Дизельные генераторы: история, устройство, классификация и применение

Рудольф Дизель (1858-1913)
немецкий инженер и изобретатель, создатель дизельного двигателя

История дизельных генераторов уходит корнями в начало 20 века, когда немецкий инженер Рудо́льф Кристиа́н Карл Ди́зель впервые опубликовал свои мысли о двигателе с высоким КПД в 1893 году в работе «Теория и конструкция рационального теплового двигателя».

В годы после 1893 года ему удалось построить такой двигатель в лаборатории машиностроительного завода в Аугсбурге ( сегодня MAN ), хотя для этого ему пришлось отклониться от концепции, описанной в его книге, Ди́зель представил миру свою революционную концепцию дизельного двигателя.

В 1897 году Рудольф Ди́зель получил патент на своё изобретение, предложив более эффективную и надежную альтернативу паровым и бензиновым двигателям того времени.

Ранний дизельный двигатель (1902)
Модель DM 8, с выходной мощностью 5,9 кВт (8 л.с.) при 270 об/мин/. Серия MAN DM считается одним из первых коммерчески успешных дизельных двигателей. Он выставлен в Немецком музее в Мюнхене, Германия.

Основная идея концепции Рудольфа Дизеля заключается в создании двигателя внутреннего сгорания, который использует высокое давление и температуру для самовоспламенения топлива, что значительно повышает его эффективность по сравнению с существующими в его время двигателями. Ключевые аспекты идеи:

Сжатие воздуха: В дизельном двигателе воздух сжимается до очень высоких давлений и температур. Это сжатие приводит к увеличению температуры воздуха до уровня, при котором топливо может воспламеняться самопроизвольно.

Самовоспламенение: Вместо использования искры для воспламенения топливной смеси, как это делается в бензиновых двигателях, дизельный двигатель достигает воспламенения топлива за счет высокой температуры сжатого воздуха.

Высокая эффективность: Система сжатия в дизельном двигателе позволяет достигать более высокой термической эффективности и экономии топлива. Высокое сжатие и полное сгорание топлива приводят к более эффективному использованию энергии.

Топливо: Дизельное топливо было выбрано как идеальный вариант для этой концепции из-за своей способности к самовоспламенению при высоких температурах и давлениях, а также его энергоемкости.

Идея Рудольфа Дизеля заключалась в создании двигателя, который бы обеспечивал большую экономичность и мощность по сравнению с существующими в его время двигателями, и смог бы работать на более эффективном топливе.

Три дизель-генератора English Electric 7SRL (1955)
Электростанция Саатени, Занзибар. Национальный архив Великобритании.

Технология дизельных генераторов продолжала развиваться, становясь все более эффективной и надежной. Во время Первой мировой войны дизельные генераторы стали широко использоваться для обеспечения электроэнергией военных объектов и судов, что привело к дальнейшему распространению их применения в различных отраслях промышленности и жизни в целом.

С течением времени дизельные генераторы стали неотъемлемой частью многих отраслей, включая производство, строительство, торговлю, медицину, телекоммуникации и даже бытовое использование. Их надежность, долговечность и способность обеспечивать электроэнергией в условиях отсутствия сети сделали их незаменимым источником энергии в современном мире.

В начале 2010-х годов произошел значительный прорыв в разработке эффективных дизельных двигателей. Крупные производители, такие как Caterpillar и Cummins, представили новые модели, соответствующие стандартам Euro 6, которые существенно снизили выбросы вредных веществ.

Оксидов азота (NOx) на 80%:
Euro 5: 2.0 г/кВт·ч > Euro 6: 0.4 г/кВт·ч

Твёрдых частиц (PM) на 50%:
Euro 5: 0.02 г/кВт·ч > Euro 6: 0.01 г/кВт·ч

Для этого были внедрены новые технологии, такие как:

• • Cистема Common Rail , являющаяся одной из ключевых технологий, обеспечила точный контроль впрыска топлива.

Форсунка дизельного топлива, установленная в двигателе
By Olivier Cleynen - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18713023

Эта технология обеспечивает точное время и количество впрыска топлива в цилиндры двигателя, что способствует более полному сгоранию и снижению выбросов, она создаёт очень высокое давление впрыска (до 2000 бар и выше), что улучшает распыление топлива и его смешивание с воздухом и позволяет реализовать многофазный впрыск топлива, уменьшая шум двигателя и выбросы оксидов азота (NOx).

• • Cелективная каталитическая нейтрализация (SCR) , эта технология использует впрыск раствора мочевины (AdBlue) в выхлопные газы для превращения NOx в безвредный азот и воду

Условная схема химический процесса селективного каталитического восстановления (SCR).
Автор: Maude SEMMOUNE, https://images.app.goo.gl/Hpp3jf5tD4XQ93NbA

• • Фильтры твердых частиц (DPF) , эти фильтры улавливают твердые частицы, предотвращая их выброс в атмосферу. Регулярная регенерация фильтра сжигает накопившуюся сажу.

Фильтры твердых частиц (DPF) на промышленном дизельном генераторе
https://images.app.goo.gl/C52iFx2FLEFZaVoS8

• • Cистема рециркуляции выхлопных газов (EGR) , которая возвращает часть выхлопных газов в цилиндры для снижения температуры сгорания и, соответственно, выбросов NOx.

В 2014 году в свет вышли первые дизельные генераторы, оснащенные системами мониторинга и управления , которые позволяют оперативно реагировать на любые проблемы и неисправности. Это стало возможным благодаря интеграции смарт-технологий и разработке программного обеспечения для удаленного контроля за работой агрегата.

Инверторный дизельгенератор
3500 Вт
Типичная модель портативного дизельного генератора до 5 кВт

В то же время в 2014 году начал активно развиваться рынок инверторных дизельных генераторов. Эти устройства отличаются высокой эффективностью и стабильностью выходного напряжения, что делает их идеальным решением для чувствительной электроники и устройств с малым энергопотреблением.

В 2016 году наметился тренд на использование альтернативных видов топлива в дизельных генераторах. Некоторые компании начали активно экспериментировать с биодизелем и сжиженным природным газом (СПГ), что позволило снизить уровень выбросов и уменьшить зависимость от нефтепродуктов.

В 2018 году произошел прорыв в области топливной экономии. Появились новые системы управления, такие как PowerBoost от Cummins, которые автоматически регулируют мощность и оптимизируют работу двигателя для минимизации расхода топлива.

В последние годы отмечается ряд значимых трендов, оказывающих влияние на развитие отрасли дизельных генераторов. Одним из них является стремительное развитие альтернативных источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. В связи с этим, производители дизельных генераторов активно работают над совершенствованием своих устройств, делая их более эффективными и экологически устойчивыми.

Еще одним важным трендом является интеграция смарт-технологий и цифровых решений в дизельные генераторы. Это включает в себя разработку систем мониторинга и управления, которые позволяют удаленно контролировать работу генераторов, оптимизировать их производительность и предотвращать возможные сбои и поломки. Такие инновации повышают надежность и эффективность работы генераторов, а также снижают затраты на их обслуживание и эксплуатацию.

Одним из ключевых направлений развития является также улучшение экологических характеристик дизельных генераторов. Производители стремятся снизить уровень выбросов вредных веществ и шума, а также сделать свои устройства более энергоэффективными и экологически чистыми. В результате этого появляются новые технологии и инженерные решения, направленные на сокращение вредного воздействия генераторов на окружающую среду.

Дизельный генератор состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых выполняет важную функцию для обеспечения его эффективной работы. Основные компоненты включают:

Двигатель дизельного генератора Perkins Серии 5000
perkins.com

Дизельный двигатель
Преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию. Дизельные двигатели могут быть двухтактными и четырехтактными, в зависимости от конструкции и применения. Они включают поршни, цилиндры, топливные форсунки и систему впрыска.

Альтернатор Mecc Alte ECP34 C до 180 kVA
4 полюса - 50Hz - 3 фазы - 400V, ctype.meccalte.com

Альтернатор
(генератор переменного тока): Преобразует механическую энергию, полученную от двигателя, в электрическую энергию. Основные типы альтернаторов включают синхронные и асинхронные генераторы. Синхронные генераторы обеспечивают стабильное напряжение и частоту, тогда как асинхронные генераторы более просты и дешевы в производстве.

Зарядное устройство DATAKOM (12В, 10А) с дисплеем
DATAKOM SMPS-1210-D datakom.com.tr

Система зарядки аккумулятора
Поддерживает заряд аккумулятора, который используется для запуска генератора. Включает зарядное устройство и контроллер, обеспечивающие поддержание оптимального уровня заряда аккумулятора.

Стартер дизельного генератора Cummins Onan
Стартер, 191-2204, 191-2216

Стартер
Используется для запуска двигателя. Может быть электрическим, пневматическим или гидравлическим. Электрические стартеры наиболее распространены и удобны в эксплуатации, тогда как пневматические и гидравлические стартеры применяются в условиях, где требуется высокая надежность и мощность.

Топливный фильтр дизельного генератора Kohler с уплотнительным кольцом
Kohler fuel filter ED0021753180-S engines.kohlerenergy.com

Система топливоподачи
Состоит из топливного бака, насоса, фильтров и топливопроводов, которые обеспечивают подачу топлива в двигатель. Эта система должна быть надежной и защищенной от загрязнений, чтобы предотвратить засоры и обеспечить стабильную подачу топлива.

Воздушный фильтр двигателя Perkins, модель 1104C-44TAG2
Совместим с моделями серии 1100: 1104C-44TA, 1104C-E44TA, 1104D-44TA

Воздушный фильтр
Фильтрует воздух, поступающий в двигатель, чтобы предотвратить попадание пыли и других загрязнений. Это важно для предотвращения износа и повреждений внутренних компонентов двигателя.

Система смазки
Обеспечивает смазку движущихся частей двигателя, уменьшая трение и износ, а также охлаждая детали двигателя. Система включает масляный насос, фильтры и каналы для подачи масла, что продлевает срок службы двигателя и поддерживает его эффективность.

Упрощенная схема системы смазки дизельного двигателя
1 - масляный поддон 2 - масляный насос 3, 7, 15 - редукционный, радиаторный и сливной клапаны 4 - масломерный щуп 5 - промежуточная шестерня 6 - маслоочиститель (сепаратор) 8 - масляный радиатор 9 - сигнализатор аварийного давления масла 10 - манометр 11 - турбокомпрессор 12 - втулка турбокомпрессора 13 - ось коромысел 14, 19 - распределительный вал 16 - маслозаливая горловина 17 - главный масляный канал 18 - полость шатунной шейки
➠ - контур движения масла
Изображение с сайта: sparklogic.ru/cxema3/post/shema-smazki-dvigatelya

Автоматический регулятор напряжения DATAKOM, AVR R150
Совместим с моделями серии TAL

Автоматический регулятор напряжения (AVR)
Регулирует выходное напряжение генератора, поддерживая его стабильность. AVR корректирует напряжение в реальном времени, чтобы компенсировать изменения нагрузки и предотвратить колебания напряжения. Это особенно важно для защиты подключенного оборудования и обеспечения его стабильной работы.

Принципиальная схема системы жидкостного охлаждения дизельной электростанции
Мощностью 400 кВт в исполнении на раме

Система охлаждения
Предотвращает перегрев двигателя, поддерживая его в оптимальном температурном диапазоне. Системы охлаждения могут быть воздушными или жидкостными (водяными), включая радиатор, насос и теплообменники.

Диаграмма системы выхлопа дизельного генератора в помещении
Источник изображения: elvissharing.blogspot.com/2020/04/el-ac-genset.html

Система выхлопа
Удаляет отработавшие газы из двигателя и снижает уровень шума. Включает глушитель и трубы выхлопа, которые могут быть дополнительно оснащены фильтрами для снижения выбросов.

Панель управления генератором SmartGen HGM6110U
Интерфейс управления доступен на 4 языках: русский, испанский, английский и китайский; дисплей ЖК (разрешение 132х64) с подсветкой; дисплей покрыт слоем акрила от повреждений и царапин; кнопочное управление; силикагелиевая панель клавиш отлично работают при низких и высоких температурах; возможность дистанционного управления по протоколу Modbus

Контрольная панель Управляет работой генератора, включая запуск, остановку и мониторинг его состояния. Панель содержит различные датчики, индикаторы и элементы управления, такие как кнопки и переключатели, а также дисплей для отображения текущего состояния и параметров работы генератора.

Помимо основных компонентов, дизель-генераторы могут включать дополнительные устройства, которые улучшают их производительность, надежность и безопасность. Эти компоненты обеспечивают более точный контроль, автоматизацию и защиту генератора и подключенного оборудования.

• • Система автоматического ввода резерва (АВР): Эта система автоматически включает генератор в случае отключения основного источника электроэнергии. АВР обеспечивает бесперебойное электроснабжение, что особенно важно для критически важных объектов, таких как больницы, дата-центры и промышленные предприятия. Система включает контроллеры, реле и автоматические переключатели.
• • Система управления двигателем (ECU): Электронный блок управления двигателем регулирует работу двигателя, оптимизируя его производительность и топливную эффективность. ECU контролирует параметры двигателя, такие как впрыск топлива, турбонаддув и обороты, обеспечивая его эффективную и безопасную работу.
• • Виброгасители: Используются для уменьшения вибрации, передающейся от работающего двигателя на окружающую структуру. Виброгасители продлевают срок службы генератора и обеспечивают более комфортные условия работы для персонала. Они могут быть выполнены в виде резиновых подушек, пружинных амортизаторов или комбинированных систем.
• • Система предпускового подогрева: Обеспечивает легкий запуск двигателя в холодных условиях. Система включает подогреватели топлива, охлаждающей жидкости и масла, которые поддерживают оптимальную температуру компонентов двигателя перед его запуском.
• • Система удаления конденсата: Удаляет накопившийся конденсат из топливного бака и выхлопной системы. Это предотвращает коррозию и повреждение компонентов, поддерживая надежную работу генератора.
• • Мониторинг и телеметрия: Системы удаленного мониторинга и управления позволяют отслеживать состояние и параметры работы генератора в реальном времени через интернет или локальную сеть. Это включает мониторинг температуры, давления, уровня топлива, выходного напряжения и других критически важных параметров. Такие системы обеспечивают оперативное реагирование на возникающие проблемы и могут предупредить об обслуживании заранее.
• • Защитные кожухи и контейнеры: Используются для защиты генератора от неблагоприятных погодных условий, пыли и механических повреждений. Защитные кожухи могут быть выполнены из металла или других прочных материалов и часто снабжаются звукоизоляцией для снижения уровня шума.
• • Системы сигнализации и оповещения: Включают звуковые и визуальные сигналы, которые предупреждают оператора о возникновении неисправностей или отклонений от нормальных рабочих параметров. Это могут быть индикаторы перегрева, низкого уровня масла, высокой температуры выхлопа и другие.
• • Устройства синхронизации и параллельной работы: Позволяют использовать несколько генераторов одновременно для увеличения общей мощности и обеспечения резервирования. Эти устройства синхронизируют работу генераторов, поддерживая стабильное напряжение и частоту, и позволяют распределять нагрузку между ними.

Дизельный двигатель сжигает дизельное топливо, производя механическую энергию в форме вращательного движения коленчатого вала, которая передается на генератор переменного тока через муфту соединяющую коленчатый вал двигателя с ротором генератора. Генератор преобразует эту энергию в электрический ток по принципу основанному на законе электромагнитной индукции, который затем может использоваться для питания различных устройств и систем. Основные этапы этого процесса включают:

Эти процессы происходят в непрерывном цикле, обеспечивая стабильное производство электрической энергии.

Дизель-генераторные установки (ДГУ) широко применяются в различных отраслях благодаря своей надежности, эффективности и способности обеспечивать автономное электроснабжение. Они варьируются по мощности от малых (до 100 кВт), которые используются для резервного питания частных домов и небольших предприятий, до средних (100-1000 кВт) и крупных (свыше 1000 кВт), применяемых на производственных предприятиях, крупных заводах и инфраструктурных объектах. Основные сферы применения ДГУ включают промышленность, строительство, медицину, коммерческие объекты, транспорт и логистику. В промышленности и строительстве ДГУ обеспечивают бесперебойную работу производственных линий и строительного оборудования, в медицине – надежное функционирование медицинского оборудования и систем жизнеобеспечения, а в коммерческом секторе – резервное питание для офисных зданий, торговых центров и гостиниц.

Цели использования дизель-генераторов разнообразны: они могут служить резервным источником питания для предотвращения убытков и сбоев при отключении основной сети, или использоваться как основной источник электроэнергии в местах, где отсутствует доступ к центральным электросетям. Это особенно актуально для удаленных и временных объектов, таких как строительные площадки или мобильные медицинские клиники. ДГУ также применяются в транспортных средствах, таких как поезда и суда, обеспечивая автономное питание в пути. В зависимости от условий эксплуатации, дизель-генераторы могут быть открытыми, закрытыми (в кожухе), контейнерными и портативными. Открытые ДГУ подходят для помещений с хорошей вентиляцией и защитой от осадков, закрытые – устойчивы к погодным условиям и шуму, контейнерные – обеспечивают дополнительную защиту и удобство транспортировки, а портативные – компактны и легки, идеально подходящие для временного использования на открытом воздухе.

Генераторы можно комбинировать в секции для создания небольших электростанций, каждая из которых может включать от одного до двадцати блоков. Эти секции могут быть объединены для создания электростанции, состоящей из сотен генераторов образуя единую систему.

Параллельная работа четырех дизельных генераторов Cummins 250 кВт в торговом центре
Параллельная работа четырех дизельных генераторов Cummins 250 кВт в торговом центре. Общая нагрузка при параллельной работе генераторов распределяется пропорционально их номинальным мощностям.

Дизельные генераторы могут использоваться для отдачи электроэнергии в сеть. Реализацией электроэнергии на розничных рынках могут воспользоваться как частные домовладельцы по закону о микрогенерации, так и промышленные предприятия.

На судах дизельные генераторы широко применяются для обеспечения вспомогательной энергией для освещения, подъёмного оборудования, вентиляторов и других систем. Дизель-электрические установки также нашли свое применение в крупных наземных транспортных средствах, таких как железнодорожные локомотивы.

В последние годы значительное внимание уделяется развитию инверторных дизельных генераторов. Эти устройства отличаются высокой эффективностью и стабильностью выходного напряжения, что делает их идеальным решением для чувствительной электроники и устройств с малым энергопотреблением. Инверторные генераторы становятся все более популярными благодаря своим преимуществам в точности и стабильности электроэнергии, которую они вырабатывают.

Дизель-генераторы могут быть классифицированы по назначению как:

• • Основной источник питания: используются в местах, где отсутствует подключение к центральной электросети
• • Резервный источник питания: обеспечивают электроэнергией в случае аварийного отключения основной сети.
• • Пиковый источник питания: покрывают кратковременные перегрузки основной сети.
  Например в промышленности дизель-генераторы могут включатся в периоды максимальных нагрузок на сеть, чтобы избежать перегрузок и сбоев в производстве.

Дизель-генераторная установка на раме для резервного питания в деловом центре
Исполнение на раме, мощность 1000 кВА / 800 кВт, Двигатель BAUDOUIN 12M26G1000/5, Альтернатор MECC ALTE ECO43-1M/4, Панель управления Datakom SMART 500-MK2

Открытого исполнения
Имеют открытую раму и все компоненты видимы. Применяются в специальных помещениях с хорошей вентиляцией и защитой от погодных условий. Легки в обслуживании и ремонте.

В примере мощная система резервного электроснабжения для делового центра на базе дизельгенератора 800 кВт. Где поддержание электропитания здания имеет важное значение с точки зрения безопасности. Интеллектуальная система управления позволяет синхронизировать сеть, что означает, что переключение с питания от сети на питание от генератора будет мгновенным в случае незапланированного отключения.

Дизельный генератор Cummins в шумозащитном кожухе на заправке
Модель С150 В5 2013, Панель управления PCC 1301, Мощность 109 кВт, Уровень шума Lwa 99 dB

В шумозащитном кожухе
Обеспечены звукоизолирующим кожухом для снижения уровня шума. Подходят для установки на открытом воздухе и вблизи жилых зон. Защищены от погодных условий.

На фотографии в примере дизельный генератор Cummins мощностью 109 кВт в кожухе на заправочной станции Neste установлен для случаев отключения основного электроснабжения, тогда он обеспечивает непрерывную работу заправочной станции, включая работу насосов, кассовых аппаратов, освещения и систем безопасности.

Система резервного питания ЦОД на базе дизельных генераторов в контейнере
2 шт FG Wilson, Модель P2500-3, Двигатель Perkins 4016-61TRG3, Альтернатор Leroy Somer LL9324P, Панель управления Deep sea DSE7410
4шт HITEC, Новейшая линейка динамических роторных ИБП-систем на базе контейнерных дизельных генераторов DRUPS Hitec Power Protection 1600 кВа

Контейнерные
Часто размещаются в морских или специальных контейнерах для максимальной защиты и удобства транспортировки. Имеют улучшенную звукоизоляцию и защиту от внешних воздействий. Подходят для использования в экстремальных климатических условиях.

На картинке: Система резервного питания датацентра МТС на базе дизельных генераторов в контейнере FG Wilson и HITEC суммарной мощностью 9 мВт.
Два FG Wilson по 2000 кВт - поддерживают работу всех инженерных систем датацентра (кондиционеры, холодильные машины, циркуляционные насосы и другое). Включение огрганизовано каскадно, при пропадании питания на основной сети включается одна из установок, если она не запустилась включается вторая.

Четыре HITEC PowerPro по 1250 кВт - для вычислительного клиентского оборудования. Особенностью конструкции которых является кинетический модуль поддерживающий постоянное наличие оборотов на валу ротора генераторов при выключенном дизельном двигателе, так обеспечивается отсутствие задержки при переключении питания с основной городской сети на питание от генератооров в случае отключений.

Для каждого генератора установлены баки на 1000 литров топлива с ситемой автоматической дозаправки из 3 подземных топливохранилищ общим объёмом 180 м3.

Мобильный дизельный генератор на шасси Atlas Copco
Модель QES 30 TS5 2020, Панель управления Deep Sea, Мощность 20 кВт, Уровень шума Lwa 88 dB

Мобильные электростанции
Устанавливаются на прицепах или имеют собственное шасси или полозья для легкой транспортировки. Используются в мобильных и временных объектах, таких как строительные площадки, дорожные работы или выездные мероприятия. Быстро транспортируются и подключаются.

На картинке: генератор Atlas Copco QES 30 TS5 на 20 кВт взятый в аренду на время ремонтных работ для обеспечения электричеством придорожного магазина. QES это мобильные генераторы с высокой мощностью, многовольтные, шумопоглощающие. Он оснащен четырехцилиндровым дизельным двигателем Isuzu Tier 4 Final с жидкостным охлаждением. Доступен в виде салазок с карманами для вилочного погрузчика или на одноосном прицепе. Генератор переменного тока для тяжелых условий эксплуатации с системой возбуждения AREP и защитой морского класса. Контроллер DeepSea.

Портативный генератор Атлас Копко QEP 3
Номинальная мощность 2 кВт, Время непрерывной работы 9,4 ч, однофазный, Напряжение 230 В, двигатель Honda GX160, Вес 42 кг, Уровень шума 96 dB

Портативные генераторы
Портативные генераторы являются компактными и легко транспортируемыми устройствами, которые обеспечивают временное электроснабжение. Они часто используются для аварийного питания в домах, на кемпингах, в загородных домах и для питания электроинструментов на строительных площадках. Портативные генераторы просты в эксплуатации, обычно работают на бензине или дизельном топливе и оснащены встроенными розетками для подключения приборов и оборудования. Эти генераторы могут быстро обеспечивать электроэнергией в случае перебоев или отсутствия стационарного электроснабжения.

Генератор на картинке: серии портативных генераторы «Атлас Копко» QEP, они предназначены для ежедневной интенсивной эксплуатации. Это надёжные генераторы, готовые работать на протяжении долгого времени даже в самых тяжёлых условиях. Простое управление, система защиты и превосходное качество конструкции – идеальное сочетание, которое высоко оценят профессионалы из сферы строительства, будь то эксплуатация на стройплощадке или транспортировка для выполнения удалённых работ.

• • Однофазные 220 В: Применяются для бытовых нужд и небольших предприятий. Подходят для питания бытовой техники и оборудования, работающего на однофазном токе.
• • Трёхфазные 380 В: Используются в крупных частных резиденциях, на производственных предприятиях, медицинских и образовательных учреждениях, на строительных площадках и в горнодобывающей промышленности. Обеспечивают питание для мощного оборудования и машин, требующих трехфазного питания.

• • Синхронный генератор переменного тока: Обеспечивает стабильное напряжение и частоту. Подходит для чувствительного оборудования, требующего высококачественного электроснабжения. Широко используется в промышленности и на объектах с критически важными системами. Пример: В дата-центре установлен синхронный генератор, обеспечивающий стабильное питание серверного оборудования, требующего высокой точности напряжения и частоты. Также будет актуальным для медицинского и лабораторного оборудования.
• • Асинхронный генератор переменного тока: Менее сложен и дешевле в производстве. Используется для питания оборудования, не требующего высокой стабильности напряжения и частоты. Применяется в бытовых и малых коммерческих установках.

Специализированные дизель-генераторы, оснащенные сварочным оборудованием либо обеспечивающие питание и работу сварочных аппаратов в полевых условиях и на строительных площадках. Могут использоваться как для основных сварочных работ, так и для вспомогательных целей, обеспечивая независимость от стационарных источников питания.

• • Надежность: Дизель генераторы известны своей долговечностью и надежностью. Так, как построены на основе простой и прочной конструкции - дизельного двигателя, что позволяет им выдерживать высокие нагрузки и долгие рабочие циклы.
• • Экономичность: Низкая стоимость эксплуатации по сравнению с другими типами генераторов. Дизельное топливо обычно дешевле и обладает более высокой энергетической плотностью по сравнению с бензином или природным газом. Это позволяет дизель-генераторам работать дольше на одном баке топлива, снижая затраты на его покупку и транспортировку.
• • Высокая мощность: Способны обеспечивать значительные нагрузки, что делает их идеальными для промышленных и коммерческих целей. Дизельные двигатели способны вырабатывать большое количество энергии и устойчивы к перегрузкам, что делает их подходящими для обеспечения мощных промышленных установок, крупных зданий и объектов с высокими требованиями к электроснабжению.
• • Долговечность: Дизельные двигатели долговечны и могут работать продолжительное время при надлежащем обслуживании. При регулярном техническом обслуживании, которое включает замену масла, фильтров и других расходных материалов, дизельные двигатели могут работать десятилетиями, обеспечивая бесперебойное электроснабжение в течение всего срока службы.

• • Шум и вибрация: Дизельные генераторы могут быть шумными и вызывать вибрации. Работа дизельного двигателя сопровождается взрывом топлива внутри цилиндров, что создает значительные уровни шума и вибраций. Это требует установки специальных шумопоглощающих кожухов или контейнеров для снижения шума до приемлемого уровня, особенно в жилых или коммерческих зонах.
• • Выбросы: Производят выхлопные газы, что может быть проблемой для окружающей среды. Дизельные двигатели выбрасывают в атмосферу углекислый газ (CO2), окислы азота (NOx) и твердые частицы, что может негативно сказаться на качестве воздуха и здоровье людей. Это делает их менее экологичными по сравнению с альтернативными источниками энергии, такими как солнечные или ветряные генераторы.
• • Размер и вес: Обычно тяжелее и крупнее других типов генераторов, что может ограничивать их мобильность. Дизельные двигатели и генераторы имеют более сложную конструкцию и изготавливаются из тяжелых материалов, что увеличивает их вес и размеры. Это делает их менее удобными для транспортировки и установки в ограниченных пространствах, особенно по сравнению с бензиновыми или портативными генераторами.
• • Стоимость: Дизельные генераторы обычно дороже в приобретении и обслуживании по сравнению с бензиновыми. Хотя они часто более эффективны и долговечны, начальная стоимость покупки и установки дизельного генератора может быть значительно выше. Это может стать существенным фактором для тех, кто ищет более экономичные решения для резервного питания.

Дизельный генератор 15 кВт используется как основной источник электроэнергии в частном доме
Производитель TSS, Модель АД-15С-Т400 Номинальная мощность 15 кВт, запуск электростартером, трёхфазный, Напряжение 230/400 В, двигатель BAUDOUIN 4M06G20/5, Время автономной работы при 75% мощности 22.5 ч, Уровень шума 90 dB, Панель управления Lovato RGK600 язык русский

 

В быту

 

Дизельные электрогенераторы используются для резервного питания в частных домах, особенно в районах с нестабильным электроснабжением.

Например, в загородном доме, где частые отключения электроэнергии становятся проблемой, устанавливается дизельный генератор. Во время перебоев с электроснабжением электрогенератор автоматически включается, обеспечивая питание для освещения, холодильника, отопительной системы и других критически важных бытовых приборов. Это позволяет жителям продолжать комфортную жизнь даже при длительных отключениях электричества.

Дизельные генераторы обюеспечивают бесперебойное электроснабжение делового центра
Производитель Cummins, Модель C200D5e, Номинальная мощность 150 кВт, запуск электростартером, Трёхфазное напряжение 230/400 В, двигатель Cummins QSB7-G5, Альтернатор Stamford UCI274H, Панель управления Cummins Power Command Control PCC 1.2, язык интерфейса английский

 

В коммерческих и промышленных условиях

 

Используются для обеспечения резервного питания в бизнес-центрах, на производственных предприятиях и других критически важных объектах.

Сценарий использования в бизнес-центре: В крупном офисном здании дизельный электрогенератор обеспечивает резервное питание для серверных комнат, лифтов, систем безопасности и освещения. Это позволяет избежать простоев в работе и защитить важные данные и оборудование от возможных повреждений при внезапных отключениях электричества.

Дизельный генератор в контейнерном исполнении на 250 кВт используется для освещения при добыче полезных ископаемых

Сценарий использования на производственном предприятии: На заводе дизельный генератор используется для обеспечения непрерывной работы производственных линий и оборудования. В случае отключения основной сети, генератор моментально включается, предотвращая простои, убытки и аварийные ситуации, связанные с остановкой производства.

Резервный генератор медицинской организации

 

В общественных учреждениях

 

Применяются для обеспечения бесперебойного электроснабжения в школах, больницах, муниципальных зданиях и других общественных местах.

Сценарий использования в школе: В учебном заведении дизельный генератор используется для поддержания работы освещения, компьютерных классов и систем отопления. Это позволяет продолжать образовательный процесс и обеспечивает комфортные условия для студентов и преподавателей в случае отключения электроэнергии.

Сценарий использования в муниципальном здании: В городском административном здании дизельный генератор обеспечивает питание для офисов, серверов, систем коммуникации и безопасности. Это позволяет городским службам продолжать работу и предоставлять услуги населению даже при аварийных ситуациях с электроснабжением.

Сценарий использования в больнице: В общественной больнице дизельный генератор поддерживает работу всех критически важных систем, включая операционные и отделения интенсивной терапии, что особенно важно для оказания неотложной медицинской помощи.

 

Примерная стоимость производства электроэнергии дизельной электростанцией составляет от 15 до 40 рублей за киловатт-час (кВт·ч), в зависимости от мощности генераторной установки, местных условий и цен на топливо.

Потребление топлива составляет основную часть затрат на владение и эксплуатацию дизельных электростанций работающих в качестве основного источника электричества, тогда как обслуживание является основной статьёй для резервных генераторов. Удельное потребление топлива варьируется, но современная дизельная генераторная установка при оптимальной нагрузке (65-70%) будет генерировать не менее 3 кВт/ч на литр (коэффициент эффективности использования топлива около 30%).

Потребление топлива составляет основную часть затрат на владение и эксплуатацию дизельных электростанций работающих в качестве основного источника электричества, тогда как обслуживание является основной статьёй для резервных генераторов. Удельное потребление топлива варьируется, но современная дизельная генераторная установка при оптимальной нагрузке (65-70%) будет генерировать не менее 3 кВт/ч на литр (коэффициент эффективности использования топлива около 30%).

Эти факторы формируют типичные эксплуатационные расходы дизельных электростанций, делая их использование экономически оправданным только в определенных условиях и для конкретных целей.

Обозначения:

• • Затраты на топливо: Стоимость дизельного топлива, потребленного за определенный период.
• • Затраты на обслуживание и ремонт: Суммарные расходы на регулярное техническое обслуживание и ремонт за тот же период.
• • Амортизация: Годовая стоимость амортизации генератора, рассчитанная исходя из его стоимости и срока службы.
• • Прочие расходы: Включают транспортные расходы, оплату труда операторов и другие сопутствующие затраты.
• • Произведенная электроэнергия (кВт·ч): Общее количество электроэнергии, произведенной за рассматриваемый период.

Пример расчёта

1. 1. Затраты на топливо:

• Потребление топлива: 0.25 л/кВт·ч • Стоимость топлива: 50 руб/л • КПД генератора: 35% (0.35)

0.25 л/кВт·ч × 50 руб/л 0.35 ≈ 35.71 руб/кВт·ч

 

2. 2. Затраты на обслуживание и ремонт: 2 руб/кВт·ч
3. 3. Амортизация: 1 руб/кВт·ч
4. 4. Прочие расходы: 1 руб/кВт·ч

Итоговая формула расчёта Стоимости производства электроэнергии (руб/кВт·ч):

Эта формула позволяет получить приблизительную стоимость производства электроэнергии дизельной электростанцией в рублях за киловатт-час.

Ниже приведены ключевые технические характеристики дизельных генераторов.

• Мощность: Измеряется в киловаттах (кВт) или киловольт-амперах (кВА). Диапазон: от 5 кВт (для небольших домов) до 3000 кВт (для промышленных объектов).


• Расход топлива: Количество дизельного топлива, потребляемого за час работы при номинальной нагрузке. Диапазон: от 1-2 литров в час (для маломощных моделей) до 200-300 литров в час (для мощных промышленных генераторов).


• Ёмкость топливного бака: Объём бака для дизельного топлива. Диапазон: от 10 литров (для портативных моделей) до 1000 литров и более (для стационарных промышленных генераторов).


• Уровень шума: Измеряется в децибелах (дБ). Диапазон: от 60 дБ (для бесшумных моделей) до 100 дБ и более (для мощных моделей без шумоизоляции).


• Время автономной работы: Время, в течение которого генератор может работать без дозаправки. Диапазон: от 8-10 часов (для небольших генераторов) до 24-48 часов и более (для генераторов с большими баками).


• Система запуска: Ручной старт: осуществляется с помощью троса. Электрический старт: запускается с ключа или кнопки. Автоматический старт: включается при падении напряжения в сети.


• Размеры и вес: Портативные модели: вес от 50 кг, размеры около 60x50x50 см. Стационарные модели: вес до нескольких тонн, размеры до нескольких метров в длину и ширину.


• Система охлаждения: Воздушное охлаждение: используется для маломощных и средних генераторов. Жидкостное охлаждение: применяется для мощных промышленных генераторов.


• Тип альтернатора: Синхронный: обеспечивает стабильную и качественную выработку тока. Асинхронный: используется для простых задач и устройств с менее требовательными параметрами.


• Надежность и долговечность: Срок службы генераторов варьируется от 5 до 20 лет и более, в зависимости от производителя и условий эксплуатации.


• Гарантия и обслуживание: Гарантийные сроки обычно составляют от 1 до 5 лет. Обслуживание включает наличие запчастей и техподдержки у авторизованных сервисных центров.

При выборе дизельного генератора важно учитывать следующие факторы:

Определения

Производитель дизельных генераторов — это компания, занимающаяся изготовлением и сборкой генераторных установок, включая основные компоненты, такие как двигатель, генератор, системы охлаждения, управления и другие.

Функции и особенности: Производитель контролирует весь производственный процесс от начала до конца, включая разработку конструкции, выбор и интеграцию компонентов, сборку, тестирование и сертификацию продукции. Осуществляет контроль качества на всех этапах производства, что обеспечивает надежность и соответствие продукции стандартам безопасности и нормативным требованиям.

Бренд дизельных генераторов — это торговая марка или название, под которым выпускаются и распространяются генераторные установки. Бренд может принадлежать самому производителю или быть лицензированным для использования другой компанией.

Функции и особенности: Бренд олицетворяет имидж и репутацию продукции на рынке. Это может включать качество продукции, обслуживание клиентов, гарантийные обязательства и инновационные решения.
Бренд может влиять на восприятие потребителей о продукции и способствовать узнаваемости на рынке, что важно для продвижения и конкуренции среди других производителей.

Сравнение

Производитель фокусируется на техническом процессе создания генераторов, начиная с проектирования и заканчивая сертификацией, контролируя каждый аспект производства.

Бренд отражает восприятие потребителей о продукции и может варьироваться в зависимости от качества продукции, уровня обслуживания и других факторов, не всегда прямо связанных с производственным процессом.

Особенности деятельности крупных и небольших компаний

Производство генераторов включает ряд ключевых этапов, от проектирования до выпуска готовой продукции на рынок. Крупные и небольшие компании могут значительно отличаться по своим производственным возможностям, подходам к качеству и использованию компонентов.

Отличия в подходе к производству дизельных генераторов компаний разного уровня:

На рынке представлено множество брендов, топ-10 ключевых игроков на текущий момент выглядит так:

Caterpillar Inc.

• История и специализация: Caterpillar, основанная в 1925 году в США, изначально специализировалась на производстве строительной и горной техники. С течением времени компания расширила свой ассортимент до включения дизельных генераторов, предлагая высококачественные и надежные модели для различных условий эксплуатации.
• Технологии и инновации: Caterpillar известен своими передовыми технологиями в области двигателей и систем управления, включая автоматические системы переключения и мониторинга.

Cummins Inc.

• История и специализация: Cummins была основана в 1919 году в США и стала одним из ведущих производителей дизельных и газовых двигателей, включая генераторные установки.
• Технологические решения: Cummins славится своей инженерной высокотехнологичностью, предлагая продукцию с высокой эффективностью, надежностью и низкими эксплуатационными затратами.

Kohler Co.

• История и специализация: Компания Kohler была основана в 1873 году в США и начала свою деятельность с производства сантехнических изделий. С течением времени она расширила свой бизнес до включения генераторных установок.
• Инновации: Kohler известен своими инновационными решениями в области автоматического управления и экономии топлива, а также стабильностью работы в различных климатических условиях.

Perkins Engines (входит в Caterpillar)

• История и специализация: Perkins была основана в 1932 году в Великобритании и является одним из старейших производителей дизельных двигателей для различных применений, включая генераторы.
• Глобальная популярность: Продукция Perkins широко используется в различных отраслях благодаря своей надежности и экономичности.

FG Wilson (входит в Caterpillar)

• История и специализация: FG Wilson была основана в 1966 году в Северной Ирландии и стала частью Caterpillar в 1999 году. Она специализируется на производстве дизельных генераторов различной мощности.
• Качество и надежность: FG Wilson известен своими высокими стандартами качества и долговечности, обеспечивая энергетические решения для различных клиентов по всему миру.

Yanmar Co., Ltd.

• История и специализация: Yanmar — японская компания, известная своими дизельными двигателями и генераторами. Основана в 1912 году и является одним из ведущих производителей техники малой и средней мощности.
• Технологические достижения: Yanmar разрабатывает компактные и эффективные генераторы, ориентированные на различные применения, от бытовых до промышленных.

Himoinsa a Yanmar company

• История и специализация: Himoinsa — испанская компания, специализирующаяся на производстве генераторных установок с мощностью от нескольких киловатт до нескольких мегаватт.
• Глобальное присутствие: Himoinsa широко представлена на международном рынке и известна своим качеством и надежностью.

Shanghai Diesel Engine Co., Ltd. ( SDEC )

• История и специализация: SDEC — китайская компания, специализирующаяся на производстве дизельных двигателей и генераторов для различных отраслей.
• Развитие технологий: SDEC активно развивает новые технологии и производственные процессы, чтобы соответствовать мировым стандартам качества и надежности.

Weichai Holding Group

• История и специализация: Weichai — ещё один крупный китайский производитель дизельных двигателей и генераторных установок, имеющий богатый опыт и широкий ассортимент продукции.
• Инновации и разработки: Weichai инвестирует в исследования и разработки, стремясь предложить рынку передовые технологии и экономически эффективные решения.

Правильная установка или по другому монтаж дизельного генератора является ключевым аспектом для его долгосрочной и безотказной работы.

Выбор подходящего места для установки дизельного генератора является первоочередной задачей, где важно учитывать следующие критерии:

1. 1.    Доступность и удобство обслуживания - Место должно быть легко доступным для технического обслуживания и регулярной проверки состояния генератора.
2. 2.    Безопасность и вентиляция - Обеспечение хорошей вентиляции для охлаждения генератора и предотвращения перегрева, а также защита от погодных условий.
3. 3.    Шум и вибрация - Расположение на достаточном расстоянии от жилых зон для минимизации шума и вибраций.

Организация места для установки дизельного генератора включает выбор места, требования к помещению или площадке, вентиляцию, шумопоглощение и меры безопасности. Выбор места установки:

Внутри помещения
Генератор можно разместить внутри здания в отдельном помещении.

На улице
Для установки на открытом воздухе необходимо защитить генератор от погодных условий.

Требования к помещению или площадке:

Площадь: Должна быть достаточной для обслуживания и ремонта генератора.

Основание: Генератор должен быть установлен на прочном, ровном и виброустойчивом основании.

Защита от влаги: В помещении не должно быть высокой влажности, а на улице требуется водонепроницаемый кожух.

Вентиляция: Приток воздуха необходим для охлаждения двигателя. Должна быть предусмотрена система для отвода выхлопных газов наружу.

Шумопоглощение: Шумозащитный кожух: Установка генератора в звукоизолирующем кожухе. Дополнительные меры: Внутренние стены помещения могут быть покрыты звукопоглощающими материалами.

Электробезопасность и заземление: Должны быть предусмотрены меры защиты от поражения электрическим током. Генератор и все металлические части должны быть правильно заземлены.

Пожарная безопасность: Установка систем пожаротушения и противопожарных сигнализаций.

Эксплуатация дизельного генератора включает в себя запуск, остановку, обслуживание и регулярные проверки для обеспечения его надежной работы и долговечности.

Запуск дизельного генератора:

Эксплуатация дизельного генератора включает в себя запуск, остановку, обслуживание и регулярные проверки для обеспечения его надежной работы и долговечности.
Пусковой режим - Генератор запускается либо автоматически при сбое основного питания, либо вручную.
Прогрев - После запуска генератор должен поработать на холостом ходу несколько минут для прогрева двигателя.

Остановка дизельного генератора:

Перед остановкой генератор должен поработать на холостом ходу несколько минут для охлаждения.
Выключение - Остановка осуществляется либо вручную, либо автоматически при восстановлении основного питания.

Регулярное обслуживание:

Замена масла и фильтров - Проводится согласно регламенту производителя, обычно каждые 200-500 часов работы. Проверка состояния аккумуляторов - Регулярное тестирование и зарядка аккумуляторных батарей.
Очистка системы - Проверка и очистка топливной системы и системы охлаждения от загрязнений.

Периодические проверки:

Ежедневные проверки - Включают проверку уровней масла, топлива и охлаждающей жидкости, а также отсутствие утечек и повреждений.
Еженедельные проверки - Запуск генератора на несколько минут для проверки его работоспособности.
Ежемесячные проверки - Полная проверка системы, включая тестирование всех режимов работы и системы управления.

Меры безопасности при эксплуатации:

Обучение персонала - Все операторы должны быть обучены правильной эксплуатации и безопасным методам работы с генератором.
Использование защитного оборудования - Персонал должен использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ) при работе с генератором.
Соблюдение инструкций производителя - Следование рекомендациям и инструкциям по эксплуатации и обслуживанию, указанным в руководстве пользователя.