Азбука элеватора

Как определить мощность дизель-генератора для резервного питания элеватора?

25.11.2022

Неопытный специалист при выборе ДЭС обычно руководствуется только расчетной мощностью нагрузки и забывает, что это максимальная усредненная нагрузка на временном интервале 30 мин (интервал указан как характерный для сети напряжением до 1000 В). И таким образом не учитывается режим работы, при котором нагрузка потребителя несколько секунд существенно превышает расчетную мощность.

О номинальной и максимальной (пиковой) мощности генераторов

Абсолютно все генераторы имеют два важных параметра: номинальную и максимальную (или пиковую) мощность.

• Номинальная мощность – это реальная (работающая) мощность генератора. В ее пределах электрогенератор может работать достаточно долго, а точнее – пока топливо в баке не закончится.
• А вот работа при максимальной/пиковой мощности имеет временные ограничения в разных моделях по-разному: от нескольких секунд до двадцати-тридцати минут. После этого срабатывает тепловая защита, и генератор выключается.

Максимальная кратковременная нагрузка продолжительностью в несколько секунд называется пиковой нагрузкой. Пиковая нагрузка обусловлена ​​запуском электроприемников с большими пусковыми токами, например асинхронных двигателей (на элеваторе это касается вентиляторов силосов и зерносушилок).

Пусковой ток возникает вначале вращения двигателя и продолжается до достижения номинального скольжения двигателя. Размер пускового тока превышает номинальный ток двигателя в 4–8 раз (см. характеристики двигателей).

Если мощности ДЭС не хватает, чтобы покрыть пиковую нагрузку потребителя, возникает выход частоты и величины генерируемого напряжения за допустимые для потребителей пределы. В результате потребитель автоматически отключается от источника питания действием защиты, а ДЭС останавливается.

Чтобы ДЭС обеспечивала пиковую нагрузку, должно выполняться условие:

P_{пик.нагрузка ≤} Р_{пер.ДЕС,}

• где P_{пик.нагрузка.}– пиковая мощность нагрузки;
• Р_{пер.ДЭС} – перегрузочная способность ДЭС.

ВАЖНО:

1. Нагрузка. При проектировании система электропитания должна рассчитываться на симметричность нагрузки. Поэтому не перегружайте одну фазу больше, чем другие, поскольку это может привести к перегреву обмоток генератора. Несогласованность фаз может привести к поломке чувствительного трехфазного оборудования системы питания. Ток в фазе не должен превышать номинальный ток генератора. Если необходимо подключить генератор к существующей силовой ветви, то следует пересмотреть распределение электроэнергии для симметрирования нагрузки.
2. Коэффициент мощности cos(φ). Нужно рассчитывать коэффициент мощности. Сos(φ) меньше 0,8 (индуктивность) приведет к перегрузке генератора. Для нормальной работы необходимо, чтобы cos(φ) лежал в диапазоне 0,8~1.

Имейте в виду, что необходимо предотвращать появление опережающего сдвига фаз при установке ручного или автоматического оборудования по корректировке cos(φ) (например, конденсаторные установки), так как опережающий сдвиг фаз приводит к нестабильности напряжения и появлению опасного высокого напряжения. Другими словами, все оборудование коррекции коэффициента мощности необходимо отключать при подаче напряжения от генератора.

Последовательность действий, чтобы определить необходимую мощность дизель-генератора для элеватора

1. Составляете перечень оборудования, подключенного к дизельной электростанции.
2. Определяете мощность каждого подключенного потребителя и ее характер – номинальную и пиковую.
3. Расписываете, как приобретаемая станция принимает нагрузку: поэтапное включение оборудования или одновременное. Первый метод позволяет грамотно запустить все необходимые устройства, не повредив электростанции.

ВАЖНО! При расчете этого параметра, помните, что возможно нагрузка на станцию ​​будет возрастать из-за расширения производства, сезонного пика и т.д. Учитывайте, что оптимальная нагрузка установлена ​​в пределах 35–60% от номинальных значений мощности.

Что касается КПД дизельной электростанции, то это значение можно увеличить. Тепло, исходящее от работающего двигателя, можно направить в следующие русла:

• Предварительный нагрев топлива (так как для эффективного возгорания и горения дизельное топливо необходимо подогревать).
• Отапливать помещение, в котором установлен дизель-генератор. Альтернативный источник питания позволит сократить потери тепла, увеличить КПД и снизить затраты на обогрев производственного помещения на 30–40%.

Что лучше для элеватора: высокооборотная или низкооборотная ДЭС?

На рынке представлены модели с двигателями:

• 3000 оборотов в минуту,
• 1500 оборотов в минуту.

Выбрать необходимый вариант несложно: опирайтесь на интенсивность эксплуатации станции.

• При использовании агрегата до 500 моточасов в год это высокооборотные конфигурации.
• Если режим работы предусматривает эксплуатацию более 1000 моточасов в год – выбирайте низкооборотные промышленные дизельные электростанции. Такие модели выдают меньший уровень шума – это важный показатель, если станция используется недалеко от жилой зоны.

Так же, как и в автомобильных двигателях, работа агрегата на холостом ходу в течение длительного периода вызывает конструктивные неполадки. Чтобы их избежать, запускайте стационарную дизельную электростанцию ​​на пару часов в режиме 100% погрузки не реже одного раза в год.

Автоматика для запуска дизельных генераторов или ручной режим?

Дизельные электростанции на элеваторе можно запускать как в ручном, так и в автоматическом режиме.

• Ручной режим: запуск с пульта управления или ключом;
• Автозапуск: через АВР (автоматическое включение резерва).

Последний метод работает в следующей последовательности:

1. Исчезает постоянная электросеть.
2. Автоматика реагирует на исчезновение и на холостом ходу производит прогревание двигателя, вводит его в необходимый режим работы.
3. Вся нагрузка переключается с основной сети на дизель-генератор.
4. При возобновлении подачи электроэнергии через основную сеть АВР автоматически переключает питание обратно.

ВАЖНО: Если на объекте отсутствует постоянный персонал, а дизельная электростанция работает как резервный источник энергии – приобретите модели с автоматическим режимом работы.

Выводы

При выборе следует обращать особое внимание на перегрузку дизельной электростанции пиковыми (пусковыми) токами нагрузки.

Перегрузочная способность генераторов у разных фирм-производителей может существенно отличаться, поэтому ее следует требовать у соответствующей фирмы-производителя или авторизованных дилеров этой фирмы.

В расчетах следует учесть понижающие коэффициенты номинальной мощности электрической станции в зависимости от разных условий – окружающей температуры воздуха, высоты над уровнем моря, коэффициента активной мощности (cosф) потребителей.

Автор – Сергей Шишкин, инженер-проектировщик АСУ отдела автоматизации элеваторов KMZ Industries.