Дизельная электростанция – компоненты и работа

29.10.2022

Дизельная электростанция использует дизельный двигатель для вращения генераторов переменного тока и производства электроэнергии. Дизельный двигатель используется в качестве основного двигателя, и эта силовая установка известна как дизельная электростанция.

За счет сгорания дизельного топлива вырабатывается энергия вращения. Генератор соединен с тем же валом дизельного двигателя. А генератор переменного тока используется для преобразования энергии вращения дизельного двигателя в электрическую энергию.

Различные компоненты или системы, используемые в дизельной электростанции, перечислены ниже.

1. Дизельный двигатель;
2. Система впуска воздуха;
3. Вытяжная система;
4. Система водяного охлаждения;
5. Система подачи топлива;
6. Система смазки;
7. Система запуска дизельного двигателя.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель является основным компонентом дизельной силовой установки. Он используется для выработки механической энергии в виде энергии вращения с помощью сгорания дизельного топлива. Генератор подсоединен к тому же валу, что и дизельный двигатель.

Есть два типа дизельных двигателей:

1. Двухтактные двигатели;
2. Четырехтактные двигатели.

В двухтактных двигателях на каждый оборот коленчатого вала развивают один рабочий такт. А в четырехтактных двигателях через каждые два оборота коленчатого вала развивается один рабочий такт.

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели имеют низкое отношение веса к мощности, более компактны, легко запускаются и имеют низкие капитальные затраты. Но термодинамический КПД двухтактного двигателя меньше по сравнению с четырехтактным двигателем. Двухтактные двигатели требуют больше охлаждающей воды и потребляют больше смазочных материалов.

Четырехтактные двигатели предпочтительнее двухтактных для применения в малосерийных генерирующих и ДГ установках. А для крупносерийного производства предпочтение отдается двухтактным двигателям.

Дизельные электростанции мощностью менее 3 МВт используются в качестве резервных станций, а электростанции мощностью от 3 до 25 МВт используются в качестве базовых станций. Как правило, в установках такого типа используются четырехтактные двигатели. Установки, используемые для установок с базовой нагрузкой, имеют мощность более 10 МВт, и для этих установок используются двухтактные двигатели.

Система впуска воздуха

Большой дизельной электростанции требуется воздух в пределах 4-8 куб.м/кВтч. В естественном воздухе содержится много частиц пыли, которые могут повредить цилиндры двигателей. Поэтому в системах впуска воздуха используются воздушные фильтры.

Воздушные фильтры изготавливаются из ткани, дерева или войлока. В некоторых случаях используются фильтры с масляной ванной. В фильтрах с масляной ванной частицы пыли покрыты маслом. Конструкция системы впуска воздуха сделана таким образом, чтобы она вызывала минимальные потери давления при движении воздуха.

Если потери давления высоки, это может привести к увеличению расхода топлива и снижению мощности двигателя. Во избежание засорения воздушные фильтры необходимо периодически очищать. В силовых установках большой мощности между двигателем и системой впуска используется глушитель для снижения шумового загрязнения.

Вытяжная система

При сгорании дизельного топлива образуются газы. Система, которая используется для удаления этих газов, известна как выхлопная система. Выхлопная система предназначена для выброса газов из двигателя в атмосферу.

Выхлопные системы сконструированы таким образом, что удаляют газы без потери давления. Если давление сбрасывается, требуется дополнительная работа для выхлопных газов. А это увеличит расход топлива и снизит мощность дизельных двигателей.

Для снижения уровня шума выхлопная система должна быть снабжена глушителями и глушителями. С помощью гибких выхлопных труб вибрация должна изолироваться от установки.

Выхлопную систему необходимо покрыть асбестом, чтобы избежать теплопередачи, и ее необходимо периодически очищать.

Система водяного охлаждения

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет сжигания топлива с воздухом, а процентное использование энергии указано ниже:

• 30-37% – полезная работа;
• 30-35% – выносится выхлопными газами;
• 0-12% - потери на излучение, конвекцию и теплопроводность;
• 22-30% – потоки тепловой энергии от газов к стенкам цилиндра.

Поэтому в двигателе внутреннего сгорания 22-30% энергии теряется в виде тепловой энергии. А чтобы двигатель не перегревался, ему необходима система охлаждения. Существует два типа систем охлаждения:

1. Прямое охлаждение;
2. Косвенное охлаждение.

Прямое охлаждение также известно как воздушное охлаждение, а непрямое охлаждение также известно как водяное охлаждение. Как правило, воздушное охлаждение используется для двигателей малой мощности. И он использует охлаждающие ребра и перегородки для отвода тепла от двигателя. Для двигателей большой и средней мощности используется система водяного охлаждения. В системе водяного охлаждения используется водяная рубашка, радиатор и патрубки.

Система подачи топлива

В дизельной электростанции, как следует из названия, в качестве топлива используется дизельное топливо. Система подачи топлива должна выполнять следующие функции:

• В зависимости от мощности двигателя и количества часов подачи требуется резервуар для хранения дизельного топлива.
• Перед подачей топлива в двигатель топливо должно быть отфильтровано и не содержать никаких примесей.
• Необходим учет топлива.
• В соответствии с нагрузкой в каждом цикле он должен впрыскивать точное количество топлива.
• Обеспечить обратный путь к неиспользованному топливу.
• В многоцилиндровом двигателе требуется распыление топлива и равномерное распределение топлива по каждому цилиндру.

Система смазки

В двигателе внутреннего сгорания расположение поршень-цилиндр связано с очень большим изменением температуры. Он работает при максимальной температуре около 2000˚ C или выше. При такой высокой температуре смазочный материал может превратиться в липкий материал. А это приводит к заеданию поршневых колец.

Двигатели работают в условиях высоких нагрузок и вызывают потери на трение в случае отказа системы смазки. Следовательно, система смазки необходима для двигателя внутреннего сгорания и требует, чтобы достаточное количество масла достигало всех частей двигателя.

Система смазки предотвращает прямой контакт между двумя металлами и снижает износ движущихся частей. Перечисленные ниже компоненты двигателя внутреннего сгорания должны быть смазаны:

1. Поршень и цилиндр;
2. Коренные подшипники коленчатого вала;
3. Кулачок, распределительный вал и его подшипники;
4. Концы подшипников на шатуне.

Система запуска дизельного двигателя

В момент запуска температура и давление в цилиндре недостаточны для инициирования сгорания. Следовательно, запуск двигателя не способствует инициированию сгорания. Существует несколько методов запуска дизельного двигателя. Некоторые из этих методов перечислены ниже:

• Ручной или кик-стартер;
• Электрический запуск;
• Сжатый воздух;
• Вспомогательный бензиновый двигатель;
• Зажигание горячей лампочки;
• Специальный картридж пусковой.

Из этих методов наиболее популярным методом запуска дизельного двигателя является электрический метод запуска. В этом методе батарея используется с двигателем с последовательным возбуждением (стартер). Эта схема предназначена для работы на большом токе при низком напряжении. Пусковой двигатель соединен с маховиком двигателя через шестерни и обеспечивает крутящий момент до запуска двигателя.