Дгу что это такое
Дизель-генераторная установка (ДГУ)
Электромеханическое устройство, состоящее из дизельного двигателя, электрогенератора и схемы управления
Дизель-генераторная установка (ДГУ) – это электромеханическое устройство, состоящее из дизельного двигателя, электрогенератора и схемы управления.
ДГУ обеспечивают автономное питание (гарантированное электроснабжение) критичной нагрузки.
Они предназначены для работы в качестве постоянных или резервных источников электроэнергии, способных функционировать в течение длительного периода времени (от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от емкости топливного бака).
Дизель-генераторы можно разделить на маломощные однофазные, а также средние, мощные и сверхмощные трехфазные устройства.
Они могут быть как в открытом исполнении для установки внутри помещений, так и в различных защитных кожухах.
Управление работой современных ДГУ осуществляется с помощью встроенных контроллеров (микропроцессорных или аппаратных).
Они способны автоматически запускать двигатель при авариях сетевого напряжения и останавливать его при восстановлении электроснабжения, выдерживая при этом заданные временные интервалы.
Главная схема управления, расположенная в панели управления ДГУ, контролирует параметры входной сети и генератора, подает команды на панель переключения нагрузки и в цепи старта/остановки ДГУ.
Автоматическая панель переключения нагрузки (АППН) или автомат ввода резерва (АВР) осуществляют переключение нагрузки со входной питающей линии на дизель-генератор и обратно по команде контроллера.
Комплексная система, состоящая из дизель-генераторной установки и источника бесперебойного питания, позволяют обеспечить мощную нагрузку бесперебойным электропитанием в течении длительного времени.
Необходимо заметить, что комплексная система бесперебойного питания, состоящая из следующих устройств: стабилизатор + ДГУ или стабилизатор + ДГУ + ИБП, позволяет существенно экономить дизельное топливо за счёт улучшения качества сетевого напряжения и как следствия уменьшения числа стартов ДГУ.
Как правило, дизель-генераторные установки могут использовать в 2 х ситуациях:
когда необходим источник постоянного бесперебойного электроснабжения. Такая ситуация возникает тогда, когда другие источники электроснабжения вблизи вашего объекта отсутствуют. В этой ситуации нужен источник автономного бесперебойного электроснабжения. Такие генераторы необходимы: на строительных площадках; в местах размещения открытых торговых точек; при проведении культурно-массовых мероприятий под открытым небом; в вахтовых поселках; в геолого-разведывающей и добывающей промышленности;
когда необходим источник аварийного электроснабжения. В этом случае на объекте эксплуатации может быть постоянное электроснабжение от существующей поблизости ЛЭП, но подача электроэнергии происходи со сбоями. Именно для поддержания работы объекта при перебоях с подачами электроснабжения и нужны аварийные генераторы. Они позволяют обеспечить бесперебойную работу вашего объекта независимо от основных источников электроснабжения.
Дгу что это такое
На физическом факультете Дагестанского государственного университета именем известного советского и российского физика, доктора физико-математических наук, академика Российской академии образования, профессора, ректора ДГУ (1992 по 2007 гг.) Омара Омарова назвали научно-исследовательскую лабораторию физики плазмы и газового разряда.
На торжественном открытии присутствовали ректор ДГУ Муртазали Рабаданов, профессорско-педагогический состав физического факультета, коллеги, друзья и близкие профессора.
Как отметил ректор, Омар Омаров являлся выдающимся научным деятелем, труды которого были известны далеко за пределами России. Благодаря ему на физическом факультете университета открыты магистратура, аспирантура и докторантура по физике плазмы и физической электронике.
«Сегодня Омару Алиевичу исполнилось бы 83 года. Он всю жизнь работал в нашем университете – от лаборанта до ректора. Это человек, который многое сделал для ДГУ в самый сложный период в системе высшего образования. Несмотря на то, что был ректором, свое любимое дело – науку, он не оставлял ни на один день. Именно в этой лаборатории Омар Алиевич и начинал свои исследования и создавал свои установки», – рассказал Рабаданов.
Ректор ДГУ – почетный гость церемонии вручения VII Всероссийской премии «За верность науке»
Муртазали Рабаданов в качестве почётного гостя принял участие в церемонии вручения VII Всероссийской премии «За верность науке» в Государственном Кремлёвском дворце.
В этом году премия вручалась в 15 номинациях и привлекла рекордное количество заявок.
«Церемония вручения VII Всероссийской премии «За верность науке» в Государственном Кремлёвском дворце прошла на высоком уровне, как и полагается таким значимым мероприятиям. Начиная с марта месяца, оргкомитетом была проведена огромная работа: мы утвердили состав экспертного совета премии, список номинаций и дату начала приёма заявок. В этом году на премию было подано рекордное количество заявок. Не случайно, что 2021 год был назван Годом науки и технологий, ведь сегодня без участия науки во всех сферах и областях жизни просто невозможно представить прогресс», – сказал Рабаданов.
«ДГУ – прекрасная звезда в созвездии лучших российских университетов». 90 лет ДГУ
В юбилейных мероприятиях принял участие и Глава Дагестана Сергей Меликов.
До начала торжественной части в фойе актового зала в учебно-лабораторном корпусе ведущего вуза республики Сергей Меликов осмотрел выставку достижений университета.
Разделить радость праздника с ДГУ пришли представители науки и общественности Дагестана, члены руководства республики – Председатель Народного Собрания РД Заур Аскендеров, врио заместителя Председателя Правительства РД Мурад Казиев, врио министра образования и науки РД Яхья Бучаев.
Праздничное мероприятие началось с торжественного гимна студенчества «Гаудеамус». Ректор ДГУ Муртазали Рабаданов поблагодарил всех, кто нашел возможность присутствовать на торжестве, и предоставил слово руководителю региона.
Глава республики назвал Дагестанский государственный университет выдающимся научно-образовательным учреждением. «В этом году мы отмечаем 100-летие Дагестанской АССР, и, я думаю, одним из этапов становления государственности явилось создание ДГУ. Это один из старейших вузов, глубокоуважаемый университет, который на самом деле сегодня почитают во всех уголках нашей страны», – подчеркнул Меликов.
Как отметил Сергей Меликов, за эти десятилетия пройден огромный и сложный путь становления и развития ведущего университета Дагестана и одного из ведущих вузов Северного Кавказа. Создание научно-образовательного центра такого уровня – дело не одного года – результат колоссального труда выдающихся ученых, организаторов науки и образования, всего многотысячного коллектива ученых и преподавателей.
«Нас всех объединяет желание видеть наш университет мощным, высокопрофессиональным и, безусловно, современным, но не потерявшим традиции длинного 90-летнего пути. Уверен, что вы сделаете все для того, чтобы самая светлая сакля Дагестана и впредь занимала достойное место в системе образования Дагестана и России», – заключил Меликов.
Дгу что это такое
Для чего нужны дизель-генераторные установки? Как они работают? Есть ли ощутимая разница между однофазной и трехфазной электростанцией? И если есть, то какую лучше купить для дома, а какую – для стройки и производства? А может, дешевле арендовать? Отвечаем на все эти вопросы по порядку.
Что такое ДГУ
ДГУ или дизельгенераторные установки – это оборудование для производства электроэнергии. Вне зависимости от размеров и мощности, каждое такое устройство оснащено двигателем внутреннего сгорания, работающим на дизельном топливе.
Основная задача дизельных электростанций – обеспечить автономное питание там, где нет централизованной электросети. Малые ДЭС используют в быту – для сварки, обогрева и освещения дачных домиков и загородных коттеджей. Средние и большие генераторы питают офисные и торговые центры, производственные предприятия, концертные и строительные площадки.
В городах ДГУ часто берут для подстраховки, в качестве резервного источника энергии. За городом и в промзоне генераторы задействуют постоянно – как основную станцию.
Принцип работы дизель-генераторной установки
Генераторная установка состоит из двух узлов: дизельный мотор и работающий от него электрогенератор. Различия – в мощности, уровне шума и в исполнении.
Большинство компаний выпускают электростанции в нескольких линейках: переносные «домашние», средние и сверхмощные. В зависимости от мощности и назначения ДГУ, конструкцию «двигатель + генератор» устанавливают либо на легкую раму, либо на автомобильное шасси. Большие станции дополнительно закрывают в металлических контейнер или кожух для защиты от шума.
Управление ДЭС
Почти все современные генераторы имеют автоматическую систему контроля: самостоятельно включаются, если напряжение в сети исчезло, и отключаются, как только питание от электросети появилось вновь.
Управлять станцией и следить за параметрами можно при помощи электронной панели управления. Обычно это монохромный дисплей, на котором отображается:
Доступ к панели управления часто защищен 5-цифровым кодом – от 0 до 4.
Плюсы ДГУ
Минусы ДГУ
Типы дизельных генераторов
Электростанции на дизеле делят на типы по мощности и способу перемещения. Портативные модели – самые легкие и слабые – от 2 до 15 кВт. Их покупают для частных нужд, поэтому они компактные, их легко возить в машине, а то и переносить в руках.
Портативные электроустановки – для дома и дачи
Большинство переносных ДГУ рассчитаны на 3 – 10 кВт. Это идеально для пригорода, где есть перебои с электричеством или централизованная сеть еще не проведена. Портативные станции выпускают специально для частников, поэтому они просты и удобны: низкий расход горючего, минимальный уровень шума, небольшие габариты и вес. Чтобы подключить такую установку, не требуется ни отдельной комнаты, ни специальной квалификации.
Портативные генераторы покупают не только для дома – они популярны на неосвещенных стройплощадках и в коммунальных хозяйствах для починки электросетей.
Рабочий ресурс
Самые простые и дешевые ДГУ – сезонные. Их моторесурс не превышает 500 – 2500 моточасов. Такие станции покупают для дачных строек, ремонтов или редких выездов за город.
Другое дело – и другая цена – у генераторов длительного применения. Они рассчитаны на 3 – 5 тысяч моточасов.
Ручной или автоматический запуск?
Бюджетные генераторы выпускают в упрощенном исполнении – а значит, запуск у них ручной. Переключатель источника питания тоже ручной: при отключении централизованного электричества пользователь сам выбирает, запускать ДГУ или нет.
Модели с электрозапуском дороже и тяжелее «ручных». Если первые обычно продают на раме с ручками, то вторые могут комплектовать кожухами, устройствами подогрева и электростартером.
Бытовые или профессиональные?
Если 15-20 лет назад в таком разделении был смысл, то сейчас большинство производителей выпускают только «профессиональные» генераторы. Это значит, что модель выдерживает длительные нагрузки и к ней можно подключать крупное оборудование для стройки или уборки.
Переносные модели SDMO
Мощность установки – 3,4 кВт, фаза – одна, номинальное напряжение – 230 вольт. Без дозаправки станция работает до 5 часов при объеме топливного бака 4,3 литра. Модель оснащена двигателем Kohler KD350 с частотой вращения 3000 об / мин. Если давление масла слишком низкое, сработает система защиты, и мотор не запустится. Вес установки – 70 кг.
Мобильные ДГУ – для стройки и ремонта
Главное отличие передвижного дизельного генератора – повышенная мобильность. Модели могут быть относительно легкими (от 100 кг) или массивными (на 8-12 тонн), но все они выполняют основную задачу: быстро приезжают на объект и свободно перемещаются по площадке.
Передвижные станции выпускают для дорожного и городского строительства. Другое применение – питание концертных площадок. Такие ДЭС оптимальны для открытого пространства – им не нужны отдельные помещения, мощные подъемники или расширенные дверные проемы. От погоды их защищают металлические контейнеры. Они же снижают шум двигателя.
Варианты шасси
Европейские производители не выпускают «готовые» передвижные генераторы – но почти у всех моделей (за исключением самых легких) есть опция установки на прицепное шасси. Это делается для гибкости: заказчик сам определяет, на какой автомобиль – или трактор – поставить генератор.
Для дизельных станций есть несколько вариантов базы:
Иногда генераторы устанавливают не на колесные базы, а на сани-лыжи. Широкие цельнометаллические полозья крепят к автомобилю или другому тягачу, чтобы возить массивное оборудование по сложным трассам – например, по пересеченной местности.
Пример передвижной станции SDMO
Большинство строительных и ремонтных нужд покрывают электростанции на 60 – 80 кВт. Типовой пример – трехфазный дизельный генератор SDMO J88K. Модель дает до 70 кВт энергии и рассчитана на 12 часов непрерывной работы.
Стационарные ДЭС
Самые мощные электростанции на дизельном топливе вырабатывают до 2-3 мВт электричества. Их производят для основного или резервного питания строительных площадок, торговых центров, заводов, стратегических объектов – любых площадок, где нужна регулярная подача электричества в больших объемах.
Почти все промышленные ДГУ трехфазные, работают с напряжением 380 В на низких оборотах (до 1500 об/мин) и имеют систему жидкостного охлаждения. Это продлевает ресурс двигателя: европейские станции могут непрерывно работать до 40 000 часов до первого отказа. Это особенно важно на предприятиях непрерывного цикла, где нежелательна даже короткая остановка мощностей.
Рассчитываем максимальную мощность
Первое, что необходимо сделать перед покупкой или прокатом большого генератора – определиться, какая мощность вам нужна. Для этого сложите показатели потребления всех устройств, подключенных к сети, и к полученной сумме добавьте 30%. Так вы заложите «страховочный» запас мощности и убережете себя от внезапной остановки станции.
Брать ДГУ по мощности «впритык» нежелательно: постоянная перегрузка износит двигатель раньше срока. Сильный запас – больше 50% потребляемой мощности – тоже будет во вред. Идеальный вариант нагрузки – 75% от номинальной выработки.
Синхронный или асинхронный
Выбор зависит от особенностей площадки. Синхронные ДГУ не такие точные, как асинхронные – но быстро запускаются при перебоях с энергией и имеют повышенную работоспособность. Их используют для аварийного питания жилых домов, строек и производств.
Асинхронные электростанции используют для питания точной аппаратуры, чувствительной к перепадам напряжения. Такие модели закупают для медицинских учреждений, метеостанций и центров запуска.
Промышленные модели SDMO
Европейские стационарные ДЭС выпускаются в двух вариантах – рама и кожух. Покупатель сам выбирает тип исполнения. Пример типовой промышленной электростанции – трехфазная дизельная установка SDMO V650 C2 номинальной мощностью 520 кВт.
Генератор оснащен 6-цилиндровым двигателем Volvo и потребляет до 85 литров топлива в час при 75% загрузке. Объем стандартного топливного бака – 600 литров, но есть возможность оборудовать станцию дополнительными емкостями. Вес модели в контейнере – 5,3 тонны. В открытом исполнении станция весит 3,8 тонны.
Покупать или арендовать?
Дизель-генератор в собственности прослужит несколько лет. Это главный довод сторонников покупки. На самом деле, крупные ДЭС чаще берут в аренду, чем покупают – длительный прокат хорошего генератора выходит дешевле, чем полное приобретение или лизинг.
Особенно верно это для сезонных предприятий, работающих при полной загрузке до 3 – 6 месяцев в году. Например, компании по проведению праздников и концертов на открытом воздухе заняты летом и осенью – до первого снега. Им подходят мобильные генераторы на шасси мощностью до 80 – 250 кВт. Крупные мероприятия, где требуется подключить аппаратуру на 300 – 350 кВт, проходят несколько раз в год. Покупать тяжелый генератор ради них невыгодно.
Сезонным производствам, загруженным 3 – 4 месяца в году, достаточно проката стационарных электростанций до 500 – 1000 кВт. Курортные объекты с перебоями в электричестве задействуют арендные ДЭС контейнерного исполнения мощностью до 400 – 700 кВт.
Один из самых сложных вопросов при прокате ДГУ – обслуживание. Следить за крупными станциями нужно круглосуточно, чтобы предотвратить отказы. Для этого рядом с генератором селят механика. Компании по аренде электростанций подают оборудование со своими обученными специалистами. От заказчика требуется бытовка – или другое жилое помещение вблизи от генератора.
Доставка, возможный ремонт и заправка станции, а также расчеты с механиками и операторами входят в обязанности фирмы по прокату ДГУ. Если генератор находится в вашей собственности – всеми этими вопросами занимаетесь вы.
Дизель-генераторные установки: разбираемся, что к чему
Дизель-генераторные установки (ДГУ) — наиболее распространенные на сегодняшний момент времени элементы построения систем гарантированного питания. Основными структурными элементами ДГУ, как можно видеть в названии, является дизельный двигатель и генератор.
В данной статье будут рассмотрены принципы работы и конструктивные особенности ДГУ с четырехтактным дизельным двигателем и синхронным генератором переменного тока.
Разбирать «что к чему» начнем с рассмотрения основных механизмов двигателя внутреннего сгорания.
Итак, ДВС, в нашем случае дизельный двигатель, состоит из следующих основных элементов:
Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы обеспечивают осуществление рабочего цикла двигателя.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя или преобразования тепловой энергии сгорания топлива в механическую энергию вращения вала двигателя. Кривошипно-шатунный механизм включает в себя шатун, коленчатый вал и элементы цилиндропоршневой группы — поршень, поршневой палец.
Работает эта «штуковина» следующим образом: есть поршень, который прямолинейно (вперед-назад) движется в цилиндре двигателя. Чтобы передать механическую энергию его движения валу двигателя, к нему присовокуплен шатун. Шатун состоит непосредственно из тела и двух головок с крышками, посредством которых он крепится к поршню и коленчатому валу двигателя. Когда поршень идет вниз, совершая рабочий ход, он давит на шатун, а тот в свою очередь, давит на шейку коленвала. Это приводит к круговому движению шатунной шейки коленвала. Далее поршень доходит до крайней нижней точки своего движения, после этого начинается его движение в обратную сторону, а в это время уже другой поршень совершает рабочий ход, аналогично через шатун, передавая механическую энергию коленчатому валу двигателя.
Для лучшего понимания вышесказанного более подробно рассмотрим конструктивные особенности данного механизма.
Шатун состоит из стержня, имеющего двутавровое сечение, поршневой (верхней) и кривошипной (нижней) головок. Поршневой головкой шатун крепится к поршню с помощью поршневого пальца.
Кривошипной головкой шатун крепится к шатунной шейке коленчатого вала. Шатун является одной из самых нагруженных деталей в двигателе. Коленчатый вал воспринимает усилие от поршня через шатун и передает крутящий момент через соединительную муфту ротору генератора переменного тока.
Коленчатый вал состоит из коренных, шатунных, шеек и соединяющих их щек. Шатунная, или коренная шейка вместе с двумя щеками образует колено вала. Коренными шейками вал устанавливается в картере двигателя и закрепляется крышками. К шатунным шейкам, как говорилось ранее, крепятся шатуны. Трение компенсируется подшипниками скольжения или вкладышами. Коренные вкладыши устанавливаются в коренные опоры и крышки коренных опор, шатунные устанавливаются в нижнюю головку шатуна и в крышку головки шатуна.
Поршень воспринимает давление газов и передает усилие на шатун. Поршень состоит из двух частей: верхней, называемой «головка поршня» и нижней, называемой «юбка поршня». Головка поршня вместе со стенками цилиндра образует камеру сгорания двигателя. Головка поршня — наиболее усиленная часть поршня. Юбка поршня менее усилена, в нее устанавливается поршневой палец. Кроме того в головку поршня устанавливаются компрессионные и маслосъемные кольца, которые также относятся к цилиндропоршневой группе. Компрессионные кольца необходимы для уплотнения поршня в цилиндре и для отвода тепла от поршня в стенки цилиндра. Маслосъемные кольца необходимы для снятия излишек смазочного масла.
В поршень устанавливается поршневой палец, он шар-нирно соединяет поршень с шатуном. Поршневые пальцы бывают плавающего типа и запрессованные в верхнюю головку шатуна.
Второй механизм, обеспечивающий осуществление рабочего процесса двигателя, — газораспределительный.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного отвода газов из цилиндра и подвода воздуха в цилиндр согласно тактам рабочего цикла двигателя. Он должен обеспечить очистку цилиндров от продуктов сгорания (отработавших газов) на такте выпуска и наполнение цилиндров новой порцией воздуха на такте впуска.
В двигателях внутреннего сгорания применяются несколько типов газораспределения. Наибольшее распространение, благодаря относительной простоте устройства и высокой надежности, получил клапанный механизм газораспределения.
В механизме газораспределения можно выделить следующие группы деталей:
Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала через передаточный механизм. На теле распределительного вала в определенной последовательности и под определенными углами расположены кулачки, имеющие форму эксцентриков. В определенные моменты времени, согласно тактам рабочего цикла дизельного двигателя, кулачки нажимают на детали привода клапанов, которые соответственно открываются, преодолевая усилия пружин. При этом в цилиндрах происходит наполнение воздухом или удаление отработавших газов, в зависимости от того, какой клапан открылся.
Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал классической конструкции кулачкового типа имеет кулачки управления впускными и выпускными клапанами и опорные шейки. Опорными шейками вал устанавливается в опорах (подшипниках скольжения) и закрепляется крышками. Опоры и крышки опор могут быть объединены между собой в корпус подшипников распределительного вала. От осевого перемещения распределительный вал удерживается упорным подшипником. Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя зубчатой передачей (шестернями).
Передаточное отношение шестерен (звездочек) коленчатого и распределительного валов равна двум (т.е. скорость вращения коленчатого вала в два раза выше, чем распределительного).
К деталям клапанной группы относятся впускные и выпускные клапаны, седла клапанов, направляющие втулки клапанов со стопорными кольцами и уплотнениями клапана (сальниками клапана), клапанные пружины, тарелки, шайбы и конические разрезные «сухари».
Клапаны. Основными элементами клапана являются головка и стержень. Рабочей поверхностью тарелки (фаской) клапан плотно прилегает к седлу запрессованному в головку блока цилиндров. Неплотная посадка клапана в седле является основной причиной его выхода из строя (прогорания) и разгерметизации камеры сгорания. Направляющие втулки клапанов запрессовываются в головку цилиндров блока (или в блок цилиндров, при нижнем размещении клапанов). Через направляющую втулку 
проходит стержень клапана. Втулка может иметь посадочный поясок для установки сальника клапана (маслосъемного колпачка), уплотняющего стержень клапана и предотвращающего попадание излишек масла по стержню клапана в камеру сгорания. При этом для улучшения смазки стержня клапана по внутренней поверхности направляющей втулки выполняют спиральную канавку (резьбу), в которой удерживается масло.
Пружины клапанов возвращают клапан на седло после снятия с него нагрузки от кулачка распределительного вала, удерживают клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле, и предотвращают разрыв кинематической связи между передаточными деталями и клапаном. На один клапан устанавливается одна или две пружины (внутренняя — малая, и наружная — большая). Витки большой и малой пружин имеют противоположную навивку. Пружина надевается на стержень клапана и закрепляется на его конце через опорную тарелку с помощью разрезных конических сухарей.
В зависимости от конструкции газораспределительного механизма следует различать два основных типа механических приводов клапанов:
Коромысла устанавливаются на оси коромысел через бронзовую втулку или без нее. В зазор между коромыслом и втулкой поступает масло. Одно плечо коромысла опирается через промежуточный толкатель на торец клапана, другое на кулачок распределительного вала. В плече коромысла, опирающегося на клапан, устанавливается винт с контргайкой или эксцентрик, с помощью которого производится регулировка теплового зазора между торцом клапана и деталями привода клапана. Зазор компенсирует тепловое удлинение стержня клапана при нагревании. Ось коромысел представляют собой стальную трубку с точно обработанной поверхностью. Ось (оси) закрепляется на головке блока цилиндров в специальных отверстиях или болтами на крышках распределительного вала.
Привод с помощью рычагов имеет следующие детали: рычаг, опору рычага и прижимную пружину.
Одним плечом рычаг опирается на торец клапана, другим на шаровидную головку опорного болта или втулку гидравлического толкателя (гидрокомпенсатора). Упорный болт вкручивается в стальную втулку, установленную на резьбе в теле головки блока цилиндров и удерживается от самопроизвольного выкручивания контргайкой. С помощью упорного болта производится регулировка теплового зазора в приводе клапанов.
Привод с помощью цилиндрических толкателей. Цилиндрический толкатель представляет собой стальной стаканчик, установленный на стержне клапана в специальном отверстии головки блока. На толкатель через стальную регулировочную шайбу воздействует кулачок распределительного вала (в некоторых конструкциях регулировочная шайба устанавливается под толкатель на торец стержня клапана).
Основанием для крепления деталей и узлов перечисленных систем и механизмов является корпус двигателя.
Корпус двигателя состоит из следующих частей: картер, блок цилиндров, головка блока цилиндров и крышки головки блока цилиндров. В картере двигателя находится основной запас смазочного масла.
В блоке цилиндров расположены непосредственно цилиндры. В рядных двигателях, если блок цилиндров отливается из чугуна, цилиндры изготавливаются совместно с блоком.
В чугунных блоках многорядных двигателей и блоках выполненных из алюминиевых сплавов цилиндры могут изготавливаться в виде отдельных гильз из чугуна или специальной стали.
Гильзы устанавливаются непосредственно в рубашку охлаждения блока цилиндров и носят название «мокрых». Наружная поверхность «мокрых» гильз омывается охлаждающей жидкостью.
На головке блока цилиндров располагается газораспределительный механизм: клапанная группа, детали привода и распределительный вал. Низ головки блока цилиндров образует со стенками цилиндров и днищами поршней камеры сгорания.
Крышка головки блока цилиндров закрывает газораспределительный механизм и предохраняет его от попадания различного рода загрязнений.
Кроме газораспределительного, кривошипно-шатунного механизмов и корпуса, работа дизельного двигателя невозможна без систем. Системы двигателя обеспечивают нормальную работу основных механизмов двигателя. Основными из систем двигателя можно назвать:
Топливная система предназначена для своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя.
Систему условно можно разделить на две части: низкого давления и высокого давления.
К элементам низкого давления относятся:
Элементы топливной системы высокого давления:
Основой в таком насосе является плунжерная пара. Это непосредственно плунжер (небольшой поршень) и цилиндр, в котором плунжер двигается. Плунжер приводится в движение от распределительного вала ТНВД или от другого приводного механизма, в зависимости от конструкции насоса, который в свою очередь посредством шестеренчатой передачи приводится в движение от коленчатого вала двигателя. На плунжере имеется проточка, которая в зависимости от поворота плунжера увеличивает или уменьшает подачу топлива. Поворотом плунжера управляет рейка ТНВД или другой приводной механизм, в зависимости от конструкции насоса. В свою очередь, движением рейки управляет регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Система смазки предназначена для обеспечения смазки трущихся поверхностей деталей, отвода тепла от деталей и выноса продуктов износа из пар трения.
В дизель-генераторных установках применяется комбинированная система смазки, где смазывание осуществляется двумя способами: наиболее нагруженные детали смазываются под давлением, а остальные разбрызгиванием, то есть масло, которое попадает на вращающиеся детали двигателя, разбрызгивается этими деталями, образуя масляный туман.
Система смазки включает в себя:
Рубашка охлаждения, радиатор, патрубки и шланги заполняются охлаждающей жидкостью.
При работе двигателя насос, приводимый в движение от коленчатого вала, создает циркуляцию охлаждающей жидкости. Если двигатель «холодный», жидкость не попадает в радиатор и циркулирует по малому кругу рубашки охлаждения. По мере прогрева двигателя часть жидкости, а затем и вся жидкость начинает циркулировать через радиатор по большому кругу рубашки охлаждения. В радиаторе жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Охлажденная жидкость забирается из радиатора насосом и вновь подается в рубашку охлаждения. Механический привод вентилятора обеспечивает его постоянную работу при работающем двигателе независимо от температуры охлаждающей жидкости.
Термостат регулирует и поддерживает температурный режим двигателя, пропуская жидкость по малому кругу при прогреве холодного двигателя, и по большому кругу — при работе двигателя на рабочих температурах (85-110°C).
Термостаты имеют одно- или двухклапанную конструкцию. Термосиловой элемент термостата размещается в пластмассовом или металлическом корпусе термостата и представляет собой закрытый латунный цилиндр, внутри которого находится твердый или жидкий наполнитель. Объем наполнителя увеличивается при нагревании. Увеличение или уменьшение объема наполнителя приводит к перемещению (открыванию — закрыванию) клапанов термостата.
Жидкостные системы охлаждения относятся к типу закрытых и сообщаются с атмосферой только через паровоздушный клапан пробки расширительного бачка. В расширительный бачок жидкость поступает из радиатора вследствие расширения жидкости при нагревании. Закрытая система охлаждения способствует поддержанию в системе повышенного давления (в пределах 1,10-1,35 атм.), что необходимо для повышения температуры кипения охлаждающей жидкости выше 100°С.
В качестве охлаждающих жидкостей в системах охлаждения двигателей используются антифризы. Основой антифризов являются этиленгликоль или пропиленгликоль.
Этиленгликоль — бесцветная сильно ядовитая жидкость с низкой температурой замерзания, маслянистая на ощупь и сладковатая на вкус.
Пропиленгликоль менее вреден для здоровья, но по рабочим характеристикам уступает этиленгликолю.
В охлаждающие жидкости добавляются присадки, сдерживающие коррозию металла и препятствующие образованию накипи на стенках рубашки охлаждения. Также антифризы имеют низкую температуру начала кристаллизации и обладают смазывающими свойствами.
Кроме этих систем можно выделить систему воздухоза-бора; систему газовыхлопа; систему предпускового подогрева; электромеханическую систему; систему отбора мощности; систему автоматики.
Система воздухозабора предназначена для забора и очистки воздуха, необходимого для сгорания топлива.
Система включает в себя воздушный фильтр и воздушный коллектор.
Система газовыхлопа предназначена для удаления выхлопных газов.
Система включает в себя выхлопной коллектор, глушитель и трубопровод удаления отработавших газов. Как общий элемент систем воздухозабора и газовыхлопа можно выделить турбокомпрессор. Практически все стационарные ДГУ выпускаются турбированными. Это позволяет увеличить мощность ДГУ, используя энергию отработавших газов.
Отработавшие газы попадают в газовую турбину, которая приводит в движение воздушный компрессор, который в свою очередь создает избыточное давление в воздушном коллекторе.
Система предпускового подогрева дизельного двигателя обеспечивает прогрев камеры сгорания перед пуском двигателя. Необходимость введения такой системы для дизеля обусловлена тем, что температура в камере сгорания должна быть выше температуры самовоспламенения дизельного топлива для надежного запуска двигателя. Основные элементы системы: накальные свечи предварительного нагрева и схема управления.
Электромеханическая система предназначена для запуска двигателя (при электростартерной системе запуска) и для питания электрических элементов двигателя.
При запуске аккумуляторная батарея питает стартер на время необходимое для запуска станции. После запуска стартер отключается, а зарядный генератор осуществляет зарядку аккумулятора.
Кроме того, АКБ осуществляет питание элементов системы автоматики.
Система отбора мощности предназначена для распределения усилий на приводные механизмы. Система включает шестерни, шкивы и приводные ремни.
Система управления и автоматики предназначена для управления работой ДГУ и передачи информации об основных параметрах работы станции оператору.
Система включает в себя контроллер управления двигателем (при наличии), пульт управления станцией и датчики.
Теперь, имея полное представление о конструкции, основных механизмах и системах дизельного двигателя, рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя.
При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх — вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз). При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя поршень в цилиндре движется с ускорением — замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его крайних положениях в цилиндре — в верхней и нижней части. В верхней и нижней части цилиндра поршень вынужден сделать остановку, чтобы поменять направление движения. Точки в цилиндре, где поршень останавливается и изменяет направление своего движения, называются «мертвыми точками». Самое дальнее положение поршня в цилиндре относительно оси коленчатого вала (верхнее положение) называют «верхней мертвой точкой» (в.м.т.), самое ближнее положение поршня в цилиндре относительно оси коленчатого вала (нижнее положение) называют «нижней мертвой точкой» (н.м.т.).
Поршень, движущийся в цилиндре, проходит расстояние равное расстоянию между верхней и нижней мертвыми точками. Это расстояние называется ходом поршня. За один ход поршня кривошип КВ проходит расстояние, равное двум его радиусам, т.е. совершает полуоборот (180°).
Объем цилиндра, заключенный между крайними положениями поршня в цилиндре (между мертвыми точками), называют рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя равняется рабочему объему двигателя. Сумма рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания равняется полному объему.
Камерой сгорания называют объем цилиндра над поршнем при его положении в верхней мертвой точке. Топливно-воздушная смесь в цилиндре сжимается поршнем как раз до этого объема и сгорает в этом объеме после воспламенения. Отношение объема смеси, поступившей в цилиндр на такте впуска, к объему смеси, сжатой до объема камеры сгорания при такте сжатия, называют степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз в цилиндре сжимается смесь. От степени сжатия во многом зависят топливная экономичность и мощностные характеристики двигателя. Степени сжатия у дизельных двигателей ограничиваются конструктивными особенностями применяемых материалов, из которых изготавливаются детали двигателя и которые с повышением степени сжатия обязаны выдерживать большие нагрузки.
Фазы газораспределения. Данным термином называют моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определенной последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом. Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода (расширения) и выпуска.
Основой действия поршневого двигателя внутреннего сгорания служит использование работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от ВМТ к НМТ. В цилиндре сгорает топливо, перемешанное с воздухом, и происходит нагревание газов в положении ВМТ, при котором повышается температура газов и давления. Давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, и под действием разницы этих давлений поршень перемещается вниз, а газы — расширяются. Для постоянной выработки механической энергии двигателем цилиндр периодически заполняют новыми порциями воздуха через впускной клапан и топливом через форсунку (или подают через впускной клапан смесь воздуха с топливом). Продукты сгорания топлива удаляются из цилиндра через выпускной клапан.
Впуск. При перемещении поршня от ВМТ к НМТ в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Впускной клапан открывается с некоторым опережением для лучшего наполнения цилиндра. Относительно поворота коленчатого вала этот угол называется углом опережения открытия впускного клапана.
Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты, а перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Процесс воспламенения топлива требует температуру сжатого воздуха выше, чем температура самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.
Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, в течение которого резко повышаются температура и давление: максимальное давление газов достигает 6-9 МПа, а температуры доходит до 1800-2000°С. Под действием давления газов поршень 2 перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0,3-0,5 МПа, а температура до 700-900°С.
Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ, и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0,11-0,12 МПа, а температура до 500-700°С. Выпускной клапан закрывается с некоторым запаздыванием — это позволяет более полно удалить отработавшие газы из цилиндра. Относительно поворота коленчатого вала двигателя это называется углом запаздывания закрытия выпускного клапана. А угол поворота коленвала, при котором открыты оба клапана, называется углом перекрытия, в этот момент происходит продув цилиндра поступающим воздухом. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.
Теперь рассмотрим другую не менее важную часть дизель-генераторной установки — генератор переменного тока. За редкими исключениями на ДГУ устанавливаются бесщеточные синхронные генераторы переменного тока.
Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Генератор переменного тока вырабатывает переменное напряжение, используя принцип электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — это процесс индуцирования напряжения в проводнике, движущемся в магнитном поле или в проводнике, в котором движется магнитное поле.
В положении «А» рамка, вращающаяся в магнитном поле (ее горизонтальные проводники), перемещается параллельно силовым линиям, и напряжение при этом не индуцируется. Повернувшись в положение «Б», рамка при движении пересекает максимальное число магнитных силовых линий и, следовательно, индуцируется максимальное напряжение. При перемещении рамки в положение «В» количество пересекаемых силовых линий уменьшается, и индуцированное напряжение уменьшается также. Поворот рамки из положения «А» в положение «В» представляет собой поворот на 180 градусов. Перемещение рамки в положение «Г» приводит к возникновению тока противоположного направления. Как и в предыдущем случае,
максимальное напряжение индуцируется, когда плоскость рамки находится под прямым углом к силовым линиям. При возвращении рамки в исходное положение «Д» индуцируемое напряжение падает до нуля. Каждый раз, когда рамка генератора переменного тока делает полный оборот, говорят о завершении цикла. Величина выходного напряжения за время одного цикла возвращается к исходному значению. Время, в течение которого совершается полный цикл, называется периодом. Аналогично генератор вырабатывает в замкнутой цепи выходной ток, имеющий периодическую форму. Каждую половину периода происходит изменение полярности напряжения. Напряжение имеет одну полярность в течение половины цикла (периода) и противоположную полярность в течение следующей половины цикла (периода). В первую половину периода вырабатывается напряжение положительной полярности, во вторую половину периода вырабатывается напряжение отрицательной полярности. Один цикл в секунду определяется как герц.
Магнитное поле, в котором вращается рамка, создается статором, а вращающаяся рамка называется ротором. Статор состоит из множества проволочных медных изолированных проводников — обмоток, расположенных в корпусе генератора. Ротор представляет собой множество медных изолированных проводников, расположенных в виде обмоток на валу ротора. Форма вырабатываемого генератором переменного тока напряжения называется синусоидой.
Кроме ротора и статора в состав генератора входят система возбуждения и автоматический регулятор напряжения. В настоящее время существует множество типов систем возбуждения и регуляторов напряжения, мы рассмотрим простейший вариант.
Система возбуждения предназначена для создания относительно постоянного электромагнитного поля на основном роторе генератора. Она состоит из статора возбудителя или обмотки возбуждения и ротора возбудителя. В первоначальный момент работы на роторе возбудителя, вращающемся в статоре возбудителя, за счет остаточного магнетизма обмотки возбудителя индуцируется переменное напряжение. Потом напряжение выпрямляется вращающимся диодным мостом основного ротора и на нем создается постоянное электромагнитное поле, которое, вращаясь в обмотках статора генератора, индуцирует в нем напряжение переменного тока. А регулятор напряжения управляет током возбуждения как функцией выходного напряжения генератора.
Таким образом, согласованная работа всех вышеперечисленных узлов и механизмов приводит к образованию электрической энергии. Дизель-генераторная установка — это сложный комплекс механизмов, систем и конструктивных элементов, а суть данной статьи — лишь краткий экскурс. Однако понимание принципов работы оборудования всегда значительно облегчает его эксплуатацию!