Как подобрать мощность дизельной электростанции?

Элементарный расчет требуемой мощности

Необходим дизель-генератор для загородного дома, где семья проживает постоянно.

Мощности должно хватить на то, чтобы обеспечить освещение и отопление помещений, работу кондиционера и системы подготовки воды. А также запитать бытовые приборы: холодильник, микроволновую печь, телевизор, пылесос и стиральную машину.

Подойдет ли для этого ДГУ мощностью 25 кВт или все-таки придется выбрать дизельный генератор 30 кВт, цена которого – значительно выше?

Шаг 1. Определить мощности и коэффициенты пусковых токов всех приборов.

Прежде чем запрашивать у производителей цены на дизельные генераторы 30 кВт – разберитесь с потребителями, которых агрегат будет питать. Все электроприборы, которые находятся в вашем доме, делятся на резистивные и индуктивные. В составе резистивных приборов нет электродвигателя. Они потребляют активную мощность и преобразуют ее в свет или тепло. Это лампы накаливания, кухонные плиты, любые нагревательные приборы.

Индуктивные – это приборы, которые работают от электродвигателя. Например, компрессор, дрель, холодильник. На короткий промежуток времени после запуска такого оборудования возникает пусковой ток. Он может в несколько раз превышать номинальную мощность агрегата. Поэтому для запуска таких приборов требуется дополнительная мощность.

Как определить мощность и коэффициент пускового тока оборудования? Ищем информацию в паспорте устройства, в инструкции по применению или на заводской табличке/наклейке. Если нет возможности точно узнать, какой мощности приборы, которые вы собираетесь подключить, воспользуйтесь таблицей приближенных значений.

Шаг 2. Сложить мощности всех потребителей. Добавить запас 20%.

Берем номинальные мощности и умножаем их на коэффициент запаса. Так мы закладываем в мощность пусковые токи индуктивных приборов. В нашем случае сумма мощностей всех приборов составила 24 кВт.

К этому числу следует добавить еще 20%. Эта дополнительная мощность покроет неточности в расчетах и даст возможность в будущем увеличить количество потребителей электроэнергии. Получается, что для резервного энергоснабжения загородного дома из нашего примера потребуется дизельная электростанция 30 кВт. Купить такую ДГУ лучше у производителя. А ее цена зависит от множества факторов: марка двигателя, положенного в основу установки, степень автоматизации, исполнение. Ориентируйтесь на то, что самый дешевый дизельный генератор 30 кВт купить получится не меньше, чем за стоимость нового легкового автомобиля отечественной сборки.

Шаг 3. Проверить оптимальность мощностного диапазона

Но не спешите тут же смотреть все дизель генераторы 30 кВт, которые предлагаются на рынке. Есть еще один способ убедиться, что вы определили требуемую мощность правильно.

Электроагрегат работает в оптимальном режиме лишь в том случае, когда подключенная к нему нагрузка составляет от 40 до 80% мощности станции. Дизель-генератор не должен работать на пределе своих возможностей, но и слишком низкая нагрузка вредит его способностям. Если в вашем расчете учтено много приборов, но далеко не все из них используются постоянно, можно немного уменьшить запас мощности, ограничившись 10-15%.

В нашем случае все рассчитано идеально. Среди учтенных приборов 5 работают постоянно, а значит, считаются минимально возможной нагрузкой. Это освещение, отопление, холодильник, вентиляция и снабжение дома водой. Все вместе они составляют 52% полной мощности электростанции. С верхней границей тоже все в порядке. При одновременном подключении всех приборов к дизель-генератору, он будет загружен на 80%. Корректировать добавленный запас мощности не нужно - дгу 30 кВт отлично справится с задачей.

Расчет мощности для «тяжелых» потребителей

Дизель-генератор будет работать на буровой установке – обеспечивать запуск ротора и насоса.

Насос потребляет 16 кВт. Но его пусковой ток – в семь раз больше. Ротор потребляет 9 кВт при стартовом токе в 45 кВт.

Подойдет ли дизельная электростанция 200 кВт для привода механизмов буровой установки? Или стоит купить ДГУ с запасом мощности?

Электроприводы насосов, роторов, лебедок имеют очень большие пусковые токи. При этом значение коэффициента мощности остается небольшим. Как это учитывать при выборе мощности электростанции?

Необходимо сложить пусковые токи одновременно запускаемых потребителей и убедиться в том, что полученная сумма не превышает возможностей станции. То есть электрогенератор способен вырабатывать максимальное значение в течение короткого времени.

В нашем случае при сложении пусковых токов получилась цифра 157 кВт. Такую мощность могут вырабатывать сразу несколько моделей, и теперь главное – выбрать ту, для которой режим будет наиболее оптимальным. Так, рассматривать для проекта ДГУ номинальной мощностью 150 кВт чревато проблемами. Агрегат хоть и потянет стартовые скачки мощности, но долго проработать не сможет. Приобретать станцию 250 кВт тоже не имеет смысла. Придется раскошелиться, но при этом техника будет работать не в полную силу – это тоже плохо для ее ресурса. Для данного проекта стоит выбрать дизельный генератор 200 кВт, цена которого позволит не потратить лишних денег, а способностей хватит, чтобы справиться с высокими пусковыми токами без ущерба для собственной работоспособности.

Есть и другие варианты, которые помогают предотвратить чрезмерное увеличение пусковых токов. Например, потребителей можно разбить на группы с заранее заданной временной последовательностью пуска через 30-60 секунд. В таком случае снабдить буровую электричеством смогут и дизельные генераторы 100 кВт.

Подбор мощности для варьирующихся нагрузок

Требуется дизель-генератор для котельной – резервировать вспомогательное электрооборудование теплоисточников.

Уровень потребления котельной меняется в зависимости от сезона. Летом потребление небольшое - дизельная электростанция 100 кВт будет работать на четверть своих возможностей. Тем не менее, зимой мощности нужно больше и единственным решением кажется тот самый дизельный генератор 100 кВт, цена которого неоправданно высока для такого сезонного режима работы.

Существует три режима работы ДГУ. Продолжительный, когда вы нагружаете ДЭС на 70% и она работает 24 часа в сутки. Основной режим, когда электростанция нагружается на 90% и работает 6-8 часов в сутки. И резервный режим, когда вы нагружаете агрегат по «полной», но он работает всего 500 часов в год.

В паспорте любого дизель-генератора указаны две мощности. Основная мощность (PRP, Prime Power) - номинал, вырабатывая который, дизельная электростанция будет чувствовать себя комфортно. И ограниченная по времени мощность (LTP, Limited Time Power) - номинал, вырабатывая который, ДЭС будет работать на максимуме своих возможностей. На первый показатель стоит ориентироваться, когда вы покупаете ДГУ для основного и продолжительного режимов работы. На второй – когда рассматриваете вариант использования ДГУ в качестве резервного источника питания.

Но в случае с котельной все гораздо сложнее. Режим работы не подходит под стандартные схемы. Агрегат, который по всем параметрам годится для проекта, на самом деле, принесет больше проблем, чем пользы. Не лучшим решением проблемы будет единичная дизельная электростанция 100 кВт. Цена решения и правда получится слишком высокой. Ведь летом, когда котельной требуется лишь 25% мощности станции, потребуется дополнительная искусственная нагрузка. Иначе обеспечить работоспособность и долговечность генератора не получится.

В подобных задачах стоит в принципе отказаться от идеи единичных электростанций и закрыть каталоги, в которых представлены дизель генераторы 100 кВт. Отличным вариантом для объектов с варьирующейся нагрузкой станет энергокомплекс – связка из нескольких электростанций. Энергокомплекс позволяет изменять рабочий режим в зависимости от потребностей. Установки могут действовать по-отдельности, а могут объединить усилия и работать синхронно. Так, зимой дуэт дизель-генераторов мощностью по 50 кВт каждый способен вырабатывать сразу 100 кВт энергии. А летом одна из станций прекратит свою работу, оставив дела компаньону. К тому же, обычно несколько установок стоят на 20-30% дешевле, чем единичная электростанции большой мощности