Как выбрать дизельный генератор? Пошаговое руководство

Добро пожаловать в наше пошаговое руководство, которое поможет вам в процессе выбора и определения мощности вашего дизельного генератора. Мы постарались сделать этот документ как можно более простым и объяснить некоторые из часто используемых отраслевых терминов.

Определения типа генератора:

Одним из первых терминов, с которыми вы столкнетесь для своего дизельного генератора, будет тип, основной или резервный. Приведенные ниже определения важны и должны использоваться для продления срока службы вашего генератора, обеспечения соблюдения условий гарантии производителя и предотвращения перегрузки вашего генератора.

Основная мощность: максимальная мощность, доступная для переменной электрической нагрузки в течение неограниченного времени. Перегрузка 10% возможна в течение 1 часа из 12.

Ограничения часто накладываются на среднее значение переменной нагрузки, обычно 70% от основной мощности, а также на работу при перегрузке, которая обычно составляет максимум 25 часов в году.

Резервная мощность: максимальная мощность, доступная при переменной нагрузке на время отключения нормального источника питания. Для режима ожидания перегрузка недоступна.

Ограничения обычно накладываются на среднюю нагрузку, как правило, 70% от номинальных значений в режиме ожидания, а ограничения на количество часов обычно составляют 500 часов в год, но иногда и 200 часов в год.

Генератор какой мощности мне нужен?

Просто вам нужен генератор, которого достаточно для питания ваших нагрузок и ведения вашего бизнеса, но не слишком большого, чтобы он стоил вам ненужных денег на приобретение и эксплуатацию. Итак, первым шагом является определение всех нагрузок:

Вариант 1 - Ручной процесс

Запишите все оборудование, которое будет приводить в действие генератор, например светильники, розетки, компьютеры, принтеры, холодильники, микроволновые печи, насосы, двигатели и кондиционеры и т. д.

Каждый элемент оборудования будет иметь паспортную табличку с указанием киловатт, а часто и ампер. Если у оборудования также есть пусковой ток, запишите и его (подробнее о пусковых токах далее в этом руководстве). Если вы не можете найти табличку с паспортными данными, обратитесь к инструкции по эксплуатации или в Интернете.

Как только все киловатты известны, умножьте это число на 0,8, чтобы получить генератор, работающий в кВА - обратите внимание, что это не даст вам никаких пусковых токов.

Вариант 2 - Отчеты электроэнергетической компании:

Попросите вашего поставщика электроэнергии предоставить разбивку по потреблению электроэнергии за последние 3 месяца. Для этого предоставьте им информацию о своей компании и свой номер. Полученная информация предоставит подробный анализ средних нагрузок и пиковых токов. Убедитесь, что пиковые токи зарегистрировали любые большие пусковые токи, которые иногда длятся только миллисекунды. Важно обеспечить, чтобы независимо от используемой системы регистрировались нагрузки «холодного пуска». т.е. выключите все, а затем снова включите. На этот раз обратите особое внимание на максимумы, так как они будут включать пусковые токи.

Вариант 3 - Используйте регистратор данных:

Это может сделать компетентный электрик в течение нескольких дней, чтобы дать подробную разбивку потребления электроэнергии в амперах и киловаттах. Очень похож на отчет электроэнергетической компании, но может быть адаптирован к вашим требованиям.

Используйте регистратор данных для записи всего оборудования с момента «холодного пуска», поскольку это будет дублировать отказ сети и записывать пусковые (бросковые) токи. Это позволяет подобрать генератор как для рабочих нагрузок, так и для пусковых токов.

При выборе генератора важно учитывать рабочие нагрузки и пусковые токи. Например, рабочий ток трехфазного асинхронного двигателя мощностью 10 л.с. будет приблизительно 13 А, однако пусковой ток будет в 3–9 раз больше рабочего тока, то есть от 39 до 117 А. Легко увидеть, как в установке с несколькими двигателями токи могут стать довольно большими, и поэтому требуемая кВА самого генератора будет довольно большой.

Современные генераторы переменного тока спроектированы так, чтобы частично компенсировать слабину, когда дело доходит до пусковых токов - обычно примерно вдвое больше, чем у генераторов номиналом кВА (точные подробности можно найти в соответствующих руководствах производителей генераторов).

Есть способы компенсировать такие большие пусковые токи с помощью систем «плавного пуска» или «приводов с регулируемой скоростью». Попросите электрика помочь вам в этом процессе.

Таким образом, чтобы получить эффективный размер вашего генератора, вы должны определить все рабочие нагрузки, пусковые токи и размер соответственно.

Слишком маленький генератор отключится при перегрузке и не запитает объект, для которого он предназначен.

Генератор, мощность которого точно соответствует рабочим нагрузкам, может не справиться с большими пусковыми токами двигателей, будет работать при постоянно высоких нагрузках, нагружающих компоненты, и не оставит места для будущего расширения.

Генератор, который слишком велик для своего применения, будет работать очень неэффективно и стоить владельцу более высоких затрат на топливо, а также первоначальных затрат на закупку оборудования.

Практический пример использования больших двигателей:

При подборе генератора часто труднее всего работать с большим промышленным оборудованием. Ниже приведен пример ножа для резки металла и тюковщика.

Система имеет 4 двигателя (для простоты двигатели и насосы описаны как двигатели, КПД генератора не учитывается в расчетах, и предполагается, что все двигатели запускаются одновременно и не работают последовательно). Часто вам необходимо преобразовать мощность двигателей в кВт.

Двигатель 2 x 100 л.с. = 73,3 кВт.

1 двигатель мощностью 25 л.с. = 18,3 кВт.

Двигатель 1 x 4 л.с. = 3 кВт.

Итого = 168 кВт.

Все двигатели трехфазные. Генератор рассчитан на коэффициент мощности 0,8 (PF).

168 кВт = 210 кВА (168 / 0,8).

Двигатели подключаются по схеме звезда-треугольник и имеют пусковой ток в 3,5 раза превышающий рабочий ток. Генератор может потреблять вдвое больший рабочий ток, чтобы облегчить запуск двигателя.

Для запуска двигателей требуется генератор (210 х 3,5) / 2,0 = 367 кВА.

Двигатель имеет начальную ступень нагрузки 60% от его номинальной мощности:

Потребляемая мощность двигателя нетто = 168 / 0,6 = 280 кВт = 350 кВА (280 кВт / 0,8 PF)

Таким образом, генератор мощностью 367 кВА запустит оборудование.

Тем не менее, у оборудования есть гидроцилиндры, которые, когда они достигают конца своего пути и «тупика», они эффективно задействуют двигатели и насосы для обеспечения большей мощности, а коэффициент мощности падает и отстает. В этом случае коэффициент мощности снижается до 0,38. Оборудование требует 210 кВА при полной нагрузке и 0,8 ПФ.

Когда коэффициент мощности падает до 0,38, эффективная кВА, необходимая генератору, составляет:

210 кВА x 0,8 = 168 кВт.

168 / 0,38 = 442 кВА.

Таким образом, оборудованию потребуется 442 кВА, чтобы оно могло выдерживать требуемую мощность при падении коэффициента мощности.

Приведенный выше пример показывает, насколько сложно правильно определить размер генератора. Генераторы увеличенной мощности могут решить некоторые проблемы, связанные с большими пусковыми токами.

Автоматические переключатели:

Автоматические переключатели переключают нагрузку с сети на питание генератора и обратно. Они состоят из контактора сети, контактора генератора, блокировок для предотвращения одновременного подключения сети и генератора, а также ряда реле, таймеров и ламп.

С ручным переключателем передачи оператор должен физически переключить селектор с сети на питание от генератора.

С помощью автоматического переключателя резерва (ATS) система определяет, что питание отключено, и после заданной задержки переключает питание на генераторную сторону переключателя для питания установки. Следует проявлять осторожность в отношении оборудования, которое автоматически сбрасывается в выключенное положение при сбое в электросети, его необходимо будет включать вручную - полезно иметь процедуру, указывающую, что делать в случае сбоя электросети.

При выборе параметров безобрывного переключателя следует обратить внимание на номинальный ток как источника питания генератора, так и сети. Генератор может быть рассчитан только на аварийные нагрузки, тогда как питание от сети будет покрывать все нагрузки. Обычно внутри безобрывного переключателя имеется два контактора одинакового размера. Таким образом, если размер безобрывного переключателя соответствует генератору, а напряжение в сети намного больше, контактор в безобрывном переключателе будет постоянно отключаться из-за перегрузки. Размер переключателя должен соответствовать большей мощности сети или генератора.

Расположение генератора:

Генераторы следует устанавливать на ровной и твердой поверхности, в идеале на литой бетонной основе, и прикреплять к земле болтами. В некоторых случаях генераторы устанавливаются на прицеп, это нормально, если земля очень компактная и устойчивая. Хотя генераторы изолированы от вибрации, не всю вибрацию можно устранить, и, если вы не хотите, чтобы ваш генератор блуждал по дороге, убедитесь, что он в безопасности!

Генератору требуется много воздуха для дыхания, а горячий воздух снижает его производительность. Поэтому размещайте генератор так, чтобы у него было достаточно места для всасывания холодного и вытяжного воздуха. Не располагайте генератор на расстоянии 1 метра от стены, чтобы горячий воздух не выходил, и ожидайте, что он будет работать и эффективно охлаждаться. Точно так же не размещайте выпускное отверстие для горячего воздуха или выхлопных газов в местах, где они могут смешаться с подаваемым холодным воздухом.

Также будьте осторожны, на некоторых генераторах в акустических кожухах часто есть отверстия для впуска воздуха по бокам генератора, а не только со стороны панели управления - не закрывайте их.

Выхлопы горячие !! На самом деле несколько сотен градусов тепла. Будьте осторожны при размещении, чтобы ничего не подойти слишком близко к выхлопной трубе и не загореться. Деревья, которые сегодня кажутся нормальными, могут стать проблемой, если они вырастут через несколько лет.

Кабели генератора:

Генератор теперь идеально расположен и имеет идеальные размеры, кроме топлива, что требуется для его работы?

Во-первых, необходимо определить размеры и подсоединить силовые кабели. Для трехфазного генератора у вас будет 3 силовых кабеля (L1, L2 и L3), нейтральный кабель и заземляющий кабель. Для большинства установок также требуется заземляющий стержень.

Расчет силовых кабелей сложен и должен выполняться нашими монтажными бригадами или компетентным электриком. Ниже приводится общий список номинальных значений тока кабеля, которые можно использовать в качестве руководства при установке. Однако имейте в виду - в зависимости от типа кабеля и установки - воздуховоды, заземление, сгруппированные, разнесенные, защелкивающиеся, кабельный лоток, температуры окружающей среды, рабочие температуры, алюминиевые проводники, медные проводники, армированные кабели, количество жил - необходимый размер кабелей может значительно отличаться от таблицы ниже:

Пример - многожильный армированный кабель хорошего качества в перфорированном лотке.

Во-вторых, если ожидается, что генератор запустится автоматически при отказе сети, то для запуска генератора требуется сигнал. Автоматический переключатель резерва будет иметь пару контактов внутри панели, обычно «без напряжения». Требуется двухжильный кабель от контактов до клемм дистанционного запуска в генераторе. Некоторым системам управления генератором требуется сигнал 12 или 24 В вместо сигнала «без напряжения», который может быть получен с помощью дополнительных проводов и реле, использующих питание от аккумуляторной батареи генератора в качестве источника дополнительного напряжения. Этот кабель представляет собой просто сигнальный кабель, поэтому достаточно 0,5 мм2, но часто используется от 1,5 мм2 до 2,5 мм2. (Примечание: для некоторых систем также требуется сигнал «до скорости» от генератора).

В-третьих, резервным генераторам (и некоторым основным генераторам) потребуется вспомогательный источник питания для питания зарядного устройства и водонагревателя рубашки охлаждения. Зарядные устройства предназначены для поддержания заряда батарей, когда генератор не работает, а водонагреватели рубашки охлаждения поддерживают приемлемую температуру двигателя, так что он хорошо запускается и быстро принимает нагрузку. Для этого вспомогательный источник переменного тока снимается с главного распределительного щита или, чаще всего, с панели переключения и подключается внутри панели управления генератором. Зарядное устройство для аккумулятора часто требует 3–5 ампер и водонагреватель до 20 ампер (у некоторых их два!). Таким образом, требуемый ток может достигать 50 ампер - намного больше, чем у обычных домашних розеток на 13 ампер. Мы рекомендуем сдвоенный и заземляющий кабель 6,0 мм2, однако вам может потребоваться только 2,5 мм2 в зависимости от требований генератора. Как и в случае с сигнальным кабелем, рекомендуется, но не обязательно, использовать армированный кабель.

Шум и дБ (A) - что все это значит?

Генераторы в акустических корпусах называются бесшумными генераторами. Обычно бесшумные генераторы находятся в диапазоне от 75 до 85 дБ (A) на расстоянии 1 м, но индивидуальные генераторы могут быть построены с уровнем шума от 50 до 60 дБ (A) на расстоянии 1 м.

Чтобы увидеть некоторые примеры общих уровней звука в сравнении с генератором, просмотрите наше руководство по общим уровням звука в дБА.

Уровни шума являются логарифмическими, поэтому шум 40 дБ (A) не вдвое громче, чем шум 20 дБ (A), фактически он более чем в 9 раз громче.

Шум можно уменьшить несколькими способами, но наиболее распространенными являются поглощение и расстояние:

Поглощение - это принцип работы большинства глушителей и акустических кожухов генераторов. Шум - это энергетическая волна, и каждый раз, когда шум проходит через материал или отражается от твердой структуры, небольшая часть поглощается и преобразуется в другой тип энергии, например тепло - точно так же, как футбольный мяч, который бьют о стену - он возвращается к вам медленнее, чем при ударе, т.е. с меньшей энергией.

Расстояние довольно простое, чем дальше от источника шума, тем тише. Звуковая волна излучается, поэтому чем дальше от источника, тем больше увеличивается излучаемая площадь и уменьшается шум. Ориентировочно шум уменьшится примерно на 1 дБ (А) на метр в течение первых 2 метров от источника, а затем на 3 дБ (А) при каждом увеличении расстояния вдвое.

Таким образом, 85 дБ (A) на расстоянии 1 м будет работать следующим образом:

85 дБ (A) на расстоянии 1 м

83 дБ (A) на расстоянии 3 м

80 дБ (A) на расстоянии 6 м

77 дБ (A) на расстоянии 12 м

74 дБ (A) на расстоянии 24 м

71 дБ (A) на расстоянии 48 м

Обратите внимание, что это очень приблизительное руководство, и его не следует использовать как практическое правило.