Часть пятая
ДИЗЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ЭЛЕКТРОАГРЕГАТЫ
ГЛАВА 12
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И УСТРОЙСТВО дизельных электростанции
И ЭЛЕКТРОАГРЕГАТОВ
§ 35. Назначение и основные характеристики дизельных электростанций и электроагрегатов
Назначение и краткая классификация дизельных электроустановок.
Наряду с централизованным способом электроснабжения сельских районов от сетей энергосистем в ряде случаев применяются местные источники электроснабжения. В качестве таких источников в сельском хозяйстве используют небольшие дизельные электроустановки, которые подразделяются на дизельные электроагрегаты и дизельные электростанции. Такие установки используются в двух основных направлениях:
в качестве основных источников электроснабжения в наиболее отдаленных сельских районах, где сооружение сетей от энергосистем экономически невыгодно;
в качестве резервных или аварийных источников для питания энергией наиболее ответственных потребителей, не допускающих длительного перерыва в электроснабжении. К таким потребителям относятся птицефабрики, инкубаторы, теплицы, установки для выращивания поросят, электродоильные установки и ряд других.
По назначению и исполнению дизельные электроагрегаты и электростанции подразделяются на стационарные, передвижные, оборудованные закрытыми капотами, капотами на прицепе (П), в кузове на прицепе (К). В зависимости от объемов автоматизации станции и агрегаты могут иметь 1, 2 и 3 степень автоматизации. Они могут быть выполнены с воздушной (В), водовоздушной (радиаторной — Р) или водоводяной (двухконтурной — Д) системами охлаждения. Мощность таких электроустановок составляет от 4 до 200 кВт и выше, номинальное напряжение 230 и 400 В. Электростанции дизельные имеют в своем обозначении буквы ЭСД, передвижные дизельные электроагрегаты — АД и стационарные электроагрегаты — АСД. Автоматизированные электроустановки обозначаются дополнительной буквой А.
Например, дизельная передвижная электростанция мощностью 16 кВт трехфазного переменного тока напряжением 400 В, 3-ей степени автоматизации с воздушной системой охлаждения, смонтированная в кузове на прицепе, будет иметь такое полное обозначение ЭСД-16-Т/400-АЗВК. Передвижной дизельный электроагрегат мощностью 30 кВт, трехфазного переменного тока напряжением 230 В, 1 степени автоматизации с воздушной системой охлаждения — АД-30-Т/230-А1В. Дизельный стационарный агрегат мощностью 16 кВт, трехфазного переменного тока напряжением 230 В, 2 степени автоматизации с радиаторной системой охлаждения обозначается АСД-16-Т/230-А2Р.
Неавтоматизированный стационарный дизель- электрический агрегат мощностью 20 кВт с водяным радиаторным охлаждением обозначается АСД-20-Т/230-Р. На рис. 113 показан такой агрегат, состоящий из дизеля / и генератора 4, установленных на общей раме 3. Блок регулирования напряжения 5 генератора и щиток с измерительными приборами 6 смонтированы над генератором; радиатор 2 устанавливается на отдельной раме перед дизелем.
Передвижные дизельные электростанции выполнены как комплектные электроустановки, смонтированные на каком-либо транспортном средстве и защищенные от атмосферных воздействий. Дизельные электроагрегаты также выполняют как комплектные установки в виде отдельных блоков, чаще всего смонтированными на общей раме.
Стационарные дизельные электроустановки предназначены для нормальной работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40° С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25° С. Передвижные электроустановки вырабатывают электроэнергию при колебаниях температуры окружающего воздуха от —50 до +50° С при той же его влажности и установке над уровнем моря на высоте до 4000 м.
Основным элементом дизельной электроустановки (станции или агрегата) является дизель-генератор, состоящий из дизельного двигателя, электрического генератора трехфазного переменного тока, систем охлаждения, смазки и пультов управления.
Передвижные электростанции типа ЭСД комплектуются дизельными агрегатами марки АД (АСД), а электростанции ЭСДА — агрегатами АДА и АСДА. Дизельные электростанции ЭСД и ЭСДА мощностью до 200 кВт размещают на автоприцепах типа МАЗ-5207В, а оборудование станций — в утепленном кузове типа КУНГ-П6М, П10. Дизельные электростанции типа ДЭС монтируют на рамах-салазках для передвижения по грунту или снегу, на шасси автомобиля ЗИЛ-130 или автоприцепа. Их оборудование размещают в кузове типа КУНГ-1М.
Агрегаты типа АСД, АСДА мощностью 30—100 кВт используются в качестве резервных электроустановок. Для них применяют также электростанции типа ДЭС. Для стационарных резервных электростанций большей мощности (300—500 кВт) используют дизельные электроагрегаты типов АС-802, АС-808. Такие электростанции сооружают в капитальных кирпичных или каменных зданиях.
Рис. 113. Стационарный дизель-электрический агрегат типа АСД мощностью 20 кВт:
1— дизель, 2 — радиатор, 3—рама, 4 — генератор, 5 — блок регулирования напряжения, 6 — измерительные приборы
Их располагают на территории того сельскохозяйственного объекта, для которого она является резервной. Их можно также использовать в качестве источника централизованного резерва районных трансформаторных подстанций при условии, что обеспечивать электроэнергией нужно только наиболее ответственных потребителей.
Использование дизельных электростанций в качестве источников местного резервирования резко повышает надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей и снижает ущерб от перерывов в электроснабжении. Благодаря своей простоте и высокой надежности в отдаленных сельскохозяйственных районах дизельные электроустановки широко используются как основные источники электроснабжения.
Основные технические характеристики дизельных электростанций и электроагрегатов.
Таблица 13
Основные технические характеристики передвижных дизельных электростанций типа ЭСД и ДЭС мощностью до 100 кВт
Для правильного выбора и эксплуатации дизельной электроустановки надо знать ее основные технические характеристики. В настоящее время выпускают различные дизельные агрегаты, из которых комплектуются стационарные и передвижные дизельные электростанции. Работа дизельных электростанций характеризуется ее номинальной мощностью, напряжением, величиной тока, способом регулирования напряжения генератора и типом применяемого дизельного агрегата. Основные технические характеристики дизельных электростанций небольшой мощности, оснащенных различными агрегатами, приведены в табл. 13. Станции вырабатывают электрическую энергию переменного трехфазного тока напряжением 230 или 400 В промышленной частоты 50 Гц. Напряжение ниже 1000 В принято для непосредственной передачи электроэнергии потребителям (без промежуточной трансформации), так как дизельные станции устанавливаются рядом с ними. Это диктует высокую стабильность качества напряжения, отклонения которого от номинального для генераторов дизельных станций не превышают ±2 — 2,5%, а при включении половины нагрузки ±10 — 12%. Дизельные агрегаты станций допускают 10%-ную перегрузку в течение 1 ч. Частота вращения агрегатов составляет 1500, 750, 600 и 500 об/мин. Наибольшее отклонение частоты вращения при включении и отключении номинальной нагрузки составляет ±6%.
Таблица 14
Технические характеристики дизельных электроагрегатов и электростанций мощностью выше 100 кВт
Таблица 15
Основные технические данные дизельных двигателей
Агрегаты дизель-электрических станций обладают высокой эксплуатационной надежностью, они могут непрерывно работать в течение 100 ч, для чего предусмотрена автоматическая подкачка топлива и масла. Они имеют значительный гарантированный заводами моторесурс (т. е. возможность использования дизеля до капитального ремонта) —
порядка 6—12 тыс. ч. Технические данные новых дизельных электроагрегатов для передвижных электростанций приведены в табл. 14.
Основным типом дизельных двигателей, применяемых для дизель- электрических установок, являются бескомпрессорные четырех- и двухтактные дизели с числом цилиндров от 2 до 8, мощностью до 600 кВт типа 24, 44, 64, 1Д6 и другие (табл. 15).
Отдельные буквы в обозначениях дизелей означают: Д — двухтактный, 4 — четырехтактный, Н — с наддувом, Г — газовый. Цифра впереди буквы обычно означает число цилиндров, числитель дроби — диаметр, а знаменатель—ход поршня двигателя (см). Условнее обозначение, например, дизеля типа 64 12/14 означает шестицилиндровый четырехтактный дизель с диаметром цилиндра 12 см и ходом поршня 14 см. Дизель марки 1Д6-150 с учетом принятых заводом обозначений расшифровывается так: 1 — номер заводской модели, Д—дизель, 6 — шестицилиндровый, 150 — мощность дизеля в л. с.
Понятие об автоматизации дизельных электроустановок.
Длительная и надежная работа дизельных электроагрегатов, их работа в наиболее экономичных режимах обеспечивается за счет автоматизации. При автоматизации все операции по пуску, управлению и остановке агрегатов выполняются в заданной последовательности при помощи электрических приборов и реле. Аппаратура автоматики размещается как в специальных щитах и пультах управления, состоящих из отдельных блоков, так и на самом агрегате. Типовыми схемами автоматизации предусматриваются три вида пуска агрегатов (автоматический, полуавтоматический, ручной); автоматический контроль теплового режима, регулирования скорости вращения, напряжения, нагрузки, давления и уровня масла; защита от аварийных режимов, сигнализация состояния электроагрегата; остановка электроагрегата (ручная, полуавтоматическая и автоматическая).
В зависимости от назначения дизельного агрегата и конкретных условий его эксплуатации степень автоматизации, принятая для данного агрегата, может быть различной. Для агрегатов отечественного производства она строго регламентирована государственным стандартом. По ГОСТ 10032—62 предусматриваются три степени автоматизации дизельных агрегатов.
Первая степень автоматизации обеспечивает: автоматическое поддержание заданных оборотов двигателя; автоматическое поддержание температуры охлаждающей воды и масла;
автоматическую аварийную сигнализацию и защиту агрегата.
Вторая степень автоматизации, кроме указанных выше операций, обеспечивает также:
автоматический, или дистанционный, запуск двигателя от внешнего импульса — сигнала;
автоматическую подготовку к приему нагрузки;
дистанционное, или автоматическое, изменение числа оборотов двигателя;
автоматический прием нагрузки;
автоматический контроль за работой агрегата;
автоматическую остановку и возврат регулятора скорости в положение пуска;
автоматический подогрев дизеля для быстрого запуска и набора нагрузки;
автоматическую синхронизацию с сетью или уже работающим двигателем;
автоматическое распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами.
При третьей степени в дополнение к операциям, указанным для первой и второй степеней, обеспечивается:
автоматическое наполнение топливных, масляных, водяных баков и воздушных баллонов;
подзаряд батарей — стартерных и питания оперативных цепей;
автоматизация вспомогательных процессов и операций.
Первая степень автоматизации, создающая условия для длительной безаварийной работы двигателя, принята практически для всех типов и мощностей дизелей, а остальные две — при необходимости.
Важным требованием, предъявляемым к системам автоматизации агрегатов, является их защита при достижении температуры воздуха и масла предельно допустимых значений. Контролируется также давление масла и воды, число оборотов агрегата при перегрузках и возникновении коротких замыканий в цепи генератора. В этих случаях автоматически срабатывает защита, и дизель останавливается. Если дизель невозможно остановить под действием защиты, он останавливается аварийным стоп-устройством.
В системы автоматизации дизелей входят первичные приборы (датчики или реле) и исполнительные устройства и механизмы. С помощью датчиков и первичных реле контролируются основные параметры, характеризующие различные условия работы агрегата. Они подают импульс или команду для изменения этих параметров в соответствии с требованиями эксплуатации. Исполнительные устройства воспринимают команды датчиков и первичных реле и воздействуют непосредственно на объект автоматизации агрегата (или вспомогательное устройство) через регулирующий или промежуточный орган. Исполнительные устройства могут быть электромеханического, электропневматического и механического действия. При помощи первичных приборов и исполнительных устройств осуществляется пуск, изменения режимов работы, остановка и защита электроагрегата.
В систему автоматизации дизельных агрегатов входят также приборы сигнализации: сигнальные лампы, световые табло и др.
Новые системы автоматизации, кроме элементов, связанных с управлением дизеля, предусматривают также управление выключателями ввода электрической сети, распределение мощности между потребителями электроэнергии, измерение напряжения и тока нагрузки потребителей.
