Дизель генераторыг цахилгаан станцын чадалд хэрхэн тааруулах вэ?

Дизель цахилгаан генераторын үзүүлэлтүүдийг ойлгох: кВт, кВА ба чадлын коэффициент

Паспортны хэсгийн үзүүлэлтүүдийг тайлбарлах: хөдөлгүүрийн гарал (кВт), генераторын чадал (кВА) ба дулааны хязгаар

Дизель генераторын нэрлэх хавтан дээр хоёр үндсэн техникийн үзүүлэлт байдаг: кВт ба кВА. кВт-ийн тоо нь хөдөлгүүр хэдий хэмжээний жинхэнэ ажил хийх чадвартайг харуулахад, кВА нь генераторын нийт чадал, өөрөөр хэлбэл ороомог изоляцийн хязгаар, температурын хязгаар зэрэг нөхцлөөс хамаарч хязгаарлагддаг. Хэрэв генераторын орчны агаарын температур хэт өндөр бол (ихэвчлэн 25 градусаас дээш), дулааны нөхцөлд чадал буурах үзэгдэл гардаг. Энэ нь температур өсөх тутам чадал буурдаг гэсэн үг юм. Хэвийн нөхцлөөс 5.5 градусаар өсөх бүрт гаралтын чадал ойролцоогоор 1-3%-иар буурдаг. Жишээ нь, 40 градусын температурт ажиллаж буй 1000кВт-ын генераторыг авч үзье. Дулаан нь бүх зүйлийг илүү бага үр дүнтэй болгодог тул бүрэн чадалд нь ажиллахгүй, зөвхөн ойролцоогоор 940кВт-д ажиллаж чадах магадлалтай.

Чадлын коеффициентийн чухлыг—дизель генераторын ажиллагаанд бодит нөхцөлд чадал буурах нөлөө

Чадлын коэффициент (PF) нь киловатт (kW)-аар хэмжигдэх бодит чадал болон киловольт-ампер (kVA)-аар хэмжигдэх илүүдэл чадал хоёрын харьцааг илэрхийлдэг. Энэ хэмжилт нь генераторын ажиллагааны үр дүнтэй байдалд шууд нөлөө үзүүлдэг. Үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжүүд ихэвчлэн ойролцоогоор 0.8 PF-ийн зэрэгт ажилладаг. Тиймээс 1000kVA-ийн генераторыг авч үзвэл, энэ нь жинхэндээ зөвхөн ойролцоогоор 800kW ашиглагдах чадал үүсгэдэг. Цахилгаан хөдөлгүүр зэрэг индукцийн ачаалалтай ажиллах үед PF нь 1.0-ээс доош унана. Энэ нь бидний хүлээлтийг доошлох шаардлагатай болгодог. 0.7 PF-ийн үед ижил 1000kVA-ийн генератор зөвхөн 700kW чадал өгөх ба энэ нь стандарт 0.8 PF-ийн гүйцэтгэлтэй харьцуулахад ойролцоогоор 12.5% бууралттай эквивалент юм. Генераторыг тогтмол доогуур чадлын коэффициентоор ажиллуулах нь түлшний хэрэгцээг ойролцоогоор 8% нэмэгдүүлэхээс гадна цахилгаан тусгаарлалтын материалд элэгдлийг хурдасгадаг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийн засварын зардлыг нэмэгдүүлэх, нийт амьдралын хугацааг богиносгохдоо хүргэдэг бөгөөд 2023 онд Цахилгаан Инженерийн Сэтгүүлд нийтэлсэн сүүлийн судалгааны дүгнэлтээр үүнийг баталсан.

Холимог ачаалалтай орчинд практик кВт-с кВА руу хөрвүүлэх

Томъёог ашигла кВА = кВт · PF эсвэл эрс төрөлхийн ачаалалд нарийн тохируулан генераторын хэмжээг тодорхойлох. Дунджаар PF нь 0.9 байдаг холимог худалдааны орчинд 360кВт-ийн ачаалалд 400кВА-ийн генератор шаардагдана (360 · 0.9). Гарах гол цэгүүд бол:

• Хөдөлгүүрийн эхлэлтүүд түр хугацаагаар PF-ийг бууруулах тул 20–30% кВА-ийн нөөц шаардлагатай
• Шугаман бус IT ачаалал нийт 5%-иас бага гармоник искэрийг тэсвэрлэх чадвартай генератор шаарддаг
• Итгэмжлэгдсэн ажиллагааг хангахын тулд үргэлж хамгийн бага хүлээгдэж буй PF-д үндэслэн кВА хэмжээг тодорхойл

Дизелийн цахилгаан генераторын ачааллын ангийг цахилгаан станцын ажиллагааны байдлаар зохицуулах

ISO 8528-1 нөөцийн, анхдагч болон тасралтгүй чадлын үнэлгээ — ачааллын горим хэрхэн ашиглагдах чадавхийг тодорхойлдог

ISO 8528-1 стандарт нь генераторын ажиллагааг хэмжих үзүүлэлтийг тогтоож, тэдгээрийг аюултай үед, анхдагч эсвэл тасралтгүй ажиллах гэж ангилдаг. Аюултай үед ашигладаг загварууд нь гол цахилгааны систем унах үед ашиглагдах бөгөөд жилд ойролцоогоор 500 цаг, ачааллын 70% орчимд ажилладаг. Анхдагч чадалтай генераторууд илүү хүнд даацуудыг шаардлагатай хугацаанд, богино хугацаанд илүү их ачаалал тэсвэрлэх чадвартайгаар ажилладаг. Харин тасралтгүй ажиллагаатай машинууд бол хязгаарлагдмал температурт байх хугацаанд хамгийн их ачаалал дээр тасралтгүй ажиллаж байдаг. Аюултай үед ашиглах генераторыг анхдагч ачаалалд ашиглах нь асуудал үүсгэхэд хүргэдэг. Дулаан их хуримтлагдах нь деталиудын элэгдэл энгийнээс гурван дахин хурдан болох аюултай. Иймд зөв генераторыг зориулалтын ажилдаа тохируулах нь зөвхөн чухал биш, харин баталгаат хугацааны дараа ч системийн амьдралыг сунгахын тулд маш чухал юм.

Харьцуулалт: Эмнэлгийн нөөцийн (резерв) хувилбартай зэрэгцээ газрын доорх уурхайн цахилгаан тэжээлийн (үндсэн) хувилбар – ачааллын горимд үзүүлэх нөлөө

Ихэнх эмнэлгүүд жилдээ ерөнхийдөө 30 цагаас бага хугацаанд цахилгааныг богино хугацаагаар алдах үед нөөцийн генераторуудад итгэдэг. Эдгээр генераторууд тогтвортой 40% ачаалалд орохоос өмнө МРТ машинуудаас 80% хүртэл анхны ачааллын савчин үүсгэдэг. Хэт их чадалтай генератор авбал зөвхөн шалгах үедээ чийгшилтийн асуудал үүсгэдэг. Уурхайны талбарт ажиллах нөхцөл өөр байдаг. Тэд жилд 6,000 цагаас дээш цаг үргэлжлэн 70% чадалд ажиллах үндсэн генератор, мөн хүнд чулуу бутлах тоноглолыг эхлүүлэхэд нэмэлтээр 15% эрчим хүч шаарддаг. Энд чадлыг буруу тооцвол конвейерын лентэнд цахилгааны хэлбэр алдагдах асуудал гарна. Зөв хэмжээтэй үндсэн генераторууд ойролцоогоор 8,000 цаг ажилладаг. Эмнэлгүүд цахилгааны хангамжийн хэлбэлзэл үед хурдан хариу үйлдэл үзүүлэхэд илүү анхаардаг бол уурхайнууд өдөр бүр тасралтгүй ажиллах, гэмтэхгүй байх тоног төхөөрөмжийг шаарддаг.

Ачааллын динамикийг хангах зориулалтаар дизель генераторын чадлыг нарийвчлалтай тодорхойлох: Эхлүүлэх, ажиллах болон цахилгааны салхины эрэлт

Хөдөлгүүрийн эхний гүйдлийн уналт ба хүчдэлийн бууралт: Тогтворгүй байдал үүсгэхгүйгээр 6–8 дахин FLA-ийн цахилгааны салхийг зохицуулах

Том хэмжээний хөдөлгүүрүүд эхлэх үедээ бүрэн ачаалал дээрх хэрэгцээтэй харьцуулахад ойролцоогоор 6-аас 8 дахин их гүйдэл шингээдэг бөгөөд энэ нь системийн тогтвортой байдлыг алдагдуулж болох хүчдэлийн уналтыг үүсгэдэг. Генераторууд системийг зөв ажиллуулахын тулд хүчдэлийг ердийн түвшиндээ ойролцоогоор ±10%-иас хэтрэхгүй байлгах шаардлагатай, үгүй бол контакторуудийг алдаж, бүх процессыг бүр бүхнийг зогсоож болзошгүй юм. Энд хамгийн тус болох зүйл бол хариу үйлдэл нь хоёр секундын дотор идэвхжих чадвартай, түрүүчлэн тохируулгатай регулятор (governor) болон ийнхүү гарч буй гэнэтийн цахилгааны салхинд тэсвэртэй байхын тулд хэт хэмжээгээр том хэмжээтэй сонгосон генераторын альтернатор байх ёстой. Энэхүү байгууламж нь хөдөлгүүрүүд хурдаа нэмэх үеийн хүчдэлийг тогтвортой байлгаж, бүх зүйл гэмгүйгээр шилжихийг хангаж, бүх үйл ажиллагааг гэнэтийн зогсолтоос хамгаалдаг.

Оройн цахилгааны салхины эрэлтийг хүртэл 40%-иар бууруулах зориулалттай алхам алхмаар ачаалал өгөх стратеги

Тоноглолууд нэгэн зэрэг биш дарааллаар ажиллуулахад гүйдлийн орой хэрэглээг багасгахад их тус болдог. Энэхүү үйл явц нь ихэвчлэн хамгийн том моторуудыг эхлээд ажиллуулах, дараа нь жижиг ачааллуудыг систем тогтвортой болсны дараа нэмж ажиллуулдаг. Энэ арга замаар анхны цахилгааны шахалтыг ойролцоогоор 30-40 хувь хүртэл бууруулах боломжтой. Ихэнх объектууд одоо тоноглолыг ийнхүү давхаргаар ачаалах үйл явцыг автоматаар удирдахын тулд програмчлагддаг логик контроллер (PLC) ашигладаг. Эдгээр системүүд генератор бага ачаалал дор ажиллах үед гардаг асуудал болох чийгтэй стакингийг устгаж, генераторыг бодит шаардлагатай хэмжээтэй байлгахад тусалдаг. Нэмэлт давуу тал нь энэ арга нэг секундын дотор хүртэл 90% хүртэл хүчдэлийг сэргээх боломжийг олгох бөгөөд генераторууд эдгээр шилжилтийн үеэр ямар ажиллагаа үзүүлэх ёстойг ISO 8528 стандартад заасан шаардлагыг хангана.

Чухал тоноглолын ачааллын профайл: Халаалт, салхивч, насос, UPS, шугаман бус ачааллууд

Хувиргагчийн систем шиг шугаман бус ачаалтууд нь ихэвчлэн долгионы хэлбэрээ хадгалахын тулд 20% илүү багтаамж шаарддаг. Ачааллын бүрэлдэхүүн чухал юм: лифтний блокууд нь эргэх моментийн нөөц шаарддаг бол өгөгдлийн төвүүд нь ATS (Автомат шилжих түлхүүр) системийн урсгал дундын шилжилтэнд хамааралтай байдаг. Гармоник задралыг шинжилж үзэхийг алгасах нь генераторын эртний гэмтэлд хүргэх эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг.

Багтаамжийн тохирохгүй байдлаас зайлсхийх: Дизелийн цахилгаан генераторыг жижиг болон том хэмжээтэй болгох эрсдэл

Жижиг хэмжээтэй болгох үед үүсэх үр дагавар: хүчдэлийн бууралт, гармоник искэжилт, хөдөлгүүрийн хурдан гэмтэх

Генераторын чадал ачааллаас бага байвал хойшоо олон асуудалд тулдаг. Хөдөлгүүр эхлэх үед эсвэл эрчим хүчний эрэлтэнд гэнэт нэмэгдэх үед хүчдэл буурч, систем өөрийгөө аюулгүй байдлын арга хэмжээ болгож хаагддаг. Хангалттай чадалгүй байх нь хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр, цахилгааныг тасралтгүй хангах төхөөрөмжийн саад болох донгиросон долгионуудыг хянахгүй үлдээж, мэдрэг цахилгааны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг эцэст нь шатааж болзошгүй. Генераторын чадлыг хэт их ачаалалдах нь дотоод температурыг тасралтгүй ихэсгэж, цилиндрийн ханыг цооруулж, хөдөлгүүрийг ердийнхөөс илүү хурдан износлож болгоно. Мэргэжлийн тайлангуудын мэдээгээр, тоног төхөөрөмжид ийм стресс үзүүлэх нь засвар үйлчилгээний зардлыг ойролцоогоор 60 хувиар нэмэгдүүлж, машин механизмийн ашиглалтын үйлдвэрт байх хугацааг богиносгодог.

Хэт их чадалтай байхын алдаанууд: чийглэг стекинг, 30% ачааллын доорх муу түлшний үр өгөөж, үйлчилгээний насны хугацаа богиносох

Хэт том генераторууд 30% багтаамжид ажиллах үед олон төрлийн асуудал үүсэх болно. Гол асуудал нь түлш бүрэн шатахгүй байх явдал юм. Энэ нь чийгтэй давсаг (wet stacking) гэж нэрлэгддэг зүйлийг үүсгэдэг. Үндсэндээ энэ нь шатаж дуусаагүй үлдсэн түлшээс хийн гарцын системд нүүрстөрөгчийн хуримтлал үүсэхийг илэрхийлнэ. Энэ хуримтлал нь генераторын ажиллагааг муутгаж, цаашид ялгаруулж буй бохирдуулагч бодисын хэмжээг нэмэгдүүлдэг. Өөр нэг том асуудал бол түлшний хэрэглээ юм. Ийм хэт том машинууд киловатт цаг бүтээх бүрт 70%-80% ачаалалтай ажилладаг генераторуудтай харьцуулахад ойролцоогоор 40% илүү их түлш зарцуулдаг. Хэт бага ачаалал дор удаан хугацаанд ажиллуулах нь поршенийгийн цагирагт тэгш бус элэгдэл үүсгэж, цилиндерт толигон хальс үүсгэх, мөн шатаах шүүлтүүрүүд үлдэгдэл хаягдлаар бөглөрдөг. Хөдөлгүүрийн хэсэгт хэт их ачаалал өгөөгүй ч гэсэн эдгээр асуудлууд нь генераторын ажиллах хугацааг богиносгох ба засварт хүргэдэг. Анхнаасаа зөв хэмжээтэй төхөөрөмж сонгох нь өдөр тутмын ажиллагааны үр дүнтэй байдлыг зохицуулж, анхны хөрөнгө оруулалтыг алдагдуулахгүй байлгахад тусална.

Түр зогсолтын тогтвортой байдлыг хангах: Цахилгаан станцын найдвартай ажиллалтын тулд хөдөлгүүр, регулятор болон эргэлтийн моментийн нөөцийг зохицуулах

Системийн саатлын дараа хамгийн түр зогсолтгүй ажиллах чадварыг бид түр зогсолтын тогтвортой байдал гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүр, регулятор болон солирогч хэрхэн сайн хамтран ажиллаж байгаагаас шалтгаалдаг. Ачаалалд гэнэт өөрчлөлт орох үед регуляторууд түлшний нийлүүлэлтийг зохицуулж, давтамжийг тогтвортой байлгахын тулд мөчлөгт орж ирдэг. Мөн Автомат хүчдэлийн зохицулагч (AVR) нь хүчдэл 80%-ийн шийдвэрч байдалд нөлөөлөх энэ чухал зааг доор буух үед үйлчилгээний гэмтэл үүсэхээс сэргийлэхийн тулд оролцоо үзүүлдэг. Жишээ нь том мотор эхлэх үеийг авч үзье. Ийм хүнд нөхцөлд зогсохгүй байхын тулд системд хэвийн ажиллаж байгаа түвшингээсээ 25% илүү эргэлтийн моментийн нөөц шаардлагатай байдаг.

• Регуляторын хариу үйлдлийн хэмжигдэхүүн : Изохрон хяналт нь ±0.25% давтамжийн хазайлтыг хадгалдаг; IEEE 1547 стандартын дагуу түр зогсолтын сэргэлт 2 секундын дотор хийгдэж байх ёстой.
• AVR-ийн хамтын ажиллагаа : 6–8 дахин цахилгааны гэнэт орж ирэх гүйдлийг зохицуулахдаа хөдөлгүүрийн цахилгаан ороомогт өгөх гүйдлийг тохируулснаар AVR нь соронзон орныг задрахаас хамгаалж, хүчдэлийн тогтворгүй байдлыг устгадаг.
• Хүчдэлийн түвшнийг тогтворжуулагч : Эвлүүр эсвэл жигнүүр шиг төхөөрөмжид инерцийн ачааллыг шингээхийн тулд чадлын 40–60% нөөц шаардлагатай байдаг.

: Хэрэв системийн динамик хариу үйлдэлийн зааварчлал зөв тодорхойлогдоогүй бол, алдаанууд хурдан гарах болно. Хүчдэлийн хэлбэлзэл, давтамжийн асуудал ихэвчлэн бүхний хүсэхгүй байдаг хамгаалах зориулалтын засварын ажиллагааг идэвхжүүлдэг. Нөгөө талаас, хэрэв төхөөрөмжийн хэмжээс ашиглах шаардлагатай хэмжээнээс хэтэрвэл, хяналтын төхөөрөмж хэт удаан хариу үйлдэл үзүүлэх болно. Хөдөлгүүрийн хариу үйлдэл болон байршлын нөхцөлд тохирсон чадлын нөөцийн зохистой тэнцвэрийг олж авснаар үйл ажиллагаанд бодитоор ялгаа гардаг. Энэ арга зам нь доголдолоос сэргийлэх үед гармоник искэрийг хагас хувь буюу бага байлгаж, үйлдвэрийн шаардлага тогтмол өндөр түвшинд байх үед гэнэт зогсох үзэгдэл 30% багасгадаг.

Түгээмэл асуулт

Дизель генераторт кВт ба кВА-н хооронд ямар зөрүү байдаг вэ?

кВт (киловатт) нь жинхэнэ чадлын гарц, харин кВА (киловольт-ампер) нь бодит болон идэвхгүй чадалд хамаарах илүүтэй чадлын хэмжигдэхүүн юм.

Чадлын коэффициент генераторын ажиллагаанд яаж нөлөөлдөг вэ?

Чадлын коэффициент нь энерги ашиглах үр дүнтэй байдлыг тодорхойлно. Доогуур чадлын коэффициент нь илүү бага үр ашигтай ажиллагааг илэрхийлж, түлшний хэрэгцээ болон засварын зардлыг нэмэгдүүлдэг.

Дизель генератор дахь дулааны нөхцөлд цахилгааны чадал буурах үзэгдэл гэж юу вэ?

Дулааны нөхцөлд цахилгааны чадал буурах нь орчны температур ихсэхэд генераторын гарцын чадал буурах, үр ашиг болон ажиллагаанд нөлөөлөх үзэгдэл юм.

Генераторыг зөв хэмжээтэй сонгох нь яагаад чухал вэ?

Зөв хэмжээтэй сонгосон тохиолдолд үр ашигтай ажиллагаа бий болно. Хэт жижиг генератор ачаалал доор амжилтгүй болох бол, хэт том генератор нь шүлтлэгтэх (wet stacking) болон үр ашгийн бус байдалд хүргэж болзошгүй.

Ачааллыг алхам алхмаар өсгөх стратегиуд гэж юу вэ?

Алхамт ачаалал нь дараалан тоног төхөөрөмжийг эхлүүлэх замаар хамгийн өндөр ачааллыг багасган, системийн тогтвортой байдлыг оновчтой болгох бөгөөд цахилгааны сарнилыг 30-40%-иар бууруулдаг.