Принципиальная схема питания двс: Система питания двигателя автомобиля

Системы питания и наддува ДВС. Тема 12

Похожие презентации:

Двигатели внутреннего сгорания. Система питания

Система питания топливом дизелей

Конспект по конструкции, принципу работы и обслуживанию двигателей внутреннего сгорания

Инжекторный ДВС. Устройство и принцип работы инжекторной системы питания

Силовые энергетические установки будущего. Тема 14

Классификация двигателей внутреннего сгорания

Наддув ДВС. Системы Наддува. Лекция №3

Система наддува в двигателях внутреннего сгорания. Тема 2.16

Система питания дизельного двигателя

Форсировние ДВС — наддув

1. Тема 12. Системы питания двигателей внутреннего сгорания

Наивыгоднейшие составы смеси
1 – экономичный; 2 — мощностной
СИСТЕМЫ ВПРЫСКИВАНИЯ БЕНЗИНА
Структурная схема системы впрыскивания бензина
Схема системы распределенного впрыскивания бензина
Схема системы непосредственного впрыскивания бензина

7.

Непосредственный впрыск — конструкция (принципиальная картинка) Бензиновый двигатель М271

8. Режимы работы: однородная смесь и неоднородная. Бензиновый двигатель М271

Неоднородная смесь
= 1,7 — 2,5
Однородная смесь
= 0,8 — 1,0

9. Конструкция топливной системы после ТНВД. Бензиновый двигатель М271

20
B4/6
Y74
Y76
насос высокого давления
датчик давления в рейке
клапан регулирования давления
форсунка

10. Два направления движения потока топлива, благодаря шайбе создающей закручивание потока. Бензиновый двигатель М271

Vтангенциальная
Vаксиальная

11. Требования к форсункам. Бензиновый двигатель М271

Время на впрыск топлива:
Количество впрыскнутого топлива
KE
DE
— Коллекторный впрыск:
2 оборота КВ ( 20 мсек)
Полная
нагрузка
— Непосредственный впрыск:
1/2 оборота КВ (0,4 — 5 мсек)
0,4
3,5
5
Холостой
ход
Время впрыска в мсек
20

12. Насос высокого давления (20).

Бензиновый двигатель М271ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЕЙ
Схема топливной
системы разделенного
типа
Схема работы (а..г) секции топливного насоса высокого давления
Распределительный одноплунжерный насос с электронным
управлением
Схема работы секции
одноплунжерного
распределительного насоса
Схема аккумуляторной топливной системы высокого давления
Топливная система
A
низкое давление
B
давление от электр.
насоса
D
обратка к подкачивающему насоссу
C
давление перед подкачивающим насосом
E
давление после клапана
регулировки количества
топлива
F
высокое давление
G
обратка

19. Тема 13. Системы наддува двигателей внутреннего сгорания

Схемы и принципы работы комбинированных
двигателей
Схемы комбинированных
двигателей с газовой связью:
Схемы комбинированных двигателей с гидравлической связью:
а) компрессор и турбина связаны с валом поршневой части
двумя отдельными гидромуфтами;
б) турбина с валом поршневой части соединена зубчатой
передачей, а компрессор – гидромуфтой;
в) турбина и компрессор связаны между собой жестко, а с
валом поршневой части — гидромуфтой
Схема комбинированного
двигателя с газовой связью:
Схема комбинированного
двигателя с комбинированной
связью и параллельным
сжатием заряда:
Схемы комбинированных двигателей с комбинированной
связью и последовательным сжатием заряда:
Системы охлаждения воздуха
Схема перепуска газов
Методы внутреннего регулирования турбины
Подача наддувочного воздуха
Турбина с изменяемой геометрией

29.

Подвод воздуха и наддувБензиновый двигатель М271

30. Прохождение воздуха

Бензиновый двигатель М271

31. Прохождение воздуха (циркуляционная заслонка открыта)

Бензиновый двигатель М271

32. Прохождение воздуха (циркуляционная заслонка закрыта)

Бензиновый двигатель М271

33. Механический нагнетатель

Всасывающая сторона
Нагнетающая сторона
Байпас
Бензиновый двигатель М271

English     Русский Правила

Система питания дизельного ДВС

Двигатели внутреннего сгорания выступают самым распространенным видом силовых агрегатов, используемых как в промышленности или энергетике, так и для оснащения разнообразных транспортных средств. К числу наиболее распространенных разновидностей ДВС относится дизельный двигатель.

Что такое система CommonRail

Заключение

Его популярность обусловлена сочетанием экономичности, надежности и высокого КПД. Ключевой частью дизельного двигателя справедливо считается топливная система. А потому имеет смысл рассмотреть этот конструктивный элемент силового агрегата более детально.

Особенности дизельного ДВС

По составу дизельное топливо сильно отличается от всех марок бензина. В диз топливе содержится керосин и газойлевые соляровые фракции. При получении солярки, из нефти сначала отделяют бензин.

Качество бензина зависит от октанового числа, а солярка зависит от значения цетаного числа. На автозаправочных станция сегодня продают дизельное топливо в ценатом от 45 до 50. Для новых дизельных двигателей требуется солярка с высоким цетаном.

Краткий рабочий цикл топливной системы дизельного агрегата:

1. Топливо очищается от примесей.
2. Попадает в топливный насос высокого давления.
3. ТНВД сжимает топливо и оно под давлением проходит через микроотверстие в форсунке и распыляется на мелкие частички.
4. При движении поршня вниз, открывается всасывающий клапан и воздух поступает в камеру цилиндра и моментально нагревается от сжатия (давление сжатия от 3 до 5 Мпа) при движении поршня вверх.
5. Распыленное топливо смешивается с горячим воздухом, это от 700 до 900 градусов, и самовозгорается.

Кто не знает, основное отличие дизельного двигателя от бензинового не только в топливе, но в система поджига топлива. Если бензин поджигается за счет образования искры свечи, то солярка поджигается от сильного сжатия и высокой температуры.

Самыми надежными считаются свечи зажигания NGK.

Классификация дизельного топлива по температуре застывания:

1. летнее дизельного горючее;
2. зимнее;
3. арктическое.

Так же, эти сорта солярки немного отличаются по цвету. Опытные шофера определяют по цвету. Вязкость и плотность дизель топлива намного больше, чем у бензина. Также, солярка обладает смазывающим эффектом, поэтому оно не является обезжиривающей жидкостью, как бензин.

Тюнинг

Чип тюнинг дизельных двигателей может выполняться как путем перепрограммирования блока управления, так и за счет изменения давления турбины.

Следует сказать, что чип тюнинг дизельного двигателя отличается простотой и имеет доступную стоимость. При этом он позволяет существенным образом увеличить показатели мощности мотора без снижения его ресурса работы.

Отметим, что для качественной работы такого чипованного силового агрегата необходимо удалить катализаторы или поставить их обманки. Следует помнить о том, что чип тюнинг дизельного двигателя должен выполнять исключительно опытный специалист, который знает, какая компрессия должна быть в моторе.

В настоящее время существуют различные программы увеличения мощности силового агрегата путем перепрограммирования его блока управления. В данном случае имеется возможность как легкого тюнинга, так и кардинальное увеличение мощности.

Устройство системы питания дизеля

Из чего состоит топливная дизельная система:

1. Топливный бак.
2. Фильтр грубой очистки топлива (ГОТ).
3. Фильтр тонкой очистки топлива (ТОТ).
4. Насос для подкачивания дизтоплива.
5. Топливный насос высокого давления (ТНВД).
6. Инжекторные форсунки.
7. Магистраль высокого давления.
8. Трубопровод низкого давления.
9. Фильтр очистки воздуха.

Эти элементы есть во всех модификациях дизельных агрегатов. Некоторые моторы оснащаются доп элементами: электрический насос, фильтры сажевые, глушители и т.д.

Система питания дизельного двигателя состоит из двух основных частей:

• дизельное устройство для подачи топлива;
• дизельное устройство для подачи воздуха.

Устройство для подачи топлива может быть в едином корпусе, а может быть раздельным. Современное устройство выполнено в раздельном типе, то есть насос ТНВД и форсунки расположены в разных корпусах. Солярка нагнетается по магистралям низкого, затем высокого давления. Все, что до ТНВД, это трубопроводы низкого давления. После ТНВД начинается сжатие топлива.

Система питания дизельного ДВС оснащается двумя насосами:

• насос высокого давления;
• насос для подкачки топлива.

Насос для подкачки начинает качать топливо из бака, прогоняет его через фильтры грубой и тонкой очистки и поставляет его в топливный насос высокого давления.

Насос ТНВД подает топливо под давлением в инжекторные форсунки в порядке, характерном для данного дизельного мотора. В устройстве ТНВД есть много одинаковых секций.

Нераздельная система подачи топлива

Система питания дизельного двигателя нераздельного типа, то есть ТНВД и форсунки расположены в одном корпусе, устанавливается в двухтактные дизельные моторы. Устройство, в котором есть и насос ТНВД и форсунка называется насос-форсункой.

Такие двигатели с нераздельной подачей топлива не распространились массово. Они часто ломаются. Хотя конструкция и проще, отсутствует магистраль высокого давления. Моторы работают с высоким уровнем шума.

Раздельная система подачи топлива

В таких двигателях форсунки устанавливают в головке блока цилиндров. Форсунки должны качественно распылять топливо по рабочим камерам сгорания цилиндров, поэтому частой проблемой плохой работы дизеля является засорение форсунок.

Насос подкачки топлива нагнетает много жидкости в ТНВД, насос высокого давления берет нужный ему объем, а остальное оттекает по дренажным линиям обратно в топливный бак.

Классификация дизельных форсунок по конструкции:

1. закрытая форсунка, то есть сопло у нее закрывается специальное запорной иглой;
2. открытая форсунка.

В четырех тактных двигателях устанавливаются форсунки закрытого вида. Внутреннее пространство форсунки сообщается с камерой сгорания только во время подачи топлива.

Главный элемент форсунок — это распылитель. Распылитель может иметь только одно отверстие или несколько. Впрыск топлива через эти отверстия создают факел в цилиндре. От пропускной способности, количества отверстий зависит форма и расположение факела.

Принцип работы инжектора

Работает инжекторная система питания так: при повороте ключа зажигания в работу включается бензонасос, заполняя всю топливную составляющую бензином. При включении стартера, в цилиндры начинает засасываться воздух.

Электронная же составляющая посредством датчиков собирает информацию о требуемых ей параметрах силовой установки и на их основе проводит расчеты длительности времени открытия форсунок. После чего она подает электрический импульс на форсунки и те впрыскивают нужное количество бензина в проходящий по коллектору поток воздуха, после чего происходит их смешивание и подача в цилиндры. Это упрощенное описание принципа работы бензиновой топливной системы, в действительности все выглядит несколько сложнее.

Схема питания турбодизеля

Чтобы увеличить мощность дизельного аппарата, устанавливают турбину. Конструкция топливной системы дизельного двигателя не изменяется, если мотор с турбонаддувом. Меняется схема и вариант подачи топлива в мотор от схемы атмосферного двигателя.

Турбированный двигатель получается путем установки турбокомпрессора. В дизельном моторе турбина работает на отработавших газах. Сначала турбокомпрессор сжимает воздух, охлаждает его и подает в рабочую камеру сгорания цилиндров дизельного силового агрегата. Воздух нагнетается под давлением 0,15-0,2 МПа (Мега Паскаль).

Классификация турбонаддува по давлению:

• до 0,15 Мпа;
• 0,2 МПа — турбокомпрессор средней мощности;
• > 0,2 МПа.

Как в бензиновых, так и дизельных двигатель турбина служит для дополнительной подачи воздуха в камеры сгорания. Чем больше воздуха, тем больше и качественнее догорает топливо. Мощность двигателя с турбиной увеличивается на 30%.

Минус турбированных моторов в том, что такие агрегаты работают в более трудных условиях: повышается температура; детали, особенно цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), кривошипно-шатунного механизма (КШМ), газораспределительного механизма (ГРМ) испытывают больше давления и, саму турбину обычно надо менять через 100 000 км пробега.

Турбины

Большинство модификаций современных моторов используют дополнительные турбины, которые позволяют существенно повысить мощность силового агрегата. Отдельные силовые агрегаты оснащаются двумя, тремя и даже четырьмя такими турбинами. Использование таких небольших по объему нагнетателей позволяет одновременно улучшить показатели мощности и избавляет от характерной турбоямы, которая проявляется в существенной задержке ускорения при нажатии на педаль газа.

Современные турбированные дизели по мощности даже превосходят атмосферные бензиновые силовые агрегаты. При этом, по показателям топливной экономичности, они на 20-30% лучше, нежели чем бензиновые моторы.

В то же время следует сказать, что наличие турбины может отрицательно сказаться на показателях надежности силового агрегата. Во время работы турбина может вращаться с высокой скоростью, и при этом на этот узел неизменно приходится повышенная нагрузка. Поэтому не редкость поломки, которые вызваны усталостью этого узла, а также использованием некачественного масла.

Следует сказать, что устройство турбины дизельного двигателя отличается повышенной сложностью, и в большинстве случаев устранение таких неполадок заключается в замене вышедшего из строя элемента.

Датчик уровня горючего

Располагается он на модуле насоса. По своей конструкции датчик уровня топлива представляет небольшую систему, состоящую из поплавка и механизма переменного сопротивления с нейлоновым контактом. В зависимости от количества содержимого в баке топлива, сопротивление элемента меняется, что фиксирует стрелка на панели приборов в салоне.

Следует отметить, что датчик бензина не подвергается негативному воздействию некачественных топливных присадок и не ломается при частых перепадах температур и давлении внутри бака.

Подводим итоги

Современные топливные системы достаточно сложные, их ремонт и эксплуатация наполнены самыми разными неприятностями. Но также эти системы более эффективны, чем старые варианты. Они призваны защитить экологию от больших выбросов CO и прочих газов, а также защитить кошелек владельца от постоянно растущих расходов на бензин. Тем не менее, вы потратите сэкономленные деньги на сервисе, пытаясь привести в порядок аппаратуру после серьезных неполадок.

Обратить внимание стоит на состояние топливного оборудования при покупке подержанного авто. Также есть смысл заказывать регулярную диагностику оборудования, если есть подозрения на неисправность. Диагностика часто помогает на первых этапах неполадки найти проблемы и устранить их с минимальными расходами. Такой подход экономит ваши деньги и позволяет предусмотрительно устранить возможные неполадки в машине. Так ваше авто не сломается неожиданно и не заставит вызывать эвакуатор для доставки в ближайший сервис.

Неисправности и сервисное обслуживание

В процессе эксплуатации транспортного средства топливная система автомобиля испытывает нагрузки, приводящие к ее нестабильному функционированию или выходу из строя. Наиболее распространенными считаются следующие неисправности.

Недостаточное поступление (или отсутствие поступления) горючего в цилиндры двигателя

Некачественное топливо, длительный срок службы, воздействие окружающей среды приводят к загрязнению и засорению топливопроводов, бака, фильтров (воздушного и топливного) и технологических отверстий устройства приготовления горючей смеси, а также поломке топливного насоса. Система потребует ремонта, который будет заключаться в своевременной замене фильтрующих элементов, периодической (раз в два-три года) прочистке топливного бака, карбюратора или форсунок инжектора и замене или ремонте насоса.

Потеря мощности ДВС

Неисправность топливной системы в данном случае определяется нарушением регулировки качества и количества горючей смеси, поступающей в цилиндры. Ликвидация неисправности связана с необходимостью проведения диагностики устройства приготовления горючей смеси.

Утечка горючего

Утечка горючего – явление весьма опасное и категорически не допустимое. Данная неисправность включена в «Перечень неисправностей…», с которыми запрещается движение автомобиля. Причины проблем кроются в потере герметичности узлами и агрегатами топливной системы. Ликвидация неисправности заключается либо в замене поврежденных элементов системы, либо в подтягивании креплений топливопроводов.

Таким образом, система питания является важным элементом ДВС современного автомобиля и отвечает за своевременную и бесперебойную подачу топлива к силовому агрегату.

Мне нравится3Не нравится

Что еще стоит почитать

Устройство генератора ваз 2109

Устройство ходовой части ваз 2109

Устройство впускного коллектора

Топливный насос

Как работает генератор?

Генераторы — это полезные устройства, которые обеспечивают подачу электроэнергии во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание деловых операций. Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию для принудительного перемещения электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь. Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, если рассматривать генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но фактически не «создает» воду, протекающую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что описанный выше поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как проволока, содержащая электрические заряды, в магнитном поле. Это движение создает разность потенциалов между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, вызывает протекание электрических зарядов, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрогенератора можно в целом классифицировать следующим образом:

• Двигатель
• Генератор
• Топливная система
• Регулятор напряжения
• Системы охлаждения и выхлопа
• Система смазки
• Зарядное устройство
• Панель управления
• Основная сборка/рама

Описание основных компонентов генератора приведено ниже.

Двигатель

Двигатель является источником входной механической энергии для генератора. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может обеспечить генератор. Есть несколько факторов, которые необходимо учитывать при оценке двигателя вашего генератора. Следует проконсультироваться с производителем двигателя для получения полных технических характеристик двигателя и графиков технического обслуживания.

(a) Тип используемого топлива. Генераторные двигатели работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженной или газообразной форме) или природный газ. Двигатели меньшего размера обычно работают на бензине, а двигатели большего размера работают на дизельном топливе, сжиженном пропане, пропановом газе или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двух видах топлива: дизельном и газовом.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV. Двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускной и выпускной клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не установлены на двигателе. блокировать. Двигатели с верхним расположением клапанов имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, например:

• Компактный дизайн
• Упрощенный рабочий механизм
• Прочность 90 075 • Удобен в работе
• Низкий уровень шума при работе

• Низкий уровень выбросов

Однако двигатели с верхним расположением клапанов также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя – CIS представляет собой накладку в цилиндре двигателя. Снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей с верхним расположением клапанов оснащены CIS, но важно проверить эту функцию в двигателе генератора. CIS — недорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

 

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность на основе механического входа, поступающего от двигателя. Он содержит сборку неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, что, в свою очередь, генерирует электричество.

(a) Статор – это неподвижный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных в витках на железный сердечник.

(b) Ротор/Якорь – это подвижный компонент, создающий вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционный генератор. Известны как бесщеточные генераторы переменного тока, которые обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянные магниты — обычно используются в небольших генераторах переменного тока.
(iii) С помощью возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через узел токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое индуцирует разность потенциалов между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

Ниже приведены факторы, которые необходимо учитывать при оценке генератора переменного тока генератора:

(a) Металлический корпус в сравнении с пластиковым. Цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора переменного тока. Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к оголению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(b) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция. Генератор переменного тока, в котором не используются щетки, требует меньше обслуживания, а также производит более чистую энергию.

 

Топливная система

Объем топливного бака обычно достаточен для поддержания работы генератора в среднем от 6 до 8 часов. В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью основания генератора или устанавливается на верхней части рамы генератора. Для коммерческого применения может потребоваться установка внешнего топливного бака. Все такие установки подлежат утверждению Департаментом городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительной информации о топливных баках для генераторов.

К общим характеристикам топливной системы относятся следующие:

(a) Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю. Подающая линия направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо из двигателя в бак.

(b) Вентиляционная трубка топливного бака. Топливный бак имеет вентиляционную трубку для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака следите за металлическим контактом между заправочным пистолетом и топливным баком, чтобы избежать искрения.

(c) Перепускной штуцер от топливного бака к сливной трубе – Это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака не привел к проливанию жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос – перекачивает топливо из основного бака хранения в расходный бак. Топливный насос обычно имеет электрический привод.

(e) Топливный водоотделитель/топливный фильтр — отделяет воду и посторонние частицы от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка – распыляет жидкое топливо и впрыскивает необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Регулятор напряжения
Как видно из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора. Механизм описан ниже для каждого компонента, который играет роль в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток. Регулятор напряжения потребляет небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбуждения.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный ток.

Обмотки возбудителя теперь работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток. Обмотки возбудителя подключены к устройствам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный – они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор/якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора/якоря.

(4) Ротор/якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение. Ротор/якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения производит меньший постоянный ток. Как только генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

При добавлении нагрузки к генератору его выходное напряжение немного падает. Это приводит в действие регулятор напряжения, и начинается описанный выше цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет исходной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Постоянное использование генератора приводит к нагреву его различных компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, образующегося в процессе.

Необработанная/пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше. Водород иногда используется в качестве хладагента для обмоток статора крупных генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему рядом с очень крупными генераторами и небольшими электростанциями часто стоят большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генератор и работают как первичная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости генератора. Систему охлаждения и насос сырой воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует чистить через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать в открытом и проветриваемом помещении с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) предписывает, чтобы со всех сторон генератора оставалось минимальное пространство в 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы генератора ничем не отличаются от выхлопных газов любого другого дизельного или бензинового двигателя и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо правильно обращаться. Следовательно, необходимо установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент нельзя не подчеркнуть, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее распространенных причин смерти в районах, пострадавших от ураганов, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно крепятся к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы свести к минимуму вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба выходит наружу и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не соединена с выхлопной системой любого другого оборудования. Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для работы вашего генератора получать разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местные законы и защищаете от штрафов и других санкций.

Система смазки
Поскольку генератор содержит движущиеся части двигателя, ему требуется смазка для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе. Вы должны проверять уровень смазочного масла каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять наличие утечек смазки и заменять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.

Зарядное устройство
st e art Функция генератора работает от батареи. Зарядное устройство батареи поддерживает заряд батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если плавающее напряжение очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным. Если плавающее напряжение очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением плавающего напряжения для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.

Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, содержащий положения для электрических розеток и органов управления. В следующей статье приведены дополнительные сведения о панели управления генератора. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и отключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают генератор при отключении электроэнергии, контролируют работу генератора и автоматически выключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Датчики двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и контроль этих параметров обеспечивает встроенную функцию отключения генератора, когда какой-либо из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Генераторные датчики – На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие органы управления — среди прочего, переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим).

 Основной узел/рама

Все генераторы, как переносные, так и стационарные, имеют специальные корпуса, обеспечивающие структурную поддержку основания. Рама также позволяет заземлить генератор в целях безопасности.

Проектирование системы аварийного электроснабжения | Consulting

Рис. 2: Это демонстрирует типичную однолинейную схему среднего напряжения, состоящую из двух параллельных резервных генераторов. Предоставлено: CDM Смит

 

Цели обучения

• Понять разницу между аварийными и резервными системами, а также между системами аварийного электроснабжения Уровня 1 и Уровня 2 (EPSS).
• Ознакомьтесь с требованиями NFPA 70 NEC (2020 г.) и NFPA 110 (2019 г.) к проектированию систем аварийного и резервного электропитания.
• Понимание важности технического обслуживания и тестирования для соответствия системам Уровня 1 и Уровня 2.

Инженеры-электрики и механики должны определить и применять требования NFPA 110: Стандарт для систем аварийного и резервного питания и NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс при проектировании альтернативных систем электропитания.

Первым шагом при проектировании системы аварийного электроснабжения является определение эксплуатационных требований основных нагрузок для правильной классификации САЭ и выбора соответствующего типа оборудования. Инженеры должны определить, что САЭ требуется для питания в случае нормального сбоя питания. Обычно для этого требуется участие архитектора и заказчика (т. е. владельца здания), а также проверка применимых строительных норм и правил, принятых государством или юрисдикцией. Этот обзор определит, считается ли альтернативный источник питания системой Уровня 1 или Уровня 2, как определено NFPA 110.

В дополнение к требованиям NFPA 110 инженеру необходимо определить, характеризуется ли аварийный источник питания как «аварийная», «законодательно требуемая резервная» или «дополнительная резервная» система в соответствии со статьями 700, 701 и 702 Закона 2020 г. издание NFPA 70 соответственно. Эти статьи включают конкретные требования к характеристикам системы, размещению вспомогательного оборудования, мерам противопожарной защиты и т. д. средства и устройства защиты от перегрузки по току, переключатели и все устройства управления, контроля и поддержки, включая клеммы нагрузки передающего оборудования, необходимые для работы системы в качестве безопасного и надежного источника электроэнергии».

Определение системы с точки зрения резервной или аварийной иногда вызывает путаницу, поскольку NFPA 110 использует термин «система аварийного питания» как для аварийных, так и для резервных систем.

Классификация САЭ

Классификация САЭ зависит от минимального времени, в течение которого САЭ рассчитан на работу с номинальной нагрузкой без необходимости дозаправки или подзарядки. См. Таблицу 4.1 (a) NFPA 110 для классификации EPSS. Назначенный тип EPSS определяет максимальное время, в течение которого клеммы нагрузки передающего оборудования могут быть без приемлемого электропитания, исходя из основных требований к нагрузке. См. Таблицу 4.1 (b) NFPA 110 для типов EPSS.

Как классификация, так и тип EPSS зависят от уровня классификации EPSS и основаны на обзоре применимых государственных и местных норм, обсуждении с уполномоченным органом и согласовании с владельцем или конечным пользователем EPSS.

NFPA 110 разделяет EPSS на два отдельных уровня, которые диктуют требования к установке, производительности и техническому обслуживанию:

• Системы уровня 1 требуются там, где сбой оборудования может привести к гибели людей или серьезным травмам. Например, эти системы обычно предназначены для обеспечения безопасности жизнедеятельности, аварийных или критических нагрузок, как определено в NFPA 9.9: Кодекс медицинских учреждений, статья 700 NEC, NFPA 110, NFPA 101: Кодекс безопасности жизнедеятельности и применимые строительные нормы и правила. Раздел 700.12 NEC требует, чтобы питание было «доступно в течение времени, необходимого для приложения, но не более 10 секунд». Это обозначит эту САЭ как тип 10 или менее.
• Системы уровня 2 требуются в тех случаях, когда отказ САЭ менее критичен для жизни и безопасности человека. Эти системы предусмотрены как для обязательных по закону резервных систем, так и для дополнительных резервных систем, как определено в статьях 701 и 702 NEC соответственно. Время, необходимое для восстановления питания установок Уровня 2, зависит от применимых норм и приложений для каждой установки:
  • Системы уровня 2, которые юридически требуются в соответствии со статьей 701 NEC, должны иметь резервное питание в течение 60 секунд или менее после нормального отключения питания в соответствии с разделом 701.12.
  • Системы уровня 2, обозначенные как дополнительные резервные системы EPSS, зависят от потребностей конечных пользователей и применимых кодов. Потребности конечных пользователей в основной нагрузке будут определять приемлемое время от отключения электроэнергии до момента, когда САЭ обеспечивает адекватную мощность.

Комбинация различных типов и классификаций EPSS иногда предоставляется на объекте для экономичного удовлетворения эксплуатационных требований различных основных нагрузок. Например, может существовать следующее требование к САЭ: для всех основных нагрузок требуется минимальное время в 48 часов, в течение которого САЭ должна работать с номинальной нагрузкой без дозаправки или перезарядки; небольшая часть основных нагрузок, таких как диспетчерское управление и сбор данных, не может допустить прерывания подачи электроэнергии в промежутке между нормальным отключением электроэнергии и временем, которое требуется резервному генератору для запуска и принятия нагрузки.

Однако для большинства основных нагрузок допустим 60-секундный перерыв в подаче электроэнергии между нормальным отключением питания и восстановлением питания САЭ. Комбинированная система EPSS, состоящая из EPSS класса 48, типа 60, обеспечивает питание основных нагрузок, которые могут выдержать 60-секундное восстановление питания, а также обеспечивает питанием EPSS класса 0,083, тип U для бесперебойного питания основных (SCADA) нагрузок. САЭ класса 0,083, тип U, будет продолжать подавать питание на бесперебойные нагрузки в течение периода до пяти минут, чтобы преодолеть 60-секундное время восстановления питания САЭ класса 48, типа 60.

Если существует потребность в централизованной аварийной системе для обеспечения питания нагрузок, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности, таких как аварийное аварийное освещение, потребуется третий тип EPSS для соответствия требованиям уровня 1 NFPA 110, NFPA 101 и статье 700 « Аварийные системы» НЭК. Статья 700 NEC требует, чтобы аварийные цепи были полностью независимы от всей другой проводки и оборудования, если иное не разрешено в разделах 700. 10(B)(1)–(B)(5).

В этом случае класс 1.5, тип U, UL 924-х номинальная система бесперебойного питания, расположенная в двухчасовом расчетном помещении, была бы приемлемым решением. Поскольку ИБП обеспечивает непрерывное питание аварийных нагрузок во время потери нормального питания, он соответствует требованиям раздела 700.12 NEC, в котором говорится, что при потере нормального питания питание должно быть доступно в течение времени, необходимого для приложения, но не более 10 секунд. .

Класс 1.5 также соответствует требованиям раздела 700.12 (C) NEC о 90-минутной емкости батареи для питания нагрузки при потере нормального питания. Очень важно отметить, что при объединении EPPS уровня 1 и уровня 2 и обычного силового оборудования необходимо учитывать требования физического разделения, определенные в статье 700 NEC. См. Рисунок 1 для примера такого типа установки.

Рис. 1: Система аварийного электроснабжения обеспечивает резервный генератор с источником бесперебойного питания для бесперебойных нагрузок. Предоставлено: CDM Smith

Оборудование для переключения нагрузки

Для переключения электрических нагрузок от одного источника питания, обычно называемого «нормальным», к другому, обычно называемому «аварийным» или «резервным», и обратно. опять таки. Там, где подаются нагрузки, обеспечивающие безопасность жизнедеятельности, аварийные или критические ответвления, автоматический переключатель резерва должен быть внесен в список (UL 1008 для АВР с номинальным напряжением 1000 вольт и менее) для аварийного обслуживания как устройство, полностью собранное на заводе и прошедшее заводские испытания. Передаточное оборудование должно быть снабжено либо механической блокировкой, либо утвержденным альтернативным методом предотвращения взаимного соединения двух отдельных источников питания. NFPA 110 требует, чтобы АВР был способен к электрическому управлению и механическому удержанию, передаче и повторной передаче нагрузки автоматически и визуальному оповещению, когда «не в автоматическом режиме».

АВР должна иметь устройства обнаружения пониженного напряжения, которые контролируют все незаземленные линии нормального источника питания, чтобы инициировать запуск двигателя и процесс передачи питания на EPS при потере достаточной мощности на обычном источнике питания. Эти датчики напряжения также используются для инициирования процесса переключения основных нагрузок обратно на обычный источник питания. Переход к нормальному питанию обычно происходит после заданной временной задержки после того, как нормальный источник возвращается к допустимому напряжению для поддержки нагрузки.

В дополнение к измерению напряжения на всех незаземленных линиях нормального источника питания, по крайней мере, одна незаземленная линия САЭ должна контролироваться как по напряжению, так и по частоте. Эти сенсорные устройства препятствуют передаче основных нагрузок на EPS до тех пор, пока напряжение и частота EPS не окажутся в пределах заданного допустимого диапазона для поддержки основных нагрузок.

NFPA 110 идентифицирует устройства с временной задержкой в ​​схеме автоматического переключения EPS для обеспечения надежного питания основных нагрузок путем надлежащего переключения нагрузок с одного источника питания на другой. Разделы с 6.2.5 по 6.2.11 NFPA 110 содержат подробные требования и значение различных устройств задержки времени для обеспечения надежного питания основных нагрузок

Если САЭ использует две или более параллельно включенных генераторных установки в качестве альтернативного источника питания, передача нагрузок на САЭ должна осуществляться в порядке приоритета нагрузки для обеспечения питания основных нагрузок. Чтобы гарантировать, что питание будет доступно для основных нагрузок в течение требуемого времени после нормальной потери мощности, необходимо учитывать время, необходимое системе для обнаружения пониженного напряжения, инициирования запуска генератора (генераторов), времени для генераторов достичь приемлемого напряжения и частоты, а также размыкания и замыкания выключателей. Поэтому проектировщику и владельцу необходимо определить и классифицировать основные нагрузки по приоритету.

Например, первоочередные нагрузки являются наиболее критическими и поэтому включаются в работу, как только становится доступной мощность в допустимых пределах по напряжению и частоте. Каждый раз, когда дополнительный генератор подключается параллельно к аварийной/резервной шине, следующая по приоритету нагрузка должна быть запитана до тех пор, пока не будут запитаны все аварийные и резервные нагрузки. При выходе из строя одной или нескольких двигатель-генераторных установок нагрузки должны автоматически отключаться, начиная с нагрузки с наименее приоритетным приоритетом и далее в порядке возрастания приоритета, чтобы нагрузка с наивысшим приоритетом оказывалась затронутой в последнюю очередь.

См. рис. 2 для типовой однолинейной схемы среднего напряжения Уровня 2, состоящей из двух параллельных резервных генераторов с электрически блокируемыми выключателями среднего напряжения, которые разрешены к использованию в соответствии с NFPA 110, раздел 6. 1.6, если обслуживаемые нагрузки не работают. не включают безопасность жизни, аварийные или критические нагрузки ответвления.

САЭ может обслуживать дополнительные нагрузки при условии, что САЭ имеет достаточную мощность или если система оснащена автоматическим выборочным подбором нагрузки и сбросом нагрузки. Автоматический выборочный захват/отключение нагрузки должен предоставлять приоритет нагрузкам Уровня 1, нагрузкам Уровня 2 и любым дополнительным нагрузкам, чтобы обеспечить подачу питания на наиболее критические нагрузки. Хотя целью EPS является обеспечение резервного питания основных нагрузок при наличии сетевого питания, допустимо использовать EPS для других целей, таких как снижение пиковой нагрузки и сокращение нагрузки от сети. Однако в рамках этих сценариев может потребоваться решение дополнительных вопросов, связанных с выдачей разрешений на использование воздуха.

Рис. 2: Здесь показана типичная однолинейная схема среднего напряжения, состоящая из двух параллельных резервных генераторов. Предоставлено: CDM Smith

Установка и условия окружающей среды

Глава 7 NFPA 110 устанавливает минимальные требования и соображения относительно установки и условий окружающей среды. На производительность EPSS могут влиять географическое положение, тип здания, классификация занятости и опасное содержимое.

Важным аспектом установки САЭ является минимизация вероятности отказа оборудования или кабеля в САЭ. Некоторые методы, используемые для сведения к минимуму вероятности отказа оборудования, заключаются в следующем:

• Расположите EPS как можно ближе к критическим нагрузкам.
• Отделите аварийные фидеры и цепи от обычных, чтобы предотвратить выход из строя одного из других.
• Разместите критически важное оборудование EPS в местах, защищенных от природных условий, таких как наводнения, ураганы, пожары, землетрясения и т. д., а также от действий человека, таких как вандализм, саботаж и подобные явления.

Группа разработчиков САЭ также должна рассмотреть возможность минимизации единичных точек отказа в САЭ, чтобы снизить вероятность отключения питания защищаемых нагрузок из-за отказов материалов и оборудования.

Для установок EPS Уровня I, расположенных внутри помещений, NFPA 110 требует, чтобы EPS устанавливался в отдельном двухчасовом огнестойком помещении, отделенном от остальной части здания. Это помещение должно включать только оборудование EPS и оборудование, которое обслуживает это помещение. Оборудование EPSS уровня 1 не должно устанавливаться в одном помещении с обычным сервисным оборудованием с номинальным напряжением более 150 вольт относительно земли и номинальным током 1000 ампер или выше.

Наружное оборудование EPSS Уровня 1 или Уровня 2 должно быть установлено в соответствующем корпусе, защищающем оборудование от условий окружающей среды в соответствии с требованиями местных строительных норм и правил. Это ограждение должно включать только оборудование EPS и оборудование, которое обслуживает это помещение. Существуют дополнительные требования к монтажу преобразователя энергии, освещения, отопления, охлаждения, вентиляции, системы охлаждения САЭ, топливной системы, выхлопной системы, защиты и распределения для САЭ.

Как показано на рис. 3, вытяжная система должна быть установлена ​​таким образом, чтобы выхлопные газы не могли повторно попасть в здание. NFPA 110 указывает, что оборудование выхлопной системы должно быть установлено в соответствии с другими применимыми стандартами, такими как NFPA 37: Стандарт для установки и использования стационарных двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.

Тестирование и техническое обслуживание

Текущее техническое обслуживание и эксплуатационные испытания EPSS имеют решающее значение для обеспечения надежности системы. Предлагаемый график технического обслуживания EPSS включен в NFPA 110, глава 8. Техническое обслуживание и испытания EPSS должны быть адаптированы на основе инструкций производителя, минимальных требований главы 8 NFPA 110 и AHJ.

Важным аспектом планового технического обслуживания является еженедельный осмотр генераторной установки и ежемесячная проверка ее под нагрузкой в ​​течение как минимум 30 минут. ATS используется для автоматического запуска генератора. Тренировка проводится одним из двух методов:

• EPS должен быть нагружен таким образом, чтобы поддерживать минимальную температуру выхлопных газов в соответствии с рекомендациями производителя.
• ЭЭС должна испытываться с минимальной нагрузкой не менее 30% номинальной мощности ЭЭС при рабочих температурах.

Нагрузка ниже рекомендуемой 30% номинальной нагрузки может привести к мокрому скоплению несгоревшего топлива или углерода в выхлопной системе EPS, что может помешать двигателю развить номинальную нагрузку, когда это необходимо.

Аккумуляторы, используемые вместе с системой, требуют еженедельных проверок и должны обслуживаться в соответствии с рекомендациями производителя. Аккумуляторы в надлежащем состоянии имеют решающее значение для любой САЭ. Аккумуляторы, которые не обслуживались и не проверялись регулярно, могут выйти из строя, что приведет к тому, что EPS не запустится и не обеспечит аварийное питание системы, когда это необходимо.

Рис. 3: Показана дизель-генераторная установка аварийного электроснабжения уровня 2 в помещении. Вытяжные системы должны быть установлены таким образом, чтобы выхлопные газы не могли повторно попасть в здание. Предоставлено: CDM Smith

Тестирование EPSS имеет решающее значение для обеспечения правильной работы каждого компонента. Каждый компонент в сочетании с EPSS должен быть включен в обязательные проверки и испытания. Это включает в себя саму САЭ, автоматические переключатели, автоматические выключатели, батареи и т. д. Испытания также должны гарантировать, что САЭ соответствует максимальному времени, которое требуется генератору для принятия нагрузки после отключения питания, на основе уровня, класса и статей 700 и 700 и 701 НЭК.

Проверка работы САЭ заключается в имитации отключения электроэнергии. Моделирование обычно инициируется с помощью тестовых выключателей на АВР или размыканием нормально замкнутого выключателя. Для более сложных систем, в которых используется несколько АВР, АВР следует ежемесячно менять для тестирования. Тестирование состоит в электрическом переключении переключателя с контакта нормального питания на контакт аварийного питания, а затем обратно на контакт нормального питания. Испытание также следует начинать с холодного пуска.

Вся САПР уровня 1 должна проходить испытания не реже одного раза в 36 месяцев в дополнение к проверкам и испытаниям отдельных компонентов, указанных выше. Это требование заключается в том, чтобы обеспечить работоспособность САЭ в течение всего периода ее классификации САЭ. Однако, если САЭ отнесен к классу более четырех часов, испытание должно быть прекращено после четырех часов непрерывной работы.

Автоматические выключатели, используемые в САЭ уровня 1, должны проверяться ежегодно, когда САЭ находится в положении «выключено». Выключатели с номинальным напряжением выше 600 вольт должны проверяться каждые шесть месяцев. Эти выключатели включают в себя главный и фидерный выключатели между EPS и клеммами нагрузки безобрывного переключателя, и их также следует тестировать в условиях имитации перегрузки каждые два года.