Дизельные агрегаты резервного электропитания: основные требования

агрегаты резервного электропитания

Требования, предъявляемые к агрегатам резервного электропитания, могут быть разделены на 2 группы.

К первой относятся общие требования, которым должны удовлетворять все электроагрегаты и электростанции с двигателями внутреннего сгорания, вне зависимости от вида обеспечиваемого ими электропитания (основное, резервное или аварийное). Эти требования определены действующими нормативными документами – стандартами, руководящими материалами и т.д., и определяют характеристики, которыми должны обладать, в частности, агрегаты резервного электропитания. Основными из них являются следующие:

по назначению – номинальные мощности, напряжение, частота, коэффициент мощности;
определяющие условия эксплуатации – температура окружающей среды, влажность, запыленность, высота над уровнем моря и т.п.
по стойкости при внешних воздействиях – перевозке автомобильным, железнодорожным и другими видами транспорта;
к конструкции – способы охлаждения первичного двигателя, защиты от атмосферных воздействий;
к качеству электроэнергии;
к условиям хранения.

Ко второй группе относятся требования, учитывающие особенности эксплуатации агрегатов резервного электропитания, в том числе возможность работы на конкретную нагрузку. К их числу относятся:

1. Время пуска дизеля, его выхода на номинальный скоростной режим, а также тепловой, допускающий нагружение дизеля, не должно превышать 10 с (при мощности до 100 кВт) и 20 с ( при мощности до 500 кВт).

Выполнение этого требования позволяет сократить время питания потребителей электроэнергией от аккумуляторных батарей и, в свою очередь, определяет необходимость:

поддержания двигателя в состоянии горячего резерва, не допуская выхода (снижения или повышения) температур охлаждающей среды и смазочного масла за предельные значения. Для этого должны быть установлены специальные подогреватели, устанавливаемые непосредственно на ДГУ или вне их;
прогрева помещения или применения «термостарта». Термостарт заключается в подогреве при пуске поступающего на горение воздуха, что позволяет осуществлять автоматический пуск ДГУ, установленной в обычном неотапливаемом кожухе, при температуре окружающего воздуха до 20°С;
пуска двигателя на максимально допустимую ( желательную, номинальную) частоту вращения. Попутно отметим, что предварительный подогрев дизеля повышает вероятность его безотказного пуска.

2. Величина нагрузки, которая может быть приложена к агрегату сразу после его выхода на номинальной скоростной режим ( при нахождении дизеля перед пуском в состоянии горячего резерва или после пуска и достижения теплового режима, допускающего нагружение), должна быть максимальной.

Это требование вызвано стремлением с первого момента нагружения максимально использовать возможности двигателя. Последнее, в свою очередь, позволяет уменьшить его установочную мощность.

3. Время с подачи команды на пуск агрегата (исчезновения или недопустимого изменения напряжения в сети) до принятия им номинальной нагрузки должно быть минимальным. Выполнение этого требования позволяет не только сократить время питания потребителей от аккумуляторных батарей и, соответственно, их емкость и стоимость, но при времени, равном нулю использовать агрегат в качестве источника бесперебойного питания. В этом случае применение аккумуляторных батарей вообще не требуется.

4. Надежная работа агрегата, без ограничения по времени, должна обеспечивать при минимальной нагрузке не более 25-40% номинальной. При меньшей нагрузке (до холостого хода включительно) должна обеспечиваться работа в течение не менее 1-2 часов с последующим возможно коротким прожигом или без него.

Это требование объясняется тем, что прикладываемая к агрегату нагрузка является, как правило, переменной и может изменяться в широких пределах (в отдельных случаях от 10 до 100% номинальной). Выполнение этого требования позволяет отказаться от установки вместо одного нескольких агрегатов меньшей мощности, существенно упростить систему управления и за счет всего этого снизить стоимость агрегата. Что же касается прожига, то он проводится при нагрузке не менее 70…75% номинальной, которой на объекте может и не быть, и требует присутствия обслуживающего персонала, что не всегда возможно.

При работе дизеля на малой нагрузке, из за низкой температуры выхлопных газов на этом режиме, смазочное масло, попадающее в камеру сгорания и частично выносимое в коллектор и выхлопной трубопровод полностью не сгорает, а оседает на элементах турбонагнетателя, головке поршня, выхлопных клапанах, крышке и стенках коллектора и выхлопного трубопровода, где коксуется. При длительной работе дизеля на таком режиме без прожига это закоксование приводит к уменьшению сечения соплового аппарата турбонагнетателя и, как следствие, нарушению нормальной работы двигателя.

Более того, при последующих пусках и попадании топлива в выхлопную систему это может привести к взрыву ( «хлопку»), который часто сопровождается повреждением дизеля).

5. Количество отказов в запуске на один состоявшийся не должно превышать 0, 001…0, 002 ( в зависимости от типа дизеля). Выполнение этого требования при оборудовании электроагрегата стартером обеспечивается проведением трех попыток пуска, каждая длительностью до 8 с с интервалом между ними порядка 10 с. В то де время при пуске сжатым воздухом продолжительность его подачи должна составлять до 8 с при одной попытке. Увеличение числа попыток при воздушном пуске нецелесообразно, т.к. при этом охлаждаются цилиндры дизеля и ухудшаются условия воспламенения двигателя.

Сказанное объясняет, почему большинство агрегатов резервного питания оснащаются электрическими (стартерным) пусковым устройством. Пневматические пусковые устройства устанавливаются, как правило, только на агрегатах большой мощности, где необходимый для их раскрутки до пусковой скорости вращающийся момент электростартером создать трудно.

В заключением отметим, что в зависимости от характеристик аппаратуры конкретного потребителя, возможность удовлетворения части требований, перечисленных выше, оказывается решающим для выбора агрегата резервного питания, в то время, как выполнение остальных является только желательным, а сами требования могут быть упрощены.

Другие статьи по дизельным электростанциям: