Дизельные электростанции для энергоснабжения удалённых объектов – виды, преимущества, критерии выбора и краткий обзор установок

Энергоснабжение удалённых объектов осуществляется с помощью небольших модульных электростанций. Они работают на различном топливе, которое может быть: твёрдым (уголь, дрова, пеллеты, брикеты) или жидким (газ, бензин, солярка). Из перечисленных видов наибольшим спросом пользуются электростанции на дизельном горючем. И это несмотря на активное развитие альтернативной энергетики – солнечной и ветрогенерации – которые сегодня являются одними из самых востребованных систем автономного производства электричества. Однако, классическое энергоснабжение на ДТ пока уверенно держит высокие позиции. Поэтому рынок предлагает эксплуатантам развёрнутый ассортимент ДЭС.

Что такое дизельная электростанция?

Дизельная электростанция (ДЭС) представляет собой энергетическую установку стационарного или мобильного типа. В качестве несущего основания выступает стальная рама. Она в свою очередь укомплектована:

• двигателем внутреннего сгорания на дизтопливе;
• генератором переменного тока;
• системой управления;
• защитным кожухом;
• шасси.

В отличие от дизель-генераторной установки (ДГУ) и дизель-электрического агрегата (ДЭА), которые могут быть совсем небольшими, у ДЭС более расширенный набор инструментов. Например, в её конструкции вы можете увидеть: пост управления; шкаф(ы) автоматики; устройство для распределения электроэнергии и др. То есть это полноценный энергообъект, который заслуженно называется станцией. 

Среда эксплуатации ДЭС

Дизельные электростанции разработаны специально для эксплуатации вдали от сетей централизованного электроснабжения. По статистике Минэнерго в нашей стране 60–70% территорий не охвачено общей энергосистемой. Причина – большие расстояния. Из-за этого невыгодно подключать к сети удалённые поселения или производственные объекты (тянуть высоковольтные линии, ставить распределительные подстанции и прочее). Поэтому Минэнерго предлагает решать проблему за счёт развития «малой» энергетики, то есть – местных электростанций. Одними из них являются ДЭС. Они десятилетиями пользуются высоким спросом в жилищных и производственных сферах, среди которых:

• Периферийные населённые пункты (сёла, посёлки, дачные участки).
• Предприятия лесного хозяйства (заготовительные пункты, пилорамы).
• Предприятия сельского хозяйства (совхозы, фермы, садовые товарищества).
• Предприятия добычи (нефтегазовые разработки, карьеры, угольные шахты).
• Воинские части (особенно гарнизоны и заставы Пограничных войск) и участки геологической разведки.

Автономность ДЭС определила этому виду станций ещё и судьбу резервного источника питания. Их размещают на крупных объектах и предприятиях с целью защиты от возможных аварий и организации бесперебойного энергоснабжения. Существует даже перечень энергопринимающих устройств, отнесённых к 1-й и 2-й категориям надёжности, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой:

• опасность для жизни людей;
• массовый брак выпускаемой продукции;
• значительный ущерб народному хозяйству;
• расстройство сложного технологического процесса;
• повреждение дорогостоящего основного оборудования;
• нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

О требовании ставить резервные источники снабжения электрической энергии прямо указывает Ростехнадзор, ссылаясь на пункты 14 и 25 Постановления Правительства № 679 от 07.07.2015 г. Небольшим организациям будет достаточно маломощной дизель-генераторной установки (ДГУ), а крупным понадобится мощная дизельная электростанция (ДЭС).

Принцип работы ДЭС

Концепция дизельной станции основывается на преобразовании механической энергии в электрическую. Силовой агрегат внутреннего сгорания работает на солярке. Его крутящий момент передаётся с коленчатого вала на ротор электрогенератора через фланец или демпферную муфту. В результате вращения ротора происходит возбуждение магнитного поля. Оно в свою очередь создаёт в обмотке полюсных сердечников статора индукционный ток. Ток выводится через 2 контактных кольца вала (+/-) на щёточный узел. Далее выработанное электричество поступает на стабилизатор и распределитель.

Основные системы дизельной электростанции

В каждой ДЭС, независимо от типа и габаритов, есть несколько основных систем обеспечения. Благодаря им станция работает сбалансировано и обеспечивает производство электроэнергии в рамках паспортных данных. Среди таких систем:

• Система подачи топлива. Состоит из топливного бака, фильтра, насоса, топливной магистрали, распылителей и клапана обратки. Обеспечивает бесперебойное питание соляркой камер сгорания цилиндропоршневой группы.   
• Воздушная система. Состоит из фильтра, воздуховодов и клапана. Воздух требуется для полного сгорания рабочей смеси. Если воздух грязный, слишком горячий или разрежен (например, в помещении нет притока), то двигатель начнёт терять расчётную мощность.
• Выхлопная система. Отработанные газы удаляются из двигателя в окружающую среду через выхлопную трубу. На конце магистрали обычно устанавливается глушитель для снижения уровня шума от двигателя.
• Система охлаждения. Дизельный силовой агрегат может быть с воздушным или жидкостным охлаждением. В первом случае система состоит из вентилятора с принудительным вращением от мотора, воздушного фильтра и вентиляционных патрубков-каналов. По ним воздух нагнетается в кожух и остужает двигатель. В ДЭС с жидкостным охлаждением система включает в себя: радиатор, патрубки, насос, вентилятор и датчики температуры. В качестве охлаждающей жидкости используется вода или антифриз.
• Система распределения электроэнергии. Этот узел состоит из таких устройств, как: пульт управления, датчики контроля, реле напряжения, блок автоматики, стабилизатор, распределительный шкаф.

Сложность тех или иных систем зависит от типа энергетической установки. Например, для улучшения шумоподавления некоторые производители ставят выхлопные системы из нескольких глушителей.

Разновидности дизельных электростанций

Производители энергетических установок предлагают потребителям многообразие автономных дизельных электростанций. В каталогах вы увидите длинный перечень классификаций, благодаря которым легче выбрать необходимый вид оборудования для эксплуатации по тем или иным параметрам. Поэтому ДЭС классифицируются:

По назначению:

• Основные.
• Резервные.
• Аварийные.

По мощности:

• Малой: до 50кВт
• Средней: до 200 кВт.
• Большой: от 200 кВт.

По степени автоматизации:

• Механические.
• Полуавтоматические.
• Автоматические.

По типу двигателя:

• Двухтактные.
• Четырёхтактные.

По типу эксплуатации на объекте:

• Постоянные.
• Временные.

По типу размещения на объекте:

• Стационарные.
• Портативные.
• Мобильные.

По количеству осей шасси:

• Одноосные.
• Двухосные.

По типу конструкции:

• Открытые.
• Закрытые (капот или кожух).
• Модульные (контейнерные).

По количеству фаз:

• Однофазные (напряжение 220 В).
• Трёхфазные (от 220 до 400 В).

По типу электрогенератора:

• Синхронный.
• Асинхронный.

По типу генерации электроэнергии:

• Без трансформаторов.
• С трансформаторами.

Это лишь основной перечень классификаций. Ниже мы расскажем о критериях выбора.

Преимущества и недостатки

У дизельных электростанций есть ряд неоспоримых преимуществ, благодаря которым они пользуются успехом уже много десятилетий кряду. Но вместе с этим у ДЭС есть и недостатки, которые играют существенную роль в отдельных обстоятельствах.

Плюсы:

• Низкая стоимость.
• Высокая степень мобильности.
• Простой монтаж и обслуживание.
• Доступность дизельного топлива.
• Экономичный расход горючего.
• Продолжительный срок службы.

Минусы:

• Шумный двигатель.
• Низкая степень экологичности.
• Проблемы с запуском в морозы.
• Плохо работает в условиях перегрузок.
• Стоимость дизельного топлива дороже угля.
• Требуется регулярное сервисное обслуживание.

В целом, если станцию не перегружать и своевременно обслуживать, а также обеспечить персоналу хорошую защиту от шума, то перечисленные минусы можно считать несущественными.  

Критерии выбора

Проработка основных условий выбора дизельной электростанции помогут принять правильное решение о приобретении ДЭС той или иной модификации. Дело непростое. Необходимо учесть важные факторы и произвести некоторые специфические расчёты.

Назначение

Подбирать дизельную электростанцию необходимо по назначению. ДЭС могут быть основными (для постоянной работы), резервными или аварийными. Если у вас нет электричества, то нужна основная установка. А если электрические сети есть, но в их работе существуют частые перебои, то можно рассматривать резервные или аварийные станции.

Мощность

Чтобы определиться с выбором ДЭС по мощности, сначала суммируйте кВт всех потребителей. Идеальной нагрузкой для генератора считается диапазон 30-75% от заявленной производительности. 

Количество фаз

Для бытовой эксплуатации можно рассматривать ДЭС с однофазным генератором (220 В), а для производственных объектов с трёхфазным (380 В).

Тип генератора

ДЭС оснащаются синхронными или асинхронными генераторами. Первый тип лучше приспособлен к режиму пусковых перегрузок и на выходе у него получается более чистый ток. А у второго типа качество тока может ухудшаться, в зависимости от нагрузки. Однако он устойчив к короткому замыканию, проще устроен и дешевле.

Условия эксплуатации

Экономным вариантом считается ДЭС открытой конструкции на раме. Но для неё потребуется отдельное помещение или подсобка с t от +1C° и приточным чистым воздухом. Для модульной (контейнерной) версии станции потребуется подготовленная ровная площадка (бетонная или отсыпанная щебнем). Такая ДЭС не подвержена негативному воздействию окружающей среды и погодных явлений и способна работать при t от -50 до +50 С°. Мобильные станции трейлерного типа на автомобильном шасси отлично подходят для эксплуатации на временных объектах, например, на строительных площадках. Они также хорошо работают при t от -50 до +50 С°.

Обзор оборудования

Предлагаем небольшой обзор дизельных электростанций с кратким описанием и основными техническими характеристиками.

Дизельная электростанция SDD350C

Открытая ДЭС для эксплуатации в помещении. Может быть установлена на автомобильное шасси. Она отличается низким расходом топлива, эффективностью и высокой надёжностью. Соответствует отраслевым нормам и стандартам по конструкции и контролю выбросов. Отличается удлинёнными интервалами технического обслуживания. Выпускается с ручным и автоматическим управлением. Есть самозапуск и самопереключение при сбоях в питании.

Дизельный двигатель

Генератор

Дизельная электростанция SD160GF

Открытая дизельная электростанция для нужд сельского хозяйства, горнодобывающей промышленности, строительства, аэропортов, гостиниц, нефтяных месторождений, торговых центров, муниципальных администраций и др. Разработана для основной эксплуатации. Хотя, может использоваться, как резервный источник питания. Есть подъёмные крюки, а платформа удобна для вилочного погрузчика.

Глушители входят в стандартную комплектацию, чтобы снизить уровень шума. В качестве опции генератор может быть поставлен со звукоизоляционным коробом из оцинкованной стали с двойной дверью с каждой стороны, что упрощает установку и обслуживание. Этот же короб будет служить и для защиты агрегата от атмосферных воздействий.

Модель оснащается модулем удалённого мониторинга контроллера генераторной установки (как одиночная система). Благодаря порту RS485 он может выполнять функции удалённого пуска/остановки, измерения данных, отображения аварийных сигналов и т.д. Система может находиться только в режиме мониторинга (без функций управления), или же переведена в режим дистанционного управления удалено.

Резервная электростанция GF200K

Дизельная станция резервного типа для небольшой промышленного предприятия или фермерского хозяйства. Может быть использована в качестве основного источника энергоснабжения с временной подачей напряжения. Например, по утрам и вечерам в рабочих посёлках.

Конструкция отличается звукопоглощающим защищённым от атмосферных воздействий корпусом. Его прочная конструкция обеспечивает быструю реакцию на изменения нагрузки. Цифровое управления выполняет автоматический запуск: определяет, когда электричество от муниципальной сети отключается, и автоматически запускается (с задержкой по выбору).

Модель GF200K комплектуется в базовой версии 4-тактным рядным двигателем Kaipu с турбонаддувом и дополнен бесщёточным генератором переменного тока Stamford. В дополнительной комплектации ДЭС может быть оснащена двигателем: Cummins, Perkins, Deutz, Weifang, Yuchai или Lovol.

Представление в обзоре станции изготавливаются в Китае. У каждой есть сертификат соответствия, благодаря чему они свободно поступают в РФ для эксплуатации. По качеству китайские ДЭС не уступают аналогам из США, ЕС, Южной Кореи и Японии. Хотя по цене они более интересные, чем конкуренты из развитых стран.

Заключение

Дизельные электростанции остаются самыми востребованными энергетическими установками для электроснабжения удалённых объектов. Они десятилетиями доказывали свою надёжность эксплуатации и простоту обслуживания, поэтому не намерены уступать место аналогам альтернативной энергетики – солнечной и ветряной генерации. К тому же с дизтопливом и обслуживающим персоналом нет никаких проблем. Учитывая сказанное ДЭС выглядят весьма интересно для размещения на любом удалённом объекте.