Устройство дизель-генераторов

Аварийные аэропортовые электростанции (АЭС) используются в случае выхода из строя основного источника электроэнергии или когда внешний источник дает некачественную электроэнергию (по напряжению или частоте), а также при периодических осмотрах и ремонтах линий электропередач и вводных ТП.

На АЭС устанавливается два, три и более электросиловых агрегатов с низковольтными РУ, а также силовые трансформаторы и высоковольтные РУ, когда энергия, вырабатываемая электростанцией, передается к объектам аэропорта по высоковольтным линиям.

Автономные дизель-электрические агрегаты, используемые для питания систем светосигнального оборудования по особой группе первой категории и первой категории, должны быть автоматизированы по третьей степени согласно ГОСТ 14288-80 (Дизели и газовые двигатели автоматизированные. Классификация по объему автоматизации). Третья степень автоматизации предусматривает:

- стабилизацию выходных электрических параметров;

- аварийно-предупредительную сигнализацию и аварийную защиту;

- дистанционное и (или) автоматическое управление при пуске, работе и остановке, со сроком необслуживаемой работы в течение 16 или 24 ч.

Мощности резервных дизель-электрических агрегатов должны соответствовать наивысшей резервной мощности всех подключаемых одновременно нагрузок.

Электросиловой агрегат электростанции состоит из трех основных частей: первичного двигателя, электрогенератора и щита управления. В качестве первичных двигателей используются двигатели внутреннего сгорания: для агрегатов до 15 кВт - бензиновые и дизельные, при мощности более 100-200 кВт - только дизельные. Дизельные агрегаты имеют высокий к.п.д. (32-36%), позволяют быстро осуществлять запуск и останов.

При установке на АЭС двух агрегатов мощность каждого из них принимается равной 60% от общей потребной мощности станции, а при установке трех агрегатов - 50%.

Рис.1.17

Конструктивно электросиловые агрегаты выполняются на общей фундаментальной раме; двигатель и генератор соединяют жестким фланцевым соединением или при помощи эластичной муфты. Генераторы переменного тока, как правило, трехфазные синхронные. Для их возбуждения используются генераторы постоянного тока, конструктивно выполненные на одном валу с синхронным генератором. Компоновка электросилового агрегата показана на рис.1.17. Здесь: 1-дизель; 2-синхронный генератор; 3-генератор постоянного тока (возбудитель); 4-муфта; 5-щит управления дизелем; 6-электрический щит генератора; 7-радиатор; 8-рама.

Рис.1.18

Для небольших аэропортов, а также отдельных объектов радио и светотехнического обеспечения полетов часто используются передвижные электростанции и агрегаты, которые монтируются на автомобилях, прицепах.

Для стабилизации частоты тока синхронного генератора стабилизируют частоту вращения вала дизеля, управляя подачей топлива.

В аэропортах широкое распространение получили автономные электростанции АСДА-100, АСДА-200 (агрегат стационарный дизель электрический автоматизированный с номинальной мощностью 100 или 200 кВА). АСДА состоит из дизель-генератора, шкафа управления, пульта дистанционного управления, шкафа вспомогательной аппаратуры и вспомогательного оборудования. Дизель АСДА-100 имеет расход топлива 282 г/кВт ч , топливный бак обеспечивает 4 часа работы. Трехфазный синхронный генератор с линейным напряжением 400 В выдерживает 10% перегрузку в течении 3 часов, двухкратную - 3 секунды. Генератор может устойчиво работать параллельно с однотипными генераторами, а также с промышленной сетью. Функциональная схема АСДА-100 приведена на рис. 1.18, где приняты следующие обозначения: 1-синхронный генератор; 2-дизель; 3-блок контроля напряжения; 4-блок пуска и останова; 5-контактор включения нагрузки; 6-регулятор напряжения; 7-датчик реактивной мощности; 8-регулятор частоты; 9-датчик активной мощности; 10-синхронизатор; 11-блок контроля мощности. Блок 4 осуществляет все операции по автоматическому пуску или останову агрегата. Сигнал на включение дизеля выдает блок 3 когда напряжение в сети отклоняется за допустимые пределы. Этот же блок выдает сигнал на останов дизеля, если качество электроэнергии внешнего источника установилось в заданных пределах.

Блок 11 выдает сигнал на отключение агрегата, если его перегрузка превышает 15%, или генератор переходит в двигательный режим и начинает потреблять энергию из сети. Он так же выдает команду на включение резервного агрегата ,если генератор работает с мощностью 105% от номинальной, или отключает резервный агрегат от параллельной работы, если каждый из агрегатов загружен менее чем на 40%. При включении агрегата на параллельную работу синхронизатор контролирует условия включения, воздействуя на регулятор напряжения и частоты, и в момент их выполнения выдает команду на контактор нагрузки для включения генератора на параллельную работу. Равномерная загрузка генератора по активной и реактивной мощностям при параллельной работе осуществляется с помощью блоков 7 и 8.

Более современные в техническом исполнении дизель-электростанции имеют подобную структуру, однако отличаются улучшенной системой управления. Так дизель-генератор фирмы Caterpillar мощность 400 кВА имеет следующие особенности: электронный, программируемый блок управления; систему прямого впрыска топлива; электронно-управляемые насос-форсунки с механическим приводом; турбонаддув. Электронная система управления контролирует текущую мощность генератора и оптимизирует режим работы дизеля. Эта современная система снижает расход топлива, уменьшает токсичность выхлопа и обеспечивает хорошую приемистость двигателя.

В аэропорту агрегат управляется дистанционно, однако, он имеет блочный электронный пульт для местного управления, который обеспечивает все операции по пуску, останову и контролю состояния дизеля и генератора . В памяти электронного пульта хранятся диагностические коды неисправностей, а также коды выхода параметров за допустимые пределы. Генератор электростанции бесщеточный, точность поддержания напряжения .