Что представляет собой судовой дизель генератор?
Современные морские и речные суда оснащены различными устройствами, потребляющими электроэнергию – от общесудовых систем до систем навигации, кондиционирования воздуха, холодильников, водонагревателей и т. д.
Судовой дизель генератор обеспечивает необходимую электрическую мощность для систем судна при его выходе в плавание вдали от береговой линии или в открытое море.
Подробнее о дизель генераторах
Что такое судовой дизель генератор, можно рассмотреть на примере его устройства. Дизель генератор включает в конструкцию дизельный поршневой двигатель (дизель) внутреннего сгорания, работающий от самовоспламенения разогретой при сжатии воздушно-топливной смеси, а также электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию вращением ротора с обмоткой в статоре и передающий эту энергию через регулятор напряжения судовым потребителям.
Рядом с дизель генератором также располагаются приборы управления энергоустановкой.Дизельный двигатель генератора включает в себя шатунно-поршневую группу, состоящую из камер сгорания с расположенными в них поршнями и шатунами. Энергия воспламенения дизельного топлива передается через поршни и шатуны на коленчатый вал, обеспечивая его возвратно-поступательное движение и его передачу через муфту на вал электрогенератора.
Циклы впуска и выпуска газов в камерах сгорания двигателя управляются подвижными клапанами, расположенными в головках его цилиндров.
В морской промышленности используются как двухтактные, обеспечивающие рабочий цикл в камере за один оборот коленвала, так и четырехтактные (за два оборота) дизельные генераторы.
В качестве основной силовой установки распространено использование дизельного двигателя (часто двухтактного) с низкой скоростью вращения вала, однако для вспомогательной мощности часто применяется дополнительный четырехтактный высокоскоростной судовой дизель генератор, что увеличивает гибкость судовой энергосистемы.
Современные генераторы для судовых дизелей также часто оснащаются звукопоглощающим кожухом, одновременно служащим для уменьшения вибраций силовой установки.
Размеры дизельного двигателя определяются скоростью вращения его коленвала, но из-за падения ресурса двигателя с ее увеличением постоянно работающие дизельные генераторы имеют частоту вращения 250-750 оборотов в минуту – т. н. средне- и малооборотные двигатели. Для современных, особенно частных, судов этот показатель находится в пределах 1500-3600 об/мин.
Потребление топлива судовым дизель генератором в среднем находится в диапазоне 220-230 г на 1 кВт·ч вырабатываемой им электроэнергии.Сфера применения
Одной из сфер, где дизельные двигатели играют важную роль, является судоходство. Дизели используются в речных и морских транспортных средствах, таких как лодки, катера, яхты, корабли, лайнеры, подводные лодки и т. д. как основной источник электроэнергии.
Одним из вариантов обеспечения судна электроэнергией является использование основного двигателя для питания всех электрических устройств и цепей, однако шумность основного двигателя, его вибрация, расход топлива и выхлоп могут сделать его непрактичной альтернативой специализированному устройству.
Отдельный судовой дизельный генератор обеспечивает более тихое и энергоэффективное решение этих задач.Большинство небольших дизельных генераторов основных производителей на 1500-1800 оборотов в минуту способны прослужить 15000-20000 часов при условии применения хорошего топлива, надлежащего технического обслуживания и регулярного их использования.
Генераторы на 1500-1800 об/мин являются более тихими, эффективными и имеют больший ресурс, чем более быстрые модели двигателей на 3000 или 3600 оборотов в минуту, требующие также больших затрат на их обслуживание.
Для судовых генераторов важны:
- простота обслуживания, цена и надежность;
- легкость ремонта и доступность запчастей;
- качество технической поддержки;
- размер;
- легкость запуска;
- минимальное количество управляющей электроники;
- стабильная работа при высоких температурах, до +50 °C;
- стабильная работа при значительном угле гребня судна, до 22,5 гр.
Нагрузочное устройство
Важным условием надежной работы судового дизель генератора является тщательная проверка его работы совместно с управляющей аппаратурой и регулирующей автоматикой.
Для этих целей используется специальное нагрузочное устройство (НУ), допускающее проведение проверки, предусмотренной программой швартовых испытаний, сразу после монтажа или в процессе эксплуатации источников судового электроснабжения во всех режимах их работы.
Тестирование судовых дизель генераторов проводится нагрузочным устройством, берущим в испытаниях на себя их динамическую и штатную нагрузку разбивкой модулей НУ на части по 25 % от номинальной мощности, а также созданием испытательной перегрузки со съемом электрических показателей электроустановок.
Нагрузочное устройство для испытания судовых дизель генераторов включает активные и реактивные нагрузочные части, коммутационную аппаратуру (шкаф) и управляющий пульт.
Условия эксплуатации НУ находятся в температурном диапазоне от -30 °C до +40 °C.Обзор моделей
| Модель | Мощность, кВт | Цена, руб. | Вес, кг | Объем, л | Рабочие обороты, об/мин | Расход топлива |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MAN 9L21/31 | 1840 | 60 800 000 | 33 000 | 96,3 | 1000 | 195 г/кВт·ч |
| Вепрь АДС 530-Т400 ТК | 420 | 8 672 046 | 3200 | 21,9 | 1500 | 82 л/ч |
| Tontekpower CCFJ350J-WTP | 350 | 1 610 000 | 2300 | 11,596 | 1800 | 208 г/кВт·ч |
| ДГР2-205/1500 серии РД 1000 | 205 | 1 630 000 | 2500 | 11,596 | 1500 | 190 г/кВт·ч |
| DEUTZ CCFJ100J-WV | 100 | 460 000 | 1330 | 6,23 | 1500 | 220 г/кВ |
| Cummins HPC-70 | 70 | 490 000 | 1038 | 5,9 | 1500 | 11,28 л/ч |
| Kohler 40EFOZDJ | 40 | 710 000 | 1080 | 4,5 | 1500 | 8,8 л/ч |
| Kaihua CCFJ24J | 24 | 462 000 | 800 | 3,117 | 1500 | 208 г/кВт·ч |
| Fischer Panda 5000i PMS | 4 | 778 000 | 97 | 0,309 | 2800 | 2,0 л/ч |
| VTE Paguro 2000 | 2 | 487 174 | 46 | 0,219 | 3000 | 0,35 л/ч |
Преимущества и недостатки
Большинство судов длиной от 8 метров и более оснащаются стандартными дизельными силовыми установками. Дизельный двигатель является более безопасным, экологически чистым, а также имеет меньшее потребление топлива и вес, чем его бензиновые аналоги, что позволяет увеличить время электроснабжения судна в плавании без дозаправок генератора. Дизельные генераторы также выделяют значительно меньше оксида углерода, который крайне опасен для человека при ближайшем контакте с ним.
Дизельные генераторы, используемые на судах, также имеют отличный крутящий момент, что дает им хорошее преимущество в плане мощности.Немецкие судовые дизель генераторы MAN, входящие в каталоги известных мировых производителей, являются лидерами среди высокооборотных судовых двигателей, имеющих все меньший размер и большую энергоэффективность, позволяя удерживать спрос на дизель генераторы на высоком уровне.
К недостаткам дизель генераторов можно отнести их достаточно высокую стоимость и требовательность к качеству топлива, а также необходимость в минимальной нагрузке на генератор от 40 % его мощности, т. к. на холостом ходу он подвержен интенсивному износу своих частей.
Судовой генератор показан на видео
Еще одним недостатком дизель генераторов является создаваемое ими высокое звуковое давление, которое, в свою очередь, может быть устранено установкой на генератор шумоизолирующего кожуха.