Дизельные генераторные установки Cummins: как выбрать правильную выходную мощность

В марте 2024 года на заводе пищевой промышленности на севере Мексики была установлена генераторная установка мощностью 150 кВА с дизельным двигателем Cummins Inc.. Во время ввода в эксплуатацию инженер включил холодильный компрессор мощностью 75 кВт; напряжение упало ниже 80% от номинала, и контроллер отключился из-за пониженного напряжения. При расчете параметров суммировались только рабочие значения кВт и игнорировался ток заторможенного ротора. Выбор правильной мощности для агрегата с приводом от Cummins требует профиля нагрузки, номиналов ISO 8528-1, проверок пускового тока и снижения номинальных характеристик на месте.

Узнайте, что на самом деле означает номинальная мощность генераторной установки

ISO 8528-1 определяет три различных номинальных значения выходной мощности генераторной установки — резервный, основной и непрерывный — и этот рейтинг определяет, сколько часов в год и при каком коэффициенте нагрузки установка может работать без повреждений. Выбор неправильного номинала приводит либо к преждевременному выходу двигателя из строя, либо к ненужным капитальным затратам. Паспортная табличка «Мощность» комплекта не представляет собой одно число: один и тот же физический блок может иметь номинальную мощность 220 кВА в режиме ожидания и 200 кВА в основном режиме.

Yangzhou Aiweite Electromechanical Co., Ltd., производитель генераторных установок, работающий с 2008 года и охватывающий мощность от 1 до 2500 кВА, оценивает свои агрегаты с приводом от Cummins в соответствии с тем же стандартом ISO 8528-1.

Прежде чем производить расчет, создайте полный профиль нагрузки.

Действительный расчет выходной мощности начинается с профиля нагрузки, в котором для каждого подключенного устройства указано рабочее значение кВА, пусковая кВА и рабочий цикл; Суммирование паспортной таблички в кВт само по себе не может предсказать поведение переходного напряжения. Профиль должен охватывать наихудший рабочий случай, а не средний день, чтобы установка могла выдержать самый крупный одновременный запуск, который может произойти.

Создайте профиль в пять шагов:

1. Инвентаризация каждой нагрузки с указанием ее паспортной таблички, кВт.
2. Преобразуйте кВт в кВА, используя рабочий коэффициент мощности каждого устройства.
3. Определите пусковой ток каждого двигателя.
4. Определение рабочих циклов для прерывистых нагрузок
5. Определите самый большой шаг нагрузки, который можно включить сразу.

При расчете доминируют нагрузки двигателя. NEMA MG-1 определяет, что асинхронный двигатель конструкции B потребляет ток полной нагрузки в 6–7,5 раз больше тока полной нагрузки во время запуска через линию, поэтому профиль нагрузки должен собирать данные двигателя отдельно от резистивных нагрузок.

Когда приложение охватывает заводы, инфраструктурные проекты и аварийное электроснабжение , профиль должен быть проверен на соответствие каждому рабочему циклу, который может производить площадка.

Рассчитать кВА с учетом пускового тока

Минимальная установленная номинальная мощность равна рабочей кВА всех нагрузок плюс разница между пусковой и рабочей кВА самого мощного двигателя, проверенная на соответствие пределу провала переходного напряжения NFPA 110, равному 20%.

Трехфазная рабочая кВА равна кВт, разделенной на коэффициент мощности. Трехфазная пусковая мощность в кВА — это ток запертого ротора, умноженный на напряжение сети, умноженный на 1,732, разделенный на 1000.

Пример: упаковочная линия имеет подключенное оборудование мощностью 60 кВт с коэффициентом мощности 0,85 или рабочую мощность 71 кВА, а также один воздушный компрессор мощностью 45 кВт с прямым пуском. Компрессор потребляет 53 кВА в рабочем режиме и 334 кВА во время запуска при токе полной нагрузки, в 6,3 раза превышающем ток полной нагрузки. Расчет: 71 (334 – 53) = 352 кВА. У комплекта на 350 кВА запаса нет, поэтому правильным выбором будет следующий стандартный номинал – комплект на 400 кВА.

Уменьшите начальный множитель, чтобы уменьшить размер набора

Пускатель звезда-треугольник ограничивает пусковой ток в 2,5–3,5 раза выше тока полной нагрузки; устройство плавного пуска выдает в 3,0-4,5 раза; частотно-регулируемый привод выдает в 1,0-1,5 раза. Для компрессора мощностью 45 кВт устройство плавного пуска снижает требуемую установленную мощность с 352 кВА до примерно 230 кВА, т.е. снижение примерно на 35%.

Для расчетной мощности от 100 до 400 кВА в ассортименте представлены универсальные комплекты в диапазоне 100–400 кВА с запасом 10–15 % на будущий рост нагрузки.

Универсальные дизель-генераторные установки средней мощности мощностью 100–400 кВА Эта серия средней мощности охватывает расчетный диапазон 100–400 кВА с резервной мощностью, но при большой высоте и температуре мощность должна быть снижена. Проверьте технические характеристики, чтобы убедиться, что скорректированная мощность соответствует условиям вашего объекта. Просмотреть продукт →

Применить снижение номинальных характеристик в зависимости от высоты и температуры

Выше эталонной площадки производителя – обычно на высоте 1000 м над уровнем моря и при температуре окружающей среды 40 градусов Цельсия – дизель-генераторная установка с турбонаддувом теряет около 3% номинальной мощности на каждые дополнительные 300 метров высоты и около 2% на каждые дополнительные 5 градусов температуры. Установка мощностью 350 кВА, установленная на высоте 1600 м и температуре 45 градусов Цельсия, может обеспечить лишь около 92% номинальной мощности, или 322 кВА.

Для снижения номинальной мощности сопоставьте скорректированную кВА со стандартным диапазоном мощности и сверьте пару двигатель-генератор с паспортом производителя. Компания Yangzhou Aiweite распределяет свою линию с двигателями Cummins по четырем диапазонам мощности от 10 до 2500 кВА, поэтому пониженная мощность может быть сопоставлена ​​со следующим более высоким стандартным набором.

Дизельные генераторные установки Cummins с несколькими диапазонами мощности После снижения требуемой мощности эта линия с двигателями Cummins предлагает стандартные наборы от 10 до 2500 кВА в четырех диапазонах, что упрощает выбор следующего более высокого блока, который соответствует скорректированной выходной мощности. Просмотреть продукт →

Спланируйте последовательность приемки нагрузки

Нагрузка должна прикладываться контролируемыми шагами, а не одним блоком; запуск самого мощного двигателя первым, после стабилизации напряжения и частоты, сохраняет падение переходного напряжения ниже предела NFPA 110, равного 20%.

1. Запустите установку без нагрузки и подождите 10–15 секунд, пока регулятор и автоматический регулятор напряжения стабилизируются.
2. Сначала замкните контактор самого большого двигателя, затем добавьте меньшие нагрузки.
3. Перед следующим шагом подождите 5–10 секунд, пока напряжение и частота восстановятся.
4. Увеличьте оставшиеся нагрузки в порядке убывания кВА.

Сопоставьте тип конструкции с местом установки

Тип корпуса — открытый салазок, бесшумный навес, контейнер или прицеп — не меняет требуемую номинальную мощность в кВА, но компактный акустический корпус повышает температуру компонентов и может снизить долговременную выходную мощность на 2–3 % при тех же условиях окружающей среды. Снижение номинальных характеристик небольшое, но имеет значение в верхней части диапазона мощности.

Устройства бесшумного типа подходят для чувствительных к шуму объектов, таких как больницы и городские промышленные парки; агрегаты открытого типа размещаются в выделенных машинных помещениях; комплекты контейнерного типа обеспечивают защищенное от атмосферных воздействий модульное наружное электроснабжение; Комплекты прицепного типа обслуживают арендные парки и мобильные проекты. конструктивные различия агрегатов открытого и бесшумного типа влияют на доступ для обслуживания, поток охлаждения и шум корпуса, поэтому выбирайте конструкцию после подтверждения класса кВА, а не раньше.

Дизельные генераторные установки бесшумного типа для чувствительных к шуму объектов Для больниц, городских парков и других чувствительных к шуму мест эти закрытые малошумные генераторные установки являются подходящей конструкцией. Они обеспечивают пыленепроницаемость и защиту от атмосферных воздействий, сохраняя при этом уровень шума в городских условиях. Просмотреть продукт →

Распространенные ошибки при выборе размеров, которые приводят к сбоям на местах

Пять ошибок в выборе параметров приводят к преждевременным отказам генератора и неприятным отключениям; приведенный выше метод расчета предотвращает все из них.

• Определение параметров производится только при работе в кВт, без проверки пускового тока для самого мощного двигателя.
• Смешивание значений кВт и кВА без учета коэффициента мощности.
• Использование рейтинга ожидания для приложения, которое работает более 500 часов в год.
• Без учета высоты и температуры в горной местности или в жарком климате.
• Не оставляя резерва мощности; От 10% до 15% выше расчетного минимума — практический уровень.

Вопросы определения размера, которые возникают во время закупок

В чем разница между кВт и кВА в размерах генератора?

кВт измеряет реальную мощность, потребляемую нагрузкой; кВА измеряет полную мощность. Номинальная мощность генератора переменного тока указана в кВА, а мощность дизельного двигателя — в кВт. При коэффициенте мощности 0,8 установка мощностью 200 кВА обеспечивает 160 кВт реальной мощности, поэтому для нагрузки 200 кВт с тем же коэффициентом мощности требуется установка мощностью 250 кВА.

Какая номинальная мощность агрегата Cummins может использоваться непрерывно?

В соответствии со стандартом ISO 8528-1 комплект с повышенным номиналом работает неограниченное количество часов в год, но базовая нагрузка должна оставаться на уровне 70 % или ниже номинального. Комплект с постоянной нагрузкой рассчитан на постоянные нагрузки от 70% до 100% от его номинала. Срок службы комплекта в режиме ожидания не должен превышать 500 часов в год.

Уменьшает ли устройство плавного пуска требуемый размер генератора?

Да. Устройство плавного пуска ограничивает пусковой ток двигателя в 3,0–4,5 раза от тока полной нагрузки по сравнению с 6,0–7,5 раза для прямого пуска от сети. В примере с компрессором мощностью 45 кВт требуемая установленная мощность снижается с 352 кВА примерно до 230 кВА, то есть снижение примерно на 35 %, что перемещает выбор в меньший диапазон мощности.

Какой предел провала напряжения должен быть установлен при выборе?

NFPA 110 устанавливает предел падения напряжения 20 % для систем аварийного электропитания, когда номинальная нагрузка прикладывается за один этап. Спецификации центров обработки данных часто требуют 15%, поэтому спецификация проекта должна быть подтверждена до окончательного определения размера генератора переменного тока.