Dieselgenerátor
Z požadavku na dlouhodobou nezávislost objektu na dodávce elektrické enegrie z veřejné sítě vyplývá dominantní role dlouhodobého záložního zdroje v energocentru. Typickým dlouhodobým záložním zdrojem, který asi nebude v dohledné době nahrazen, je dieselgenerátor. Záložní energie je uložena v palivu, což je v naprosté většině případů motorová nafta (výjimečně se používají i generátory plynové či benzinové). Vodou chlazený motor je pevně spojen se synchronním generátorem (v současnosti téměř výhradně s bezkartáčovým buzením) a spolu s chladičem a palivovou nádrží je integrovám do jednoho konstrukčního celku. Dieselgenerátor je spolehlivý stroj s jednoduchou údržbou a s možností doplňování palivové nádrže za provozu. Vzhledem k tomu, že je v provozu jen několik desítek hodin v roce, nevyžaduje žádný zvláštní servis. Moderní konstrukce a elektronické řízení zajišťují i splnění stále přísnějších emisních limitů při rozumné míře spotřeby paliva. Jeho jediný handicap, a sice schopnost dodávat energii až po několika sekundách po startu, kompenzuje krátkodobý záložní zdroj, který pracuje on-line, a má takovou kapacitu, aby zabezpečil napájení zátěže s dostatečnou rezervou do té doby, než je dieselgenerátor schopen zátěž převzít sám. Akumulátorem energie v krátkodobém záložním zdroji (obvykle nazývaném UPS – Uninterruptible Power Source) jsou olověné baterie.

Dieselgenerátor je také často používán jako mobilní zdroj při mimořádných událostech. Hlavním požadavkem je nejen dostatečný výkon a mobilita, ale i nenáročnost na obsluhu a rychlost zprovoznění na místě zásahu. Právě při povodních v roce 1997 se ukázalo, že tehdy dostupné elektrocentrály jsou zastaralé a nevyhovující. V roce 2002 již byly složky Integrovaného záchranného systému České republiky daleko lépe vybaveny. Při použití dieselgenerátoru ale nemusíme zmiňovat jen použití při mimořádných událostech. Daleko méně dramatické, ale častější, je použití dieselgenerátorů v lokálním režimu na pozemních stavbách, zejména tam, kde se
staveniště pohybuje s časem (liniové stavby dopravní infrastruktury, výstavba produktovodů atd.). Zde je hlavním problémem při provozu nejen spolehlivost, ale zejména bezpečnost při práci (o stavu dieselgenerátorů a přidružených rozvaděčů na stavbách by revizní technici mohli psát celé seriály).

Dimenzování a konfigurace dieselgenerátoru
Pro dimenzování dieselgenerátoru dodávají výrobci obvykle vlastní software. Tento software je licencován, většinou není „free“ – naopak k ceně (nemalé) je i bezplatná aktualizece přes internet. Dimenzování (konfigurace) dieselgenerátoru probíhá v několika krocích.

Prvním krokem je stanovení provozního režimu dieselgenerátoru. Provozní režimy dieselgenerátorů jsou stanoveny normou ISO 8528-1 ( 2005).

Režim ESP (Emergency Standby Power) - V tomto režimu je možný trvalý provoz stroje do proměnlivé zátěže v případě poruchy v rozvodné síti průměrně na 70% jmenovitého výkonu po dobu max. 200 hodin v průběhu 1 roku (doporučeno 50 hodin za 1 rok). Typická aplikace je záložní zdroj pro budovy. Není přípustné přetížení stroje.

Režim STANDBY - V tomto režimu je možný trvalý provoz stroje do proměnlivé zátěže v případě poruchy v rozvodné síti průměrně na 70% jmenovitého výkonu po dobu max. 500 hodin v průběhu 1 roku (doporučeno 200 hodin za 1 rok). Typická aplikace je záložní zdroj pro všeobecné použití. Není přípustné přetížení stroje.

Režim PRIME - V tomto režimu je možný trvalý provoz stroje do proměnlivé zátěže bez časového omezení proběhu průměrně na 70% jmenovitého výkonu. Přetížení je možné max. o 10%, a to po dobu jedné hodiny v průběhu 12 hodin. Celková doba přetížení je max. 25 hodin za 1 rok. Typické použití je záložní zdroj v průmyslu.

Režim CONTINUOUS - V tomto režimu je možný trvalý provoz stroje do stálé zátěže bez časového omezení proběhu průměrně na 70%-100% jmenovitého výkonu. Přetížení nad 100% výkonu není možné. Typické použití je jako nouzový zdroj v dlouhodobém režimu.

V praxi se nejvíce používá režim STANDBY nebo PRIME. Pro tyto režimy se také udává většina technických dat strojů. Dalším krokem je určení provozního prostředí: okolní teplota, nadmořská výška, relativní vlhkost vzduchu a speciální požadavky na emise výfukových plynů – to vše jsou veličiny, které ovlivňují výkonové dimenzování stroje.

Následuje popis zátěže dieselgenerátoru, resp. sestavení seznamu zátěží (load list). Podle charakteru zátěže (rozběhové charakteristiky, účiník, dynamika odběru, symetrie atd.) rozlišujeme např. následující typy zátěží:

• odporová (lineární) zátěž
• zdroj UPS (s různými možnostmi realizace vstupních obvodů)
• nabíječ baterií
• asynchronní motor nakrátko
• rozběhový měnič (soft start)
• rozběhový spínač hvězda/trojúhelník
• trakční pohon (např. výtah)
• ventilátor
• klimatizační jednotka
• indukční pec
• osvětlení (zářivka, žárovka ...)
• svářecí stroj
• mediciální zátěž
• budova obecně
• IT technologie
• a jiné

U každé zátěže musíme zadat trvalý výkon, rozběhový proud a především určit přípustnou odchylku napájecího napětí a frekvence, která neohrozí funkčnost zátěže.

Pokud takto zpracovaný seznam zátěží „vložíme do stroje“, vyjde nám obvykle dieselgenerátor nepřiměřeně velkého výkonu. Proto v praxi dělíme zátěže do skupin, aby se vyšší spotřeba výkonu při jejich rozběhu rozložila do několika kroků.

Po spuštění výpočtu program doporučí vhodný typ dieselgenerátoru. Může se stát, že z nějakého důvodu projektant musí zvolit stroj o nižším výkonu. Potom konfigurační program takto „natvrdo“ zvolený typ označí červeně a navíc poskytne informaci, kde může vzniknout problém (nejčastěji dojde k porušení podmínky tolerance výstupního napětí nebo frekvence, případně je riziko vyššího oteplení vinutí dieselgenerátoru). Záleží pak na projektantovi, aby zvolil určitý kompromis (míru rizika) a výběr dieselgenerátoru optimalizoval.

Součástí konfigurace stroje je také jeho startovací obvod (často zdvojený), obvody dobíjení startovací baterie, předehřev olejové náplně, případně napojení stroje na dispečink servisního střediska.

Kromě „elektrické“ konfigurace řeší projektant také další čtyři úlohy:

• Návrh palivového hospodářství: ne vždy uživateli stačí palivová nádrž na cca 10 hodin provozu. Stroje o výkonu nad 1MW tuto nádrž ani nemají integrovánu do rámu stroje, jako je tomu u strojů nižších výkonů. Pak je součástí projektu externí nádrž potřebné kubatury vybavená čerpadly a dalším zařízením. Konstrukce nádrže musí splňovat ekologické předpisy.
• Vzduchotechnika: výrobce dieselgenerátoru určuje ke každému stroji (resp. chladiči) potřebné množství chladicího vzduchu, který si stroj „nasává“ ve strojovně, případně v otevřeném prostoru. Strojovna musí být stavebně dimenzována tak, aby potřebné množství vzduchu bylo k dispozici (a také aby ohřátý vzduch měl kam unikat), v případě venkovních (kapotovaných instalací musí být vhodně navržena kapota stroje.
• Dosažení maximální předepsané úrovně hluku: kapota stroje musí splňovat požadované hlukové parametry a navíc musí umožnit proudění chladicího vzduchu kolem stroje. Největším zdrojem hluku paradoxně není dieselgenerátor, ale proudění vzduchu nasávacími a výtlačnými průduchy v karoserii.
• Výfukový systém: výfukové plyny jsou z motoru přes dilatační díl vedeny přes tlumič a výfukové potrubí do okolního prostoru. I zde jsou stanoveny pro konkrétní instalaci požadavky na hlučnost.

Ing. Karel Kuchta

Více informací z oblasti naleznete zde ...