En las especificaciones de diseño del sistema de suministro y distribución de energía de los grupos electrógenos diésel, se debe incluir la alimentación de emergencia para cargas importantes, requisito obligatorio para la configuración de dicho sistema. Además, considerando factores económicos, políticos y de otro tipo, se configura la alimentación de reserva para evitar la pérdida de datos causada por un corte de suministro eléctrico normal o por el impacto negativo de la imagen política. Por ello, los grupos electrógenos diésel se utilizan en numerosos proyectos como fuente de energía de respaldo. A continuación, se presenta una breve introducción al diseño de generadores diésel.
1. Diseño mecánico avanzado
Utilizando diseño asistido por computadora CAD, ingeniería asistida por computadora CAE, generador diésel CAM con fabricación asistida por computadora y otros métodos avanzados de diseño mecánico, y en combinación con métodos experimentales avanzados, se diseña el esquema de calibración a color. A partir de los detalles de diseño, los componentes mecánicos del grupo electrógeno diésel se optimizan constantemente para mejorar aún más su estabilidad.
2 Elección de la capacidad del generador diésel
Generalmente, en la etapa de diseño preliminar, no es posible conocer la situación de carga específica. Actualmente, la capacidad del grupo electrógeno diésel es del 10% de la capacidad total del transformador de distribución, y en las especificaciones y medidas técnicas, se considera el 20%. En la etapa de diseño de planos de construcción, al determinar la capacidad del grupo electrógeno diésel requerido, primero se debe determinar el tipo de carga y su uso, es decir, si se utiliza como carga de reserva o como carga normal cuando se corta la red eléctrica. La carga de reserva se refiere a la carga del grupo electrógeno diésel en el proyecto, debido a los requisitos de protección contra incendios y garantía de suministro eléctrico. Tras evaluar las ventajas y desventajas, se determina que la carga de suministro eléctrico es un esquema razonable, considerando la fiabilidad del suministro eléctrico, la economía y otros factores. La capacidad de la unidad generadora de leña solo se puede determinar con mayor precisión una vez determinada la carga de suministro eléctrico del proyecto.
3 Diseño del sistema de suministro y distribución de energía del grupo electrógeno
Según el número de grupos electrógenos diésel, la naturaleza de la carga, su función y los requisitos de suministro de energía, existen diversos sistemas de suministro de energía que utilizan grupos electrógenos diésel como fuente de energía de respaldo. Actualmente, los sistemas de suministro de energía más comunes en aplicaciones prácticas incluyen: el grupo electrógeno suministra energía directamente a la carga común; varios grupos electrógenos en paralelo suministran energía a la carga común; una unidad se utiliza como fuente de energía de reserva y como fuente de energía municipal para la carga, respectivamente; varias unidades y varios interruptores de transferencia suministran energía a la carga, respectivamente; como sistema de distribución de media y alta tensión con generadores simples en suministro de energía común; sistemas de media y alta tensión con múltiples generadores y fuentes de energía municipales suministradas por barras colectoras o carga en paralelo; y un generador de baja tensión utiliza un transformador elevador para suministrar energía a un sistema de distribución de baja o media tensión. El modo de suministro de energía debe determinarse según el estado de la red local y el uso real de la carga. El modo de suministro de energía específico debe determinarse en función del suministro de energía y el uso de la carga de la red eléctrica local. Entre ellos, una sola unidad como fuente de alimentación de respaldo y la fuente de alimentación municipal, respectivamente, para suministrar carga, unidades múltiples e interruptores de transferencia múltiples se utilizan comúnmente en muchos proyectos de sistemas de suministro y distribución de energía de baja tensión. Cuando la capacidad del grupo electrógeno diésel es grande, generalmente no inferior a 8 kW, se deben instalar dos grupos electrógenos diésel de la misma capacidad. Pueden soportar por separado parte de la carga o suministrar energía a todas las cargas en paralelo. Al mismo tiempo, dos generadores diésel también se pueden configurar para respaldo mutuo. Cuando uno falla o requiere mantenimiento regular, puede usar el otro como fuente de energía de respaldo y suministrar energía a alguna carga que requiera seguridad prioritaria o obligatoria. Los grupos electrógenos diésel generales no pueden funcionar en paralelo con la red eléctrica. La consideración principal es que si la unidad generadora de leña falla, puede afectar a la red del mercado y ampliar la superficie de impacto de la falla. Por lo tanto, la leña y la red eléctrica se utilizan a menudo en enclavamiento para evitar que los dos funcionen en paralelo.
El modo de arranque y los requisitos del grupo electrógeno diésel deben determinarse según la naturaleza de la carga y el esquema de suministro eléctrico. El fabricante suele proporcionar un armario de control. Dado que el grupo electrógeno diésel suele arrancar con la fuente de alimentación, se requiere la fuente de alimentación municipal necesaria para el cargador, la batería y otros equipos de arranque. La sala del generador diésel también debe estar equipada con la fuente de alimentación municipal. Cuando el grupo electrógeno diésel se utiliza como respaldo de emergencia, en caso de fallo de la red eléctrica, el sistema de control de conversión del generador diésel envía una señal para arrancarlo. Al restablecerse la red eléctrica, el sistema de control envía una señal, apaga el generador diésel y restablece el suministro eléctrico normal. El control PLC central o la unidad de control integrada se utiliza en el sistema de control de conversión de las unidades generadoras de red y de leña, que generalmente requiere protección contra sobrecargas y cortocircuitos, entre otras funciones. Cuando la capacidad del grupo electrógeno diésel es insuficiente, se puede descargar la carga secundaria. Cuando la red eléctrica se normaliza, se puede restaurar la carga descargada.
4. Selección del sitio de la sala del generador diésel
La sala de generadores diésel se instala generalmente en la zona de carga para evitar el aumento de cableado causado por líneas demasiado largas y garantizar la calidad de la tensión de alimentación. La selección de la ubicación de la sala también debe considerar diversos factores durante su funcionamiento. Por un lado, se debe garantizar el entorno operativo de la unidad, como la ventilación, los sistemas de escape y la extracción de humos. En este caso, solo se considerará la combustión de diésel, ya que la mayoría de los proyectos en el mercado actual utilizan diésel como combustible, y el suministro y almacenamiento de combustible también son factores a considerar en la configuración de la sala. Durante el funcionamiento del generador diésel, debido a la gran cantidad de humo que produce la combustión, el propio generador genera gas y calor, lo cual no solo perjudica su funcionamiento, sino que también contamina el entorno de la actividad. Por lo tanto, al seleccionar la ubicación de la sala de motores diésel, se debe extraer el humo, los gases y el calor lejos de las entradas y salidas interiores y del personal para atraer aire fresco y crear un ambiente con buena disipación de calor y ventilación. Por otro lado, el grupo electrógeno diésel vibra y produce ruido durante su funcionamiento, por lo que al seleccionar la sala de máquinas se debe considerar el impacto ambiental de las vibraciones y el ruido, y se deben tomar medidas razonables para reducirlos cuando sea necesario. Considerando estos factores, si las condiciones generales lo permiten, la sala de máquinas puede ubicarse al aire libre, cerca del proyecto, lejos de las entradas y salidas, y de lugares concurridos. Cuando las condiciones no lo permiten, muchos proyectos también se ubican en el subsuelo. Gracias a las medidas de ventilación, extracción de humos, reducción de vibraciones y ruido, se logró un buen funcionamiento y se obtuvieron importantes beneficios económicos.
5. Diseño de optimización de la base de generación de energía diésel
La base del grupo electrógeno diésel es un componente clave, y su diseño y precisión de mecanizado afectan directamente el rendimiento, las vibraciones, el ruido, la fiabilidad y la vida útil de la unidad. El procesamiento de la base del generador diésel solo garantiza la coaxialidad entre el motor y el generador. Sin embargo, es necesario comprobar la influencia de la deformación de la base en la coaxialidad durante la operación y el izado desde el punto de vista del diseño de la base. Para garantizar la calidad del material de la base, se estableció un modelo de cálculo de verificación combinando datos experimentales de medición, y se analizó la distribución de tensiones de sus componentes clave en diferentes estados manipulando el límite de conteo. Mediante simulación de elementos finitos, se optimizó la estructura de la base, y cada mejora la hizo más sólida y fiable. Otro aspecto del diseño optimizado de la base es el diseño del sistema de reducción de vibraciones de la unidad. La reducción de vibraciones de la unidad afectará el ruido dentro y fuera de la sala de máquinas: su rendimiento está directamente relacionado con la carga dinámica de la cimentación y la intensidad de vibración de sus componentes. La unidad ofrece un excelente efecto de reducción de vibraciones, lo que contribuye a la reducción del ruido y prolonga su vida útil.
Hora de publicación: 30 de noviembre de 2022