Dizel jeneratör - Diesel generator

150kVA'lık bir Cummins dizel jeneratörü, Mısır'daki bir turizm beldesine geçici olarak park edilmiş .

Atlanta , Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir kanalizasyon arıtma trafo merkezinde acil durum yedeği olarak kullanılan, sesi azaltılmış bir mahfazaya yerleştirilmiş 200 kW Caterpillar dizel jeneratör .

Bir dizel jeneratör (DG) (aynı zamanda dizel jeneratör olarak da bilinir) bir kombinasyonu olan bir dizel motor , bir ile elektrik jeneratörü (genellikle bir alternatör oluşturmak için) elektrik enerjisi . Bu, motor jeneratörünün özel bir durumudur . Bir dizel sıkıştırma ateşlemeli motor genellikle dizel yakıtla çalışacak şekilde tasarlanmıştır , ancak bazı tipler diğer sıvı yakıtlar veya doğal gaz için uyarlanmıştır .

Dizel jeneratör grupları, bir elektrik şebekesine bağlantısı olmayan yerlerde veya şebekenin arızalanması durumunda acil durum güç kaynağı olarak ve ayrıca tepe kesintisi, şebeke desteği ve elektrik şebekesine ihracat gibi daha karmaşık uygulamalar için kullanılır.

Dizel jeneratörlerin doğru boyutlandırılması, düşük yük veya güç kesintisini önlemek için kritik öneme sahiptir. Boyutlandırma, modern elektroniğin özellikleri, özellikle doğrusal olmayan yükler nedeniyle karmaşıktır . Yaklaşık 50 MW ve üzeri boyut aralıklarında, bir açık çevrim gaz türbini tam yükte bir dizi dizel motordan daha verimlidir ve karşılaştırılabilir sermaye maliyetleriyle çok daha kompakttır; ancak düzenli kısmi yükleme için, bu güç seviyelerinde bile, üstün verimlilikleri nedeniyle bazen dizel dizileri açık çevrim gaz türbinlerine tercih edilir.

Dizel jeneratör seti

Bir petrol tankerinde dizel jeneratör.

Dizel motor , jeneratör ve çeşitli yardımcı cihazların (taban, kanopi, ses azaltma, kontrol sistemleri , devre kesiciler , ceketli su ısıtıcıları ve çalıştırma sistemi gibi) paketlenmiş kombinasyonuna "jeneratör seti" veya "jeneratör seti" denir. " kısaca.

Evler, küçük dükkanlar ve ofisler için 8 ila 30 kW (ayrıca 8 ila 30 kVA tek fazlı ) set boyutları , 8 kW'dan (11 kVA) 2.000 kW'a (2.500 kVA üç fazlı) kadar daha büyük endüstriyel jeneratörlere sahip büyük ofisler için kullanılır kompleksler, fabrikalar ve diğer endüstriyel tesisler. 2.000 kW'lık bir set, yakıt deposu, kontroller, güç dağıtım ekipmanı ve bağımsız bir güç istasyonu olarak veya şebeke gücüne yedek bir yedek olarak çalışmak için gereken tüm diğer ekipmanlarla birlikte 40 ft (12 m) ISO konteynerine yerleştirilebilir. Güç modülleri olarak adlandırılan bu üniteler, 85.000 pound (38.555 kg) veya daha ağır olan büyük üç dingilli treylerlerdeki jeneratörlerdir. Bu modüllerin bir kombinasyonu, küçük güç istasyonları için kullanılır ve bunlar, güç bölümü başına bir ila 20 birim kullanabilir ve bu bölümler, yüzlerce güç modülünü içerecek şekilde birleştirilebilir. Bu daha büyük boyutlarda, güç modülü (motor ve jeneratör) ayrı ayrı treylerler üzerinde sahaya getirilir ve tam bir senkronize enerji santrali oluşturmak için büyük kablolar ve bir kontrol kablosu ile birbirine bağlanır . Otomatik başlatma ve şebeke paralel bağlantısı için kontrol panelleri, sabit veya mobil uygulamalar için akustik kanopiler, havalandırma ekipmanı, yakıt besleme sistemleri, egzoz sistemleri vb. dahil olmak üzere özel ihtiyaçları uyarlamak için bir dizi seçenek de mevcuttur.

Dizel jeneratörler sadece acil durum gücü için değildir, aynı zamanda ya yoğun dönemlerde ya da büyük güç jeneratörlerinin kıt olduğu dönemlerde elektrik şebekelerini beslemek gibi ikincil bir işleve de sahip olabilir. Birleşik Krallık'ta bu program ulusal şebeke tarafından yürütülür ve STOR olarak adlandırılır.

Gemiler genellikle dizel jeneratörler kullanır, bu bazen sadece ışıklar, fanlar, vinçler vb. için yardımcı güç sağlamakla kalmaz, aynı zamanda dolaylı olarak ana tahrik için de kullanılır . Elektrik tahrikli jeneratörler, daha fazla yükün taşınmasını sağlamak için uygun bir konuma yerleştirilebilir. Gemiler için elektrikli tahrikler, I. Dünya Savaşı'ndan önce geliştirildi . İkinci Dünya Savaşı sırasında inşa edilen birçok savaş gemisinde elektrikli tahrikler belirtildi, çünkü büyük redüksiyon dişlilerinin üretim kapasitesi, elektrikli ekipman üretim kapasitesine kıyasla yetersizdi. Böyle bir dizel-elektrik düzenlemesi, demiryolu lokomotifleri gibi bazı çok büyük kara taşıtlarında da kullanılır .

Jeneratör boyutu

Elektrik üretim setleri göre seçilir elektrik yükü de tedarik amaçlanan, örneğin elektriksel yükün özellikleri kW , kVA , var , harmonik içeriği , darbe akımları (örneğin, motor başlatma akım) ve lineer olmayan yükler . Beklenen görev (acil durum, ana veya sürekli güç gibi) ve çevresel koşullar ( yükseklik , sıcaklık ve egzoz emisyon düzenlemeleri gibi ) de dikkate alınmalıdır.

Daha büyük jeneratör seti üreticilerinin çoğu, yalnızca saha koşullarını ve bağlı elektrik yükü özelliklerini girerek karmaşık boyutlandırma hesaplamalarını gerçekleştirecek yazılımlar sunar .

Enerji santralleri – elektrik "ada" modu

Bir elektrik şebekesine bağlantısı olmadan çalışan bir veya daha fazla dizel jeneratör, ada modunda çalışıyor olarak adlandırılır . Jeneratörlerin paralel çalıştırılması yedeklilik avantajı sağlar ve kısmi yüklerde daha iyi verim sağlayabilir. Tesis, jeneratör setlerini çevrim içi hale getirmekte ve belirli bir zamanda sistemin taleplerine bağlı olarak devre dışı bırakmaktadır. Yalıtılmış bir topluluğun birincil güç kaynağı için tasarlanan adalı bir elektrik santrali, genellikle, herhangi ikisi gerekli yükü taşıyacak şekilde derecelendirilmiş en az üç dizel jeneratöre sahip olacaktır. 20'ye kadar olan gruplar nadir değildir.

Jeneratörler, senkronizasyon işlemiyle elektriksel olarak birbirine bağlanabilir . Senkronizasyon, jeneratörü sisteme bağlamadan önce voltaj , frekans ve faz eşleştirmesini içerir . Bağlantıdan önce senkronizasyonun yapılmaması, yüksek kısa devre akımına veya jeneratörde veya anahtarlama tertibatında aşınma ve yıpranmaya neden olabilir . Senkronizasyon işlemi, bir otomatik senkronizatör modülü tarafından otomatik olarak veya talimat verilen operatör tarafından manuel olarak yapılabilir. Otomatik senkronizatör , motor regülatörü veya ECM (Motor Kontrol Modülü) aracılığıyla hızı düzenlerken jeneratör ve bara voltajlarından gelen voltaj, frekans ve faz parametrelerini okuyacaktır .

Yük paylaşımı yoluyla yük, paralel çalışan jeneratörler arasında paylaşılabilir. Yük paylaşımı , jeneratördeki frekans tarafından kontrol edilen düşme hızı kontrolü kullanılarak elde edilebilirken, yükü kalan güç kaynaklarına ve güç kaynaklarından kaydırmak için motor yakıt kontrolünü sürekli olarak ayarlar. Bir dizel jeneratör, yanma sistemine yakıt beslemesi artırıldığında daha fazla yük alır, yakıt beslemesi azaltılırsa yük serbest bırakılır.

Ana şebeke şebekelerini desteklemek

Elektrik kesintileri sırasında güç kaynağı olarak iyi bilinen rollerine ek olarak, dizel jeneratör setleri ayrıca dünya çapındaki ana güç şebekelerini iki farklı şekilde rutin olarak destekler:

ızgara desteği

Hastanelerde ve su tesislerinde kullanılanlar gibi acil durum yedek dizel jeneratörleri, ikincil bir işlev olarak ABD'de ve yakın geçmişte Büyük Britanya'da çeşitli nedenlerle zaman zaman ilgili ulusal şebekeleri desteklemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. . Birleşik Krallık'ta Kısa Vadeli İşletme Rezervi olarak bilinen ihaleler oldukça değişken fiyatlar sergilemiştir ve 2012'den itibaren, esas olarak yerinde dizel kullanımını içeren talep taraflı katılım hacmi, ihale fiyatları düştükçe düşmüştür. Azami yükü yaklaşık 60 GW olan Ulusal Şebekeyi desteklemek için zaman zaman 0,5 GWe kadar dizel kullanıldı . Bunlar 200 kW ile 2 MW arasında değişen büyüklüklerdeki setlerdir. Bu genellikle, örneğin, büyük bir konvansiyonel 660 MW'lık tesisin ani kaybı veya mevcut normal eğirme rezervini aşındıran güç talebinde ani beklenmedik bir artış sırasında meydana gelir.

Bu her iki taraf için de faydalıdır - dizeller zaten başka nedenlerle satın alınmıştır; ancak güvenilir olması için tam yük testi yapılması gerekir. Izgara paralelleştirme bunu yapmanın uygun bir yoludur. Bu çalışma yöntemi, normal olarak, jeneratörlerin çalışmasını ve sistem operatörü ile etkileşimi yöneten bir üçüncü taraf toplayıcı tarafından üstlenilir.

Bu dizel motorlar, bazı durumlarda, sahada herhangi bir etki yaratmadan (ofis veya fabrikanın kapatılması gerekmez) iki dakika kadar kısa bir sürede paralel olarak çalışır duruma gelebilir. Bu, soğuktan 12 saat sürebilen bir baz yük güç istasyonundan ve birkaç dakika sürebilen bir gaz türbininden daha hızlıdır. Dizel yakıt açısından çok pahalı olmakla birlikte, bu görevde yılda sadece birkaç yüz saat kullanılmaktadır ve bulunabilirlikleri, baz yük istasyonunun sürekli olarak kısmi yükte verimsiz çalışması ihtiyacını önleyebilir. Kullanılan dizel yakıt, zaten testte kullanılacak olan yakıttır.

Büyük Britanya'da, Ulusal Şebeke, beklenen en yüksek ulusal talep zamanlarında yılda yaklaşık 10 ila 40 saat boyunca kendi kendine sevk edilen yedek dizeller yoluyla yaklaşık 2 GW müşteri talebi azalmasına güvenebilir. National Grid bu dizelleri kontrol etmez - bunlar müşteri tarafından, ulusal talebin en yüksek olduğu üç yarım saatte yalnızca her sitenin tüketimi üzerinden alınan sistemin "üçlü" iletim ağı kullanımı (TNUoS) ücretlerinden kaçınmak için çalıştırılır. Üç yarım saatlik en yüksek ulusal talebin ("üçlü" dönemler) ne zaman olacağı önceden bilinmez, bu nedenle müşterinin dizellerini yılda üç saatten çok daha fazla yarım saat çalıştırması gerekir.

İngiltere'de güvenilir bir şekilde çalıştırılabilir yedek üretimin toplam kapasitesinin yaklaşık 20 GW olduğu tahmin ediliyor ve bunların neredeyse tamamı dizel motorlarla çalıştırılıyor. Bu, İngiliz sistem zirvesinin yaklaşık %29'una eşdeğerdir, ancak aynı anda yalnızca çok küçük bir kısım üretilecektir. Çoğu fabrika, büyük ofis blokları, hastaneler, süpermarketler ve havaalanları gibi sürekli gücün önemli olduğu çeşitli tesisler içindir. Bu nedenle, çoğu kentsel alanlarda, özellikle şehir ve ticaret merkezlerinde. Santralin yaklaşık %10'unun 1 MW'ı aştığı, yaklaşık %50'sinin 200 kW-1 MW aralığında ve kalan %40'ının 200 kW'ın altında olduğu tahmin edilmektedir. Büyümesine rağmen, yalnızca çok küçük bir oranın düzenli olarak tepe budaması için kullanıldığına inanılıyor, büyük çoğunluğu sadece bekleme üretimi için. Bu paragraftaki bilgiler, hükümet raporunun 6.9 bölümünden alınmıştır: "Dağıtım Ağlarını Desteklemek İçin Gömülü Üretimi Programlamanın Önündeki Engelleri Aşmak"

Rüzgar çiftlikleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından gelen dalgalı çıktıyı dengelemek için İngiltere'de dizel jeneratör bankalarının ("dizel çiftlikleri" olarak bilinir) artan kullanımı yapılmaktadır .

İngiltere'nin Kısa Vadeli İşletme Rezervi'ne benzer bir sistem Fransa'da da faaliyet göstermektedir. EJP olarak bilinir; şebeke stresi zamanlarında, özel tarifeler en az 5 GW dizel jeneratör setlerini kullanıma hazır hale getirebilir. Bu durumda, dizellerin ana işlevi, gücü şebekeye beslemektir.

Elektrik ağı ile senkronize normal çalışma sırasında, güç santralleri yüzde beş düşüş hızı kontrolü ile yönetilir . Bu, tam yük hızının %100 ve yüksüz hızın %105 olduğu anlamına gelir. Bu, ağın avlanma ve enerji santrallerinin kesintiye uğramadan istikrarlı çalışması için gereklidir. Normalde hızdaki değişiklikler küçüktür. Güç çıkışındaki ayarlamalar, santrifüjlü bir regülatör üzerindeki yay basıncını artırarak sarkma eğrisini yavaşça yükselterek yapılır . Genel olarak bu, tüm santraller için temel bir sistem gereksinimidir, çünkü eski ve yeni santraller, dış iletişime bağlı olmaksızın ani frekans değişikliklerine yanıt olarak uyumlu olmalıdır.

Elektrik üretme maliyeti

Tipik işletme maliyetleri

Yakıt tüketimi, dizel santralinin güç uygulamaları için sahip olma ve işletme maliyetinin büyük kısmını oluştururken, yedek jeneratörler için sermaye maliyeti birincil endişe kaynağıdır. Spesifik tüketim değişir, ancak modern bir dizel tesisi, optimuma yakın %65-70 yüklemesinde, litre başına en az 3 kWh (yaklaşık %30 yakıt verimliliği oranı ) üretecektir .

Jeneratör boyutlandırma ve derecelendirme

Değerlendirme

Jeneratörler, beklenen gücü güvenilir ve hasarsız olarak sağlamalıdır ve bu, üreticinin belirli bir jeneratör seti modeline bir veya daha fazla derecelendirme vermesiyle sağlanır. Yedek jeneratör olarak çalıştırılan belirli bir jeneratör modelinin yılda yalnızca birkaç saat çalışması gerekebilir, ancak birincil güç jeneratörü olarak çalıştırılan aynı model sürekli çalışmalıdır. Çalışırken, yedek jeneratör belirli bir - örneğin beklenen kısa çalışma süresi için tolere edilebilen %10 aşırı yük ile çalıştırılabilir. Aynı model jeneratör, bekleme hizmeti için sürekli çalışmaya göre daha yüksek bir dereceye sahip olacaktır. Üreticiler, her bir sete uluslararası kabul görmüş tanımlara dayalı bir derecelendirme verir .

Bu standart derecelendirme tanımları, üreticiler arasında geçerli karşılaştırmalara izin vermek, üreticilerin makinelerini yanlış değerlendirmesini önlemek ve tasarımcılara rehberlik etmek için tasarlanmıştır.

Jeneratör Derecelendirme Tanımları

Bekleme Derecesi , normal güç kesintisi süresince acil durum gücü sağlamak için geçerlidir. Bu derecelendirme için sürekli aşırı yük kapasitesi mevcut değildir. (ISO3046, AS2789, DIN6271 ve BS5514 uyarınca Yakıt Durdurma Gücüne eşdeğerdir). Nominal olarak derecelendirilmiştir.

Tipik uygulama - hastanelerde, ofislerde, fabrikalarda vb. acil durum elektrik santrali. Şebekeye bağlı değil.

Prime (Sınırsız Çalışma Süresi) Derecesi: İnşaat Gücü uygulamaları için kullanılmamalıdır. Sınırsız bir süre için değişen yük ile çıktı mevcuttur. Tipik pik talebi, 12'de maksimum 1 saat için acil kullanım için %10 aşırı yük kapasitesi ile prime oranlı ekW'nin %100'ü. Sınırlı bir süre için %10'luk bir aşırı yük kapasitesi mevcuttur. (ISO8528 uyarınca Prime Gücüne ve ISO3046, AS2789, DIN6271 ve BS5514 uyarınca Aşırı Yük Gücüne eşdeğerdir). Bu derecelendirme, tüm jeneratör seti modelleri için geçerli değildir.

Tipik uygulama - uzak bir madencilik veya şantiye, fuar alanı, festival vb. için jeneratörün tek güç kaynağı olduğu yerler.

Baz Yük (Sürekli) Derecelendirmeye dayalı: Sınırsız saat boyunca tam çıkış derecesine kadar sabit bir yüke sürekli güç sağlamak için geçerlidir. Bu derecelendirme için sürekli aşırı yük kapasitesi mevcut değildir. Derecelendirme için yetkili distribütöre danışın. (ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271 ve BS5514 uyarınca Sürekli Güce eşdeğerdir). Bu derecelendirme, tüm jeneratör seti modelleri için geçerli değildir.

Tipik uygulama - sürekli değişmeyen bir yük çalıştıran veya şebekeye paralel ve izin verilen maksimum seviyede yılda 8.760 saat sürekli besleyen bir jeneratör. Bu, aynı zamanda, yılda yalnızca 200 saat için gerçekleşebilse bile, en üst düzeyde tıraş/ızgara desteği için kullanılan setler için de geçerlidir.

Örnek olarak, belirli bir sette Bekleme Derecesi 1000 kW ise, Prime Güç derecesi 850 kW ve Sürekli Derecelendirme 800 kW olabilir. Ancak bu değerler üreticiye göre değişir ve üreticinin veri sayfasından alınmalıdır.

Çoğu zaman bir sete, veri plakasında damgalanmış üç derecelendirmenin tümü verilebilir, ancak bazen yalnızca bir bekleme derecesi veya yalnızca bir asal derecelendirme olabilir.

boyutlandırma

Ancak tipik olarak, bağlanması gereken maksimum yükün boyutu ve ayar boyutunu belirleyen kabul edilebilir maksimum voltaj düşüşüdür, derecelendirmelerin kendileri değil. Setin motorları başlatması gerekiyorsa, setin normalde ilk önce başlatılan en büyük motorun en az üç katı olması gerekir. Bu, seçilen setin derecelendirmelerine yakın herhangi bir yerde çalışmasının olası olmayacağı anlamına gelir.

Birçok jeneratör grubu üreticisi, herhangi bir belirli yük kombinasyonu için doğru set seçimini sağlayan yazılım programlarına sahiptir. Boyutlandırma, saha koşullarına ve jeneratör setinden güç alacak cihaz, ekipman ve cihazların tipine bağlıdır.

yakıtlar

Dizel yakıt, adını dizel motorlardan alır, tersi geçerli değildir; dizel motorlar basitçe sıkıştırma ateşlemeli motorlardır ve konfigürasyona ve konuma bağlı olarak çeşitli farklı yakıtlarla çalışabilir. Gaz şebekesi bağlantısının mevcut olduğu yerlerde, gaz şebekesi neredeyse tüm elektrik kesintileri sırasında basınçlı kalacağından, genellikle gaz kullanılır. Bu, giriş havasına gaz verilmesi ve ateşleme için az miktarda dizel yakıt kullanılmasıyla gerçekleştirilir. %100 dizel yakıt işletimine geçiş anında gerçekleştirilebilir.

Daha kırsal durumlarda veya düşük yük faktörlü tesisler için ham petrolden elde edilen dizel yakıt yaygın bir yakıttır; daha ağır yağlara göre donma olasılığı daha düşüktür. Dayanıklılık, tank boyutuyla sınırlı olacaktır. Dizel motorlar, doğal gaz, alkoller, benzin, gelen ham petrol damıtma tam spektrum ile çalışabilir odun gazı için akaryakıtlar , oda sıcaklığında domuz yağı gibi daha ucuz kalıntı yakıt dizel yağından ve mümkün kılmak üzere ısıtılmalıdır bir yakıt hattından aşağı akar.

Daha büyük motorlar (yaklaşık 3 MWe'den 30 MWe'ye kadar) bazen arıtma işleminin sonunda elde edilen esasen katran olmak üzere ağır yağlar kullanır. Yakıtın aşırı ısınmasından kaynaklanan yangın risklerini azaltırken, yakıtın akmasını sağlamak için ısıtılmış halde tutmanın biraz daha karmaşık olması, bu yakıtları daha küçük, genellikle insansız, üretim istasyonları için popüler yapmaz.

Diğer olası yakıtlar şunları içerir: biyodizel , düz bitkisel yağ , hayvansal yağlar ve donyağı , gliserin ve kömür-su bulamacı . Bunlar dikkatli kullanılmalıdır: bileşimleri nedeniyle normalde motor ömrü üzerinde zararlı bir etkiye sahiptirler.

Ayrıca bakınız

Referanslar