам удалось изготовить новую модель электростанции с техническими и мощностными характеристиками, аналогичными предыдущей модели. Конструкция ДГУ претерпела ряд изменений, но по-прежнему отвечает критериям надежности и прочности.

Благодаря модернизации удалось расширить перечень сфер использования ДГУ: новая модель пригодна для работы в нефтегазовой, телекоммуникационной, сельскохозяйственной сферах, на предприятиях промышленного назначения, на насосных станциях и котельных и пр.

Мы сконструировали и изготовили электростанцию, которой комфортно и удобно пользоваться, это плод многолетнего опыта в конструировании, производстве, эксплуатации и ремонте дизельных генераторов.

На данный момент испытания дизельной электростанции с выносным радиатором проведены успешно, и в ближайшее время ДГУ будет запущена в серийное производство; первые заказы на электростанции с новым конструктивным решением уже получены.

Системы охлаждения ДГУ: виды и отличия

Система охлаждения – важная часть генераторной установки. От ее бесперебойного и эффективного функционирования зависит срок службы генератора и показатели его эффективности. Поэтому проектирование системы охлаждения ДГУ и ее правильное устройство имеет большое значение для долговечной и надежной эксплуатации дизель-генератора.

Значение системы охлаждения

В процессе эксплуатации дизель-генераторная установка, помимо электроэнергии, вырабатывает значительное количество теплоты. Расход мощности на тепловую составляющую может достигать 60 % и более. Это приводит к быстрому нагреву ее узлов, особенно при размещении оборудования в помещении. Нагрев происходит тем быстрее и интенсивнее, чем выше мощность ДГУ.

В результате нагрева возрастает температура масла, изменяются зазоры между трущимися деталями, что приводит к возникновению вибраций или заклиниванию элементов. Длительная работа генератора в таком режиме вызывает существенное ускорение износа и в итоге становится причиной его поломки. Кроме того, в результате чрезмерного нагрева ухудшается производительность установки. Еще одним негативным последствием является выгорание кислорода в помещении, что существенно ухудшает условия труда персонала.

Система охлаждения ДГУ призвана поддерживать оптимальный температурный режим работы генератора. Она обеспечивает отвод теплоты от деталей установки. Требуемая эффективность охлаждения напрямую зависит от мощности ДГУ.

В зависимости от применяемого принципа отведения тепла различают воздушные и жидкостные системы охлаждения.

Воздушная система

Система охлаждения дизель-генератора воздушного типа обеспечивает отвод избыточной теплоты в атмосферу за счет мощного потока воздуха, который нагнетается мощными вентиляторами. Преимуществом является надежность и невысокая стоимость. Однако воздушная система не может обеспечить эффективное охлаждение при интенсивном нагреве оборудования. Поэтому ее применение ограничено генераторами мощностью до 10 кВт. ДГУ с воздушной системой охлаждения не может работать круглосуточно и требует остановки через каждые 2-2,5 часа до полного остывания. Поэтому воздушные системы обычно используются для охлаждения генераторов резервного электроснабжения.

Также определенные особенности воздушного охлаждения обуславливаются необходимостью размещения вентиляционного оборудования. В связи с этим оснащенные такими системами вентиляторы имеют достаточно большие габариты. Кроме того, для их работы характерен значительный уровень шума.

Жидкостные системы охлаждения

В жидкостных системах охлаждения дизель-генераторов отвод избыточной теплоты обеспечивается за счет циркуляции охлаждающей жидкости, в качестве которой обычно используется антифриз. Жидкость отбирает излишнее тепло от двигателя и отдает ее в атмосферу, протекая по радиатору. Циркуляция охлаждающей жидкости поддерживается за счет работы помпы.

Жидкостные системы охлаждения отличаются высокой эффективности и способны поддерживать температурный режим генераторов высокой мощности. Также она может поддерживать круглосуточную работу, что позволяет применять ее на генераторах не только резервного, но и основного электроснабжения. Также жидкостные системы незначительно увеличивают габариты генераторной установки и практически не создают дополнительного шума по сравнению с основным оборудованием.

Минусом жидкостных систем является их более высокая стоимость по сравнению с воздушными. Также они более сложны в обслуживании, требуют постоянного контроля состояния и уровня охлаждающей жидкости и регулярной ее замены.

Принцип работы дизельных генераторов

Дизельный генератор — это автономная электростанция, которая работает на дизельном топливе. Она представляет собой установку, оборудованную электрическим генератором и приводом от ДВС (двигателя внутреннего сгорания).

Принцип работы таких станций основывается на преобразовании энергии. При запуске установки топливо в ДВС начинает нагреваться и выделять газы. В результате этих процессов вырабатывается механическая энергия и запускает коленвал (коленчатый вал). Коленвал вращает ротор генератора и таким образом включает электро-магнитное поле. Вырабатывается индукционный переменный ток. На выходе ток получают приборы-потребители, подключенные к ДГУ (дизель-генераторной установке).

Конструкция ДГУ

Основные части дизельного генератора составляют:

• двигатель;
• генератор переменного тока (его также называют “альтернатор”);
• система управления установкой, контроля и мониторинга;
• рама, к которой крепятся составные части;
• топливный бак (может быть встроен в раму);
• воздушный фильтр;
• система охлаждения двигателя.

Стоит отметить, что один из значимых факторов при выборе дизель-генератора — тип системы охлаждения двигателя. Эта характеристика важна при учёте планируемых нагрузок на оборудование. Система охлаждения бывает воздушной и жидкостной. Первый тип применяется на станциях малой мощности. Второй — на более мощных. Обычно в качестве охлаждающей жидкости используют воду или тосол.

Преимущества дизель-генераторов

Дизель-генераторы, в отличие от бензиновых, считаются более эффективными и надёжными в использовании. Как правило, более мощные агрегаты и большие энергетические установки работают на дизельном топливе. Помимо этого к преимуществам ДГУ причисляют:

• высокий КПД (коэффициент полезного действия);
• меньший расход топлива;
• больший ресурс;
• устойчивость к повышенным нагрузкам;
• подходят для более длительной работы в качестве основного источника энергоснабжения, а также для частого подключения в качестве резервного.

Для тех, кто является владельцем дизельного генератора, важно помнить: необходимо регулярно проводить техническое обслуживание оборудования. Это позволит избежать поломки генератора и сократить возможные расходы на ремонт. Первое ТО проводят обычно после наработки 250-500 моточасов. Затем — в зависимости от частоты использования и нагрузки.

Охлаждение ДГУ и ГПУ

ДГУ с воздушным охлаждением двигателя – все установки охлаждаются путем циркуляции жидкого хладагента через масляный охладитель, если он установлен, и через полости в головке блока цилиндров двигателя. Горячий хладагент выходит из двигателя, охлаждается и проходит обратно через двигатель. Обычно устройства охлаждения бывают либо типа хладагент — воздух (радиатор), либо типа хладагент — холодная вода (теплообменник).

В большинстве установок общего типа хладагент охлаждается в установленном на генераторном агрегате радиаторе, через рабочую камеру которого с помощью вентилятора, приводимого в действие двигателем, продувается воздух. В некоторых случаях используется дистанционно установленный радиатор, охлаждаемый вентилятором с электродвигателем. Там, где имеется возможность использования чистой холодной проточной воды, вместо радиатора может использоваться теплообменник; в этом случае хладагент циркулирует через теплообменник и охлаждается проточной водой.

АО «СИНТО» предлагает использовать в качестве выносного радиатора аппараты воздушного охлаждения вентиляторного типа (сухие градирни)

ВЫНОСНОЙ РАДИАТОР

Выносной радиатор с вентилятором, приводимым в действие электродвигателем, может устанавливаться в любом удобном месте на удалении от генераторного агрегата. См. рисунок 1. Конструкция выносного радиатора имеет много полезных особенностей и преимуществ, которые обеспечивают большую гибкость при установке генераторного агрегата в зданиях.

Вентилятор приводится в действие электродвигателем, который потребляет энергию от генератора только в момент потребности в охлаждении (по сигналу термостата). Выносной охладитель может располагаться снаружи здания, где сопротивление воздушного потока мало и температура окружающего воздуха обычно ниже температуры воздуха в генераторной, в результате чего обеспечивается большая эффективность при меньшем размере радиатора, а шум вентилятора не проникает в здание.

Рис 1. ВЫНОСНОЙ ОХЛАДИТЕЛЬ (РАДИАТОР), ПОДКЛЮЧЕННЫЙ НЕПОСРЕДСТВЕННО К СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Выносные радиаторы должны подключаться к системе охлаждения двигателя с помощью трубопровода с хладагентом, включающего гибкие секции между двигателем и трубопроводом.

СИСТЕМА С ВЫНОСНЫМ РАДИАТОРОМ И ТЕПЛООБМЕННИКОМ

Другой тип системы с выносным радиатором использует теплообменник. См. рисунок 2. В данном применении теплообменник выполняет функции промежуточного звена для изоляции системы с хладагентом двигателя от высокого гидростатического напора хладагента выносного радиатора. Насос двигателя заставляет циркулировать хладагент через двигатель и теплообменник.

Отдельный насос обеспечивает циркуляцию хладагента между выносным радиатором и резервуаром теплообменника.

Рис 2. ВЫНОСНОЙ РАДИАТОР, ИЗОЛИРОВАННЫЙ ОТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛООБМЕННИКА

Теплообменники также используются для охлаждения двигателя без радиатора

ОХЛАЖДЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛООБМЕННИКА

Теплообменник может использоваться там, где имеется возможность непрерывной подачи чистой, холодной проточной воды. В зонах, где чрезмерное содержание в воздухе посторонних материалов может приводить к постоянной закупорке радиатора, например, в местах, где в воздухе имеются древесные опилки, логично использовать охлаждение с помощью теплообменника. Теплообменник охлаждает двигатель путем передачи тепла хладагента двигателя через элементы теплообменника холодной проточной воде. Хладагент двигателя и охлаждающая вода протекают в раздельных, изолированных друг от друга системах, каждый с помощью своего насоса, и никогда не перемешиваются.

Теплообменник полностью заменяет радиатор с вентилятором. См. рисунок 3. Обычно он поставляется как часть генераторного агрегата и устанавливается на двигателе, хотя может устанавливаться и дистанционно. Поскольку в этом случае двигатель не используется для привода вентилятора, не происходит дополнительного расхода мощности.

Для контура проточной воды теплообменника требуется соответствующая экономичная подача холодной воды. Для необходимого поддержания рабочих условий теплообменника нужна мягкая вода. Для режима резервирования предпочтительно использовать воду из скважины, озера или водонапорной башни в отличие от воды из водопровода городской сети, поскольку последний может работать с перебоями при перерывах в электроснабжении, делая невозможным использование генератора.