Аварийные дизель генераторы

Требования безопасности и правила морского регистра предполагает обязательное наличие на корабле аварийного источника электроснабжения. В его качестве может выступать аккумуляторная батарея или дизель-генератор, где в камерах сгорания идет превращение тепловой энергии в механическую и затем электрическую. Их помощь должна быть достаточно для работы всего оборудования, необходимого для обеспечения безопасной навигации в аварийной обстановке. Для грузовых кораблей подобные требования включает необходимость обеспечения в течение, как минимум, 18 часов следующих рабочих систем:

• аварийное освещение на корабле;
• сигнальные огни;
• звукосигнальные средства;
• оборудование связи внутри корабля;
• связь с другими кораблями и берегом;
• навигационное оборудование;
• система обнаружение пожара;
• один из пожарных насосов для применения при необходимости;
• оборудование для привода рулевого привода;
• оборудование для работы генератора пены.

Указанного выше времени достаточно, чтобы отремонтировать основной дизель-генератор электростанции на большую мощность в кВт, обеспечить решение других аварийных ситуаций на судне, дождаться помощи, выполнить эвакуацию пассажиров и команды при необходимости.

Дополнительно в течение, как минимум, трех часов дизель должен обеспечивать работу системы освещения мест посадки в шлюпки и другие спасательные средства. При этом помещения, где установлен аварийный дизельный генератор, должны находиться за таранной переборкой, вне шахт машинного помещения и выше верхней непрерывной палубы для обеспечения работоспособности в критической ситуации. Дополнительно помещение должно иметь выход на открытую палубу. Температура в нем должна быть не ниже +8 градусов. Подобный уровень считается пограничным для агрегатного состояния охлаждающей воды и уровня вязкости моторного масла. Если температура будет ниже, то измененные физические свойства в критический момент могут негативно повлиять на запуск генератора, приведя потенциально к сбою системы автоматизации в неподходящий момент времени.

Подобное расположение требует по ГОСТ, чтобы дизель имел защиту только от короткого замыкания, систему сигнализации о перегрузке, что ведет к необходимости отключения части оборудования для защиты и обеспечения постоянного контроля, функционирования систем живучести корабля. Также размещение отдельно от основного источника тока позволит при пожаре или иной аварии в помещении, где расположен последний, сохранить возможность распределения электроэнергии.

Конструктивные особенности и принцип действия судовых аварийных генераторов

Принципиально по ГОСТ аварийный корабельный судовой генератор представляет типовую динамо-машину с камерами сгорания, где происходит поочередное превращение тепловой энергии в механическую вращающегося вала в переменное магнитное поле. При этом судовые модели имеют свойство в минимальном уровне остаточного магнитного поля после остановки. Подобное позволяет быстрей при повторном старте подать в сеть достаточное напряжение и быстро выйти на номинальный режим работе.

Для яхт и катеров, где нет нужды в выдаче большой мощности возможно использование бесщеточных судовых генераторов в кожухе или даже аккумуляторов. Первое решение не позволит напрямую регулировать значение выходного тока, но подобное оборудование имеет ряд преимуществ. Речь о простоте технического обслуживания, общую высокую надежность, что актуально для аварийных дизельных установок.

Требования по ГОСТ и правилам к аварийному дизель-генератору

Принципиально подобные судовые аварийные дизель-генераторы (АДГ) не отличается от основного двигателя кроме относительно небольшой выходной мощности. Обычно она составляет 100 кВт (могут быть и иные параметры, если морские суда имеют небольшие размеры и меньший уровень постоянного энергопотребления), что достаточно для питания критичных систем корабля. Одновременно для подобного дизельного двигателя по ГОСТ и правилам регистров актуальны следующие характеристики:

• легкость пуска судовых силовых установок и управления им для обеспечения питания в предельно сжатые сроки;
• простота технического обслуживания, что актуально для кораблей, которые проводят основное время в пути (важно, чтобы техническое обслуживание и большинство видов ремонта можно было выполнить непосредственно на корабле вне порта);
• минимальное количество управляющей электроники и конструктивная простота, что повышает общую надежность, упрощает распределительные системы и улучшает безопасность;
• возможность стабильной работы при высоких температурах из-за относительно небольшого помещения и большого объема тепла, выделяемого в камерах сгорания;
• нормальная работа дизель-генератора при гребне судна на угол до 22,5 градусов.

Стандартно на корабли устанавливают вспомогательные типовые дизельные генераторы на базе двигателей отечественного и зарубежного производства различного исполнения.

Особенности запуска аварийного судового дизель-генератора

В штатном формате по ГОСТзапуск аварийного источника питания на судне должен происходит при резком значительном снижении или исчезновении напряжения на шине основной станции. При этом запуск должен составлять не более 15 секунд для обеспечения должного уровня безопасности движения судов. На пассажирских судах подобный генератор должен иметь автоматическую систему запуска, а на других возможно использование и ручной системы запуска.

Непосредственно запуск по ГОСТ аварийного дизельного генератора может быть осуществлен электрическим или гидравлическим стартером (источником тока здесь становится кислотный аккумулятор) либо воздухом от пускового автономного баллона высокого давления. Если запуск идет в автоматическом формате, то пусковое устройство должно иметь запас энергии в объеме, достаточно для, как минимум, трех попыток запуска. Также должен быть дополнительный дублирующий источник энергии, емкости которого должно быть достаточно для тех же 3-х попыток старта. Для систем с запуском дизеля от воздуха, то в качестве источника может выступать баллон со сжатым воздухом, который после выхода проходит через невозвратный клапан. Также можно найти специальные вспомогательные компрессоры воздуха.

Если требования ГОСТ и правил позволяют использовать систему ручного пуска аварийного дизельного генератора (АДГ), то можно использовать следующие технические решения:

• пусковые рукоятки;
• инерционные устройства;
• заряжаемые вручную гидроаккумуляторы.

Особенности обслуживания судовых дизель-генераторов

Для обеспечения безотказной работы и быстрого запуска аварийного дизельного генератора переменного тока с первой попытки необходимо проведение регулярного профилактического и технического обслуживания. В первую очередь, речь про систему охлаждения, для которой по ГОСТ должна быть использована мягкая вода, которая имеет минимальное количество солей, образующих осадок со временем. Последний может привести к разрушению отдельных систем судового дизель двигателя. Аналогичное касается качества топлива, попадающего в камеры сгорания, которое для питания аварийного источника электроснабжения должно быть качественным. Здесь по ГОСТ не подходят тяжелые сорта дизеля, топливо с повышенным содержанием серы, что продлит срок службы двигателя и предотвратит засорение форсунок. Последнее не очень удобно, так как основные судовые дизель-генераторы и двигатели работают именно на тяжелом топливе.

Дополнительно проводят специальное техническое обслуживание судовых дизель-генераторов переменного тока, которое предполагает еженедельный запуск аварийного дизель-генератора в качестве профилактики. Здесь время работы должно быть 10-15 минут с параллельным контролем системы автоматического запуска при наличии последней. Дополнительно своевременно выполняют следующие действия:

• замена моторного масла;
• визуальный осмотр и чистка составных механизмов, составных частей;
• замена изношенных деталей;
• проведение ремонта при необходимости.

Все это необходимо для предотвращения нештатной ситуации и быстрого запуска двигателя, а также фактора, что судовые генераторы для выработки переменного тока и другое оборудование находится далеко от основных технических ремонтных баз.

Аварийный распределительный щит для судовых генераторов

Подключение дизельного аварийного генератора по ГОСТ идет через специальный распределительный щит, представляющий визуально стальной шкаф, число секций которого определяется мощностью аварийного генератора и типом последнего. Снаружи на нем расположены устройства для управления, а также приборы для снятия параметров тока (частотометр, вольтметр, амперметры), сигнальные лампы и так далее. Внутри корпуса расположено контрольное и коммутационное оборудование, которые непосредственно подключают, отключают и нагружают аварийный судовые дизели.

В штатном формате распределение электроэнергии идет через главный щит, куда подает ток основной дизель-генератор, а аварийный вступает в действие при нештатной ситуации он выполняет следующие задачи:

• прием тока от резервного источника питания (дизель-генератора, аккумулятора);
• распределение электроэнергии между конкретным перечнем судовых потребителей, необходимых для сохранения управляемости судном, подачи сигнализации и так далее;
• переключение питания и подачи тока обратно на главный щит после разрешения технических проблем, которые не позволяли использовать основной дизель-генератор, мощность которого позволит запитать полностью все системы.

Дополнительно аварийный распределительный щит контролирует общее состояние сети корабля, защищая установку дизеля от перепадов напряжения и перегрузок по току. Устанавливают подобный щит обычно в одном помещении с аварийным корабельным генератором и обязательно далеко от главного щита (последнее требует ГОСТ и правила безопасности). Последнее необходимо для сохранения возможности электроснабжения при попадании основного распределителя в зону пожара.

Аварийный судовой генератор. Особенности и производители

Номинальная мощностью резервного дизеля зависит от специфики корабля и потребностей потребителей. Наиболее популярны модели с мощностью в районе 100 кВт. Основу подобной генераторной установки могут составлять распространенные дизельные двигатели производства ОАО «Автодизель», ОАО «Тутаевский моторный завод», ОАО «Минский моторный завод», ОАО «Алтайдизель». Также используют в качестве силовой установки двигатели зарубежного производства.

Для упрощения использования работа судовых дизельных генераторов может быть в значительной степени автоматизирована. Уровень последней зависит от модели и может включать:

• регулировка частоты вращения, температуры смазки и охлаждения, напряжения работающего генератора;
• управление в автоматическом формате всеми предпусковыми операциями, запуском и остановкой;
• прием полезной нагрузки в процессе синхронизации при параллельной работе энергетических установок;
• поддержание в состоянии быстрого приема полезной нагрузки;
• экстренный пуск или остановка при необходимости;
• автоматическое пополнение оперативного запаса масла, жидкости для охлаждения, сжатого воздуха, топлива, чтобы дизель-генератор работал в штатном формате;
• автоматическая подзарядка аккумулятора;
• автоматизация управления рядом вспомогательных установок, отдельными операциями по техническому обслуживанию;
• автоматизированный централизованный контроль технического состояния и так далее.

Типовая схема запуска в работу аварийного дизель-генератора

В общем случае, восстановление по требованиям безопасности и ГОСТ электроснабжения ключевых систем корабля должно произойти в предельно сжатые сроки, поэтому подобный дизель должен максимально быстро быть готов принять полезную нагрузку. В общем случае, процесс запуска идет следующим образом:

• потеря напряжения на кабеле между главным распределительным щитом и шинами аварийного дизель-генератора формирует сигнал на запуск последнего;
• проведение предварительной подачи масла в течение 3 секунд;
• подача топлива насосом и одновременный запуск стартера, который выключается после набора частоты вращения на уровне 500-600 оборотов в минуту;
• перемещение рейки подачи топлива до уровня, когда скорость вращения двигателя не достигнет 1500 оборотов в минуту с последующим отключением от питания серводвигателя;
• последовательная подача полезной нагрузки с помощью включения секций щита до выхода работы на полную мощность в кВт.

Типовой перечень оборудования для обеспечения схемы автоматического запуска генератора дизельного аварийного назначения включает следующее оборудование:

• аккумулятор с выдаваемым напряжением 24 вольта для питания цепи управления запуском и стартером;
• генератор для подзарядки батареи;
• двигатель для предварительного прокачивания масла;
• серводвигатель для подачи топлива в камеры сгорания;
• программный механизм с серводвигателем;
• системы сигнализации, реле и прочие элементы, которыми оснащен дизель-генератор.

Особенности и рекомендации подбора аварийного дизель-генератора

Конструктивно и принципиально дизель-генератор не отличается от основного, поэтому при подборе конкретной модели можно придерживаться аналогичных рекомендаций:

• При выборе между силовыми установками с равной мощностью, но отличающимися частотой вращения (1500 и 3000), то лучше выбрать более тихоходный вариант по причине меньшего уровня шума и вибраций. Последнее благотворно сказывается и на надежности, долговечности аварийного дизель-генератора.
• Лучше останавливать выбор на модели с большим числом камер сгорания и, соответственно, рабочих цилиндров по причине большей сбалансированности, меньшего уровня шума и вибраций.
• Конструктивно точки обслуживания аварийного дизельного генератора должны располагаться на одной стороне для простоты и удобства.
• Во всем рабочем диапазоне работы отклонения параметров выходного тока после пуска и выхода на штатный режим работы судовых силовых установок не должно превышать 5% (оптимально по ГОСТ, если отклонение не превысит 1,5%).

Также важно, чтобы оперативный запас топлива составлял, как минимум, 12 часов работы и была возможность автоматического его пополнения в штатном формате. Для аварийных дизель-генераторов также сохраняются стандартные требования по работоспособности при боковом крене до 45 градусов и дифференте в пределах 22 градусов в каждую из сторон (подробнее и в полном объеме требования для подобного дизеля указаны в ГОСТ и другой нормативной документации).

Требования к судовому генератору со стороны морского регистра

Ключевая и критическая важность работоспособности аварийных корабельных дизельных генераторов привела кроме наличия ГОСТ к формированию специального регистра, где указаны основные технические требования:

• номинальная скорость вращения должна отличаться от критической для приводного двигателя на 20% и более.
• регулятор скорости вращения двигателя в период набора нагрузки должны постоянно поддерживать скорость вращения и не допускать отклонения более, чем на 10%, а при дальнейшем питании ключевых систем корабля погрешность не должна превышать 5%.
• Набор номинальной скорости вращения не должен превышать 5 секунд.
• Автоматические регуляторы должны предполагать возможность корректировки скорости вращения выходного вала двигателя не более, чем на 10% в каждую из сторон.
• Возможность достаточно длительной работы с перегрузкой до 10%.

Более подробнее интересующую информацию о технических требованиях можно получить непосредственно в морском регистре и другой технической документации.