Энергетическая независимость (Часть 2)
Выбор автономной электрогенераторной установки
Выбор дизеля, бензинового или газового двигателя
По типу двигателей внутреннего сгорания и виду используемого топлива ГУ делятся на дизельные, бензиновые и газовые (газогенераторы). Выбор типа зависит от требуемой мощности и назначения. Именно ресурс двигателя определяет срок «жизни» электростанции: среднее время наработки на отказ у блока электрогенератора всегда в несколько раз выше, чем у ДВС.
Дизельные. В общем, дизельные генераторы экономичны, надежны, долговечны, неприхотливы в эксплуатации. Дизельное топливо дешевле бензина и не требует особых условий хранения. Дизельные электростанции могут эксплуатироваться в самых жестких погодных условиях – при температуре воздуха от –50 до +50 °С. Однако дизельный двигатель несколько капризен в зимних условиях, требуется хорошее зимнее и летнее топливо, электростанции с дизельным двигателем в 1,5–2 раза дороже генераторов такой же мощности с бензиновым двигателем, без шумоизолирующего кожуха уровень шума от такого генератора намного выше, чем от бензинового.
Зато в эксплуатации ГУ с дизелем намного дешевле, что компенсирует разницу в цене и обеспечивает быструю окупаемость вложенных средств. Также дизельные электростанции за счет большего моторесурса могут работать значительно дольше, чем бензиновые. В силу этих обстоятельств дизельные электростанции рекомендуется применять как источники постоянного или аварийного электроснабжения на беспрерывном производстве. Современный дизельный генератор имеет небольшие размеры и возможность работы в шумопоглощающем корпусе. Дизельное топливо не обладает летучестью, как пары бензина или газ. Это обеспечивает дизелю определенную защиту от взрыва, что для дизельных электростанций, используемых при ликвидации различных аварий, особенно ценно. Даже значительная утечка дизельного топлива не создает опасности пожара.
ГУ комплектуются дизелями различных типов. В случае, если генератор не планируется интенсивно использовать в ежедневном режиме, следует выбирать станции с двигателем, работающим при 3000 об/мин с воздушным охлаждением. Они имеют небольшой ресурс – 2500–5000 моточасов (порядка 500 моточасов в год, но это вдвое больше, чем у бензиновых двигателей с воздушным охлаждением), высокий расход топлива и повышенный уровень шума. Такие ГУ рассчитаны только на непродолжительное время работы, и их рекомендуется использовать в качестве аварийного или резервного источника электроснабжения. Использование их в качестве основного источника электроэнергии не рекомендуется.
Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением, работающие при 3000 об/мин, имеют ресурс 7000–10 000 моточасов. Рекомендуется использовать в качестве резервного источника энергоснабжения, при эксплуатации до 1000 моточасов в год или в качестве постоянного источника на период до 6–9 месяцев.
Для постоянного энергоснабжения необходим низкооборотный дизель с частотой вращения 1500 об/мин. Стационарные тихоходные дизельные двигатели с жидкостным охлаждением, работающие при 1500 об/мин, имеют ресурс 15 000–40 000 моточасов. Их преимущества: низкий уровень шума и вибрации, оптимальный расход топлива. С другой стороны, они дороже высокооборотных мобильных дизельных генераторов и больше их по массе и габаритам. Рекомендуется использовать их для круглосуточной работы без ограничения наработки и в качестве резервного источника питания на длительное время (около 2 и 10 лет соответственно), особенно если на объекте эксплуатируются другие машины, работающие на дизтопливе и если необходимая мощность выше 10–12 кВА – ГУ такой мощности с бензиновыми двигателями практически не применяются.
При выборе дизельной ГУ следует учесть, что дизельному двигателю вредно работать на холостом ходу больше 30 минут и при малых нагрузках (менее 20% от номинальной мощности), это может привести к снижению моторесурса. Поэтому с целью снижения вредных последствий работы при неблагоприятных режимах необходимо предусмотреть в качестве профилактики через каждые 100 моточасов работу дизеля со 100%-ной нагрузкой, но не более двух часов. Дизель-генераторная установка должна работать в диапазоне от 35 до 75% от своей полной мощности. Также не рекомендуется допускать работу дизеля с перегрузкой. Характерными признаками перегрузки являются перегрев, сильная копоть, снижение мощности и перебои в подаче электроэнергии.
Дизельные генераторы малой мощности по сравнению с бензиновыми имеют в 2–3 раза больший ресурс. Но качество российского топлива и отечественные условия эксплуатации сильно сокращают ресурс дизеля до уровня бензинового двигателя. Поэтому при выборе генератора малой мощности можно рекомендовать бензиновый вариант, он дешевле, имеет более низкий уровень шума и менее требователен к качеству топлива, хорошо запускается в морозы.
Бензиновые. В линейку бензиновых генераторов входят агрегаты малой и средней мощности примерно от 0,5 до 15 кВ.А. Основные преимущества бензинового двигателя по сравнению с дизельным – это низкая цена, небольшая масса и невысокий уровень шума. Бензиновый генератор намного легче запускается в холодное время года. Но затраты на топливо у бензогенератора выше из-за более высокого расхода и стоимости топлива. Бензин также более пожароопасен, чем дизельное топливо.
Бензиновыми двухтактными двигателями воздушного охлаждения с алюминиевым блоком цилиндров оснащаются легкие, компактные и маломощные (до 1 кВт) генераторы. Их моторный ресурс составляет не более 500–1000 моточасов, длительность непрерывной ежедневной работы – не более 3 ч, поэтому они предназначены для бытового применения.
Двухтактными одноцилиндровыми бензиновыми двигателями мощностью до 3 кВА также оснащаются маломощные инверторные генераторы. Как отмечалось, такие двигатели отличаются малой наработкой на отказ и рассчитаны на непродолжительную непрерывную работу.
Модели мощностью около 5 кВт оснащаются высокооборотными двигателями (3000 об/ мин) с воздушным охлаждением и с чугунными гильзами цилиндров, ресурс которых составляет до 1000–2000 моточасов в зависимости от производителя и условий эксплуатации. Они также непригодны для круглосуточной работы. Через каждые 8–10 ч работы ГУ необходимо останавливать и проверять уровень масла. При интенсивном режиме работы следует менять масло каждые 50 моточасов работы. Подобные ГУ рекомендуются для кратковременного использования (до 100 моточасов в год) и резервирования сети – в общем, для бытового применения.
Бензиновые генераторы с 4-тактным одно- или двухцилиндровым двигателем воздушного охлаждения часто бывают в стационарном исполнении и применяются для продолжительной непрерывной работы, около 5–8 ч, затем генератор необходимо охладить до температуры окружающей среды и можно снова запускать на 5–8 ч. Они имеют жесткую конструкцию и моторный ресурс 2500–4000 моточасов. Конечно, ресурс двигателя сильно зависит от производителя и может отличаться на порядок. В мощных, на 9–15 кВ.А моделях применяются V-образные двухцилиндровые бензиновые двигатели, обладающие немного большим ресурсом. Подобные генераторы могут достигать довольно высоких мощностей и соответственно немалой массы, это необходимо учитывать, если генератор предполагается периодически перемещать на другие объекты.
Итак, можно заключить, что бензиновую ГУ следует выбирать в случае, когда требуется резервный или аварийный источник невысокой мощности, в основном для бытовых нужд. Учтите, что бензиновые генераторы могут непродолжительное время работать на холостом ходу, а остальное время нагрузка должна составлять не менее 20% от номинальной мощности. При длительном хранении (более 6 месяцев) свойства бензина ухудшаются, легкие фракции улетучиваются, и запустить двигатель на таком бензине будет сложно. Поэтому, если генератор не используется, бензин необходимо менять раз в 3–4 месяца.
Газовые электростанции могут оснащаться ДВС либо турбинами, работающими на газе. Газовые ГУ считаются очень надежными и более экономичными по сравнению с дизельными и бензиновыми. Моторесурс газовых генераторов составляет до 10 000 моточасов без капремонта, что на 25–30% превышает показатели аналогичных дизельных и тем более бензиновых генераторов. Газ является наиболее безопасным топливом в экологическом и пожарном аспектах, очень стабилен и может храниться продолжительное время, вплоть до нескольких лет. Однако пуск газовых двигателей при низких температурах затруднен, и для облегчения пуска требуется применение специальных средств.
Газовые ГУ можно рекомендовать как источник резервного электропитания, а в случае, если есть возможность подключения к магистральному газоснабжению – в качестве основного на неопределенное время.
Система охлаждения – жидкостная или воздушная. Охлаждаемые воздухом двигатели имеют более высокий уровень шума, так как у них отсутствует жидкостная «рубашка охлаждения», несколько поглощающая шум. Теплонапряженность двигателей такого типа выше, однако считается, что они легче запускаются при низких температурах, так как предварительно не нужно прогревать ОЖ.
Как правило, жидкостной системой охлаждения оснащаются более мощные двигатели. Двигатели с жидкостным охлаждением имеют более широкий диапазон рабочих температур, так как их система охлаждения эффективнее. Дизельные станции с жидкостной системой охлаждения считаются одними из самых надежных и долговечных.
Запуск двигателя: ручной или электростартер. Ручной запуск – простейший вариант, для него необходимо с силой потянуть за шнур. Бензиновые генераторы до 4 кВт заводятся очень легко. Установки мощностью 5–10 кВт и дизельные генераторы выше 5 кВт вручную может завести только физически сильный человек.
Электрический запуск позволяет без усилий запустить генератор любой мощности. Но для этого необходима аккумуляторная батарея, которая устанавливается на генератор. Ряд агрегатов, оснащенных электростартером, допускают дистанционный запуск с помощью пульта, соединенного со станцией кабелем. В маломощных моделях электростартер может дублироваться ручным пуском с помощью шнура.
Длительность работы без дозаправки
Покупая генератор, рекомендуется сразу уточнить время его безостановочной работы. Мощные дизельные электростанции могут работать и круглосуточно, в то время как маломощным бензиновым и газовым нужны регулярные перерывы.
Данный параметр определяется, кроме прочего, объемом топливного бака и расходом топлива. При сравнении этих характеристик у разных моделей важно, чтобы они были приведены к «общему знаменателю». Дело в том, что расход на режимах полной 100%-ной мощности и на режимах частичных нагрузок, например 75 или 50%, у разных моделей ГУ может существенно различаться в зависимости от того, какие режимы у данного двигателя являются наиболее экономичными. Поэтому, сравнивая модели, нужно смотреть, для какого режима работы указан их расход топлива.
Увеличить продолжительность работы ГУ без дозаправки можно либо увеличивая объемы топливных емкостей, либо организуя автоматизированную подачу топлива и масла из емкостей-хранилищ. Для электростанций большой мощности обычной опцией является возможность работы от большой нештатной емкости с топливом. Можно обеспечить непрерывную работу электростанции в течение длительного времени: до 150–240 ч. Но установка такого оборудования будет стоить дорого, и необходимо просчитать его экономическую целесообразность.
Для автономных мобильных ГУ невозможно использовать оба вышеназванных способа. Поэтому обычная продолжительность их необслуживаемой работы составляет 4–8 ч.
Для резервных ГУ рекомендуемое время необслуживаемой работы – 24 ч. Это требование можно удовлетворить путем установки топливного бака соответствующей емкости, а для станций большой мощности обычно организуется автоматическая подача топлива в расходные емкости из внешней емкости-хранилища.
Исполнение установки: на шасси, прицепе, фундаменте, выбор места
Еще одна группа важных вопросов: где будет расположен генератор – в помещении (или в подвале) или на открытой площадке? Какое требуется исполнение ГУ: стационарная, передвижная, в шумозащитном кожухе, контейнерная (тоже бывают в различных вариантах) и т. д. Имеются ли ограничения оборудования по габаритам и массе? Каковы условия прокладки электрокабеля между генератором и силовым распределительным щитом?
Современные генераторы работают намного тише ранее выпускавшихся моделей. Считается, что самый громкий звук создают дизельные ГУ. При необходимости установка может быть заключена в шумозащитный кожух, который понижает уровень шума в среднем на 10 дБ. При установке на улице нужно обратить внимание на то, чтобы кожух был из морозостойких материалов. После установки кожуха шум воспринимается в два раза тише. В помещении возможна обшивка стен шумопоглощающими панелями. Контейнер может оборудоваться системами освещения, пожаротушения, сигнализации и т. п.
Где бы ни размещалась ГУ, следует предусмотреть надежную вентиляцию установки, поскольку ГУ является мощным источником тепла; защиту от воздействий окружающей среды, а также пыли, газов и т. д.; свободное пространство вокруг установки для эффективного охлаждения и доступа для обслуживания.
Если ГУ установлена на шасси прицепа, выясните все вопросы, связанные с оформлением этого транспортного средства в ГИБДД: номерной знак, регулярный техосмотр и проч.
Для стационарной ГУ выясните, выдержат ли перекрытия массу установки, уточните требования к фундаменту, например, «бетонная подушка толщиной не менее 150 мм, длиной и шириной не менее габаритных размеров рамы генератора, установка генератора на шпильки фундамента должна производиться строго горизонтально».
Если ГУ оснащена системой автоматического запуска, она должна располагаться либо в отапливаемом помещении, либо в контейнере (кожухе) с подогревом, так как при температурах ниже +5 °С надежность электронной аппаратуры значительно уменьшается.
Монтаж и подключение ГУ (особенно установки большой мощности) рекомендуется поручить специализированной организации, которая будет нести гарантийные обязательства по результатам работы.
Заключение
В заключение необходимо еще раз отметить, что выбор генераторной установки – проблема непростая. Специалисты предупреждают, что агрегаты любой марки имеют множество технических нюансов, которые не описаны в технической документации, и только практический опыт эксплуатации может их выявить. Поэтому всегда полезно посоветоваться перед покупкой со специалистом, эксплуатировавшим ГУ именно данной марки.
После того, как вы точно определили, какую генераторную установку хотите купить, учли все необходимые параметры устройства, изучили рынок и определились с ценой, не забудьте заранее подумать об обслуживании и внимательно проверяйте гарантийные документы при покупке.
Рекомендуем также периодически узнавать у местного дилера, что появляется нового и высокопроизводительного из оборудования на данном специфическом рынке. Производители в конкурентной борьбе постоянно совершенствуют продукцию и разрабатывают новинки. Некоторые сосредоточивают усилия на вопросах уменьшения эксплуатационных затрат, упрощения эксплуатации и повышения надежности, другие создают оригинальные узкоспециализированные решения. Поэтому рекомендуется быть постоянно в курсе новинок, чтобы не пропустить то, что поможет сделать вашу работу более экономичной и производительной.
Рекомендуется выяснить у местных дилеров, имеются ли общегосударственные или местные нормы и правила, которые нужно выполнять при использовании данной конкретной модели генератора.
