Wie man einen Dieselgenerator mit Motoren, Pumpen und anderen Hochstrommotoren kombiniert

Wenn ein Dieselgenerator mit Motoren, Pumpen und anderen Hochstrommotoren ausgerüstet ist, braucht man mehr als nur die Kilowatt-Nameplate zusammenzuzählen.Er kann für mehrere Sekunden ein sechs- bis achtfaches Vollauslaststrom aufnehmen., und die resultierende StartkVA kann die Systemspannung so weit senken, dass andere Motoren ausfallen, Kontaktoren fallen oder die gesamte Anlage aussteckt.In diesem Artikel wird erklärt, warum das Starten eines Motors einen Generator anders belastet als eine konstante Belastung, warum eine korrekte Übereinstimmung sowohl die Zuverlässigkeit als auch das Budget schützt und wie eine schrittweise Größenordnung angewendet wird, die auf der größten Anfangsübergangsspannung, dem zulässigen Spannungsabfall, basiert,Subtransiente Reaktanz des Generators, und geringe Spannungsstartmöglichkeiten wie Soft Starter und Variable Frequency-Antriebe.und HVAC-Systeme zeigen, wie Ingenieure Daten aus dem Motoren-Namenschild in eine verteidigungsfähige Generatorbewertung übersetzen, und wie die Inbetriebnahme-Tests bestätigen, dass das gewählte Set die Last ohne Auslösung von Schutzmaßnahmen startet.und welche Fragen Sie Ihrem Generatorlieferanten stellen sollten, bevor eine Ausrüstung bestellt wird.

Was unterscheidet Hochstrommotoren von Stammmotoren?

Ein Induktionsmotor wird von der elektromagnetischen Physik gesteuert.und der Motor verhält sich wie ein Transformator mit seiner Sekundärwicklung fast kurzgeschaltetDer Strom wird hauptsächlich durch die Leckageimpedanzen des Stators und des Rotors begrenzt.Aus diesem Grund ist der Strom des verriegelten Rotors typischerweise sechs bis achtmal höher als der Strom bei Volllast bei Motoren, die nach den Eigenschaften von NEMA MG-1 Design B gebaut wurden.Dieser Einbruch verfällt, wenn der Rotor beschleunigt und sich die elektromotive Kraft zurückbildet, aber bei Lasten mit hoher Trägheit wie großen Pumpen, Ventilatoren und KompressorenDer erhöhte Strom kann 5 bis 15 Sekunden oder länger andauern..

Die praktische Konsequenz ist, dass ein Motor zwei verschiedene Dinge von einem Dieselgenerator verlangt, der im selben Moment eingesetzt wird: einen großen Reaktionsstrom, der den Generator belastet,und die tatsächliche mechanische Leistung zur Beschleunigung der LastBei Starten ist der Motorleistungskonzentrationsfaktor niedrig, typischerweise im Bereich von 0,3 bis 0,5.also ist die StartkVA viel größer als die laufende kW der gleichen MaschineGeneratorhersteller veröffentlichen daher sowohl Steady-State- als auch transiente Leistungsdaten, einschließlich der Subtransientreaktivität des Generators X"d, typischerweise 10 bis 20 Prozent,die weitgehend bestimmt, wie tief die Spannung während der ersten Zyklen eines Motorstarts sinkt.

Eine zweite Unterscheidung ist für die Größenordnung von Bedeutung: Die Steady-State-Last bestimmt die kontinuierlichen kW und kVA, die das Set tragen muss,Während der größte Anfangsvorgang die momentane elektrische Spannung bestimmt, muss der Generator überleben, ohne Schutzschutz zu lösen oder andere Geräte zu stoppenEin Satz, der nur für die laufende Last ausgelegt ist, kann gar nicht starten; ein Satz, der nur für den größten Einschlag ausgelegt ist, kann übergroß, teuer und anfällig für Probleme mit leichter Last wie nasses Stapeln sein.Die richtige Übereinstimmung balanciert die beiden.

Diese Anforderungen werden durch Normen geregelt. ISO 8528-5 klassifiziert die Leistung von Generatorspannung und -frequenz in die Klassen G1 bis G4,Unterstützung der Ingenieure bei der Festlegung der Geschwindigkeit, mit der sich das Gerät nach einer Schrittbelastung wie einem Motorstart erholen mussDie IEC 60034-1 definiert die Nennwerte des Motors, während der Motorcode NEMA auf seinem Namensschild seinen verriegelten Rotor kVA pro PS anzeigt.Das richtige Lesen dieser Markierungen ist die Grundlage der gesamten Größenabmessung..

Warum die Ausrichtung der Belastung für Zuverlässigkeit und Kosten richtig ist

Die Kosten für eine Fehlanpassung treten in der Regel im schlimmsten Moment auf: wenn ein Motor zum ersten Mal vom Generator aus startet.Spannung kann unter den Ausfallpunkt von Kontaktoren und Motorstartern sinken, können andere laufende Motoren zum Stillstand kommen oder die Belastung verlieren, und der Generatorschutz kann ausgehen und den Standort einige Sekunden nach dem Ausfall des Stromversorgungsgeräts abschalten.der Eigentümer zahlt mehr Kapitalkosten, verbrennt bei leichter Belastung mehr Treibstoff und birgt Risiken für ein nasses Stapeln, bei dem unverbrannter Treibstoff und Ruß das Abgassystem bei langen Laufzeiten mit geringer Belastung belasten.Die richtige Übereinstimmung beim ersten Mal vermeidet sowohl Ausfallmodi als auch ihre teuren KorrekturenDas Ergebnis sind weniger Produktionsverluste, keine Notfallbeschaffung zu günstigen Preisen und ein reibungsloseres Verhältnis zwischen Projektteam und Ausrüstungsanbieter.

Vier technische Vorteile ergeben sich aus einem richtig abgestimmten Generatorsatz:

• Stabile Spannung für den gesamten Standort.Wenn der Generator, das Anregungssystem und der Motor richtig eingestellt sind, erzeugt ein Motorstart einen kurzen, kontrollierten Spannungsrückgang anstelle eines Zusammenbruchs.und die Prozesskontrollen sehen keine störenden FehlerEine schnell wiederhergestellte Spannung verlängert auch die Lebensdauer von Beleuchtung, Antrieben und Steuerungselektronik.
• Erfolgreicher Start jedes Motors.Der Steuermotor, in der Regel der größte oder der mit dem höchsten StartkVA, muss innerhalb der Übergangsleistung des Generators auf Vollgeschwindigkeit beschleunigen.Schleifmaschinen, und Kühlgeräte sind typische Steuerungslasten, und in diesen Anwendungen kann ein fehlerhafter Start schnell zu einem Sicherheits- oder Produktionsvorfall eskalieren.
• Niedrigere Gesamtbetriebskosten.Wenn man das Gerät mit der Startmethode übereinstimmt, sei es direkt, star-delta, soft-starter oder variable-frequenz-antrieb, kann der Ingenieur vermeiden, für eine Maschine, die doppelt so groß ist, wie sie tatsächlich benötigt wird, zu bezahlen.Geräte, die mit geringer Spannung starten, kosten oft weniger als die zusätzliche Generatorkapazität, die sie ersetzen, und ein ordnungsgemäß abgestimmter Satz hält den Kraftstoffverbrauch und die Wartungsintervalle vorhersehbar.
• Sauberer Betrieb und längere Motorlebensdauer.Ein Generator, der in der Nähe seines vorgesehenen Belastungsfaktors läuft, verbrennt Treibstoff sauber, hält die Abgastemperaturen hoch und vermeidet den Kohlenstoffanschluss, der bei längerem Betrieb mit leichter Belastung entsteht.Richtig abgestimmte Sätze verbringen auch weniger Zeit auf der Jagd zwischen Regler und AVR-Antworten während der Lastschritte, und die Eigentümer sehen den Unterschied in niedrigeren Servicekosten von Jahr zu Jahr.

Für einen Ingenieur, der eine neue Anlage spezifiziert, oder ein Anlagenteam, das Motorenbelastungen zu einem vorhandenen Standby-Set hinzufügt, ist die Frage nie einfach, wie viele Kilowatt wir brauchen.wohin ist es gegangen?, produziert die schlimmste vorübergehende, und ob der Generator durch sie fahren kann, während immer noch den Rest der Anlage tragen.Die Antworten stammen aus Daten auf dem Motorennamen und aus dem Generator veröffentlichten vorübergehenden DatenNicht aus Vermutungen.

Wie man einen Dieselgenerator-Set mit Hochstartstrommengen abgleicht

Die nachstehende Methode folgt der Reihenfolge, die von erfahrenen Generatorspezifikatoren verwendet wird: Erstellen des Lastbildes, Berechnung der schlechtesten Starttransiente, Auswahl der Startmethode,Auswahl des Motors und des Generators, dann das Ergebnis mit echten Tests zu beweisen.

1- Bauen Sie ein komplettes Motor- und Lastinventar.

Sie müssen alle mit einem Motor angetriebenen Ladungen aufzeichnen: Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Kühler, Brecher, Fördermaschinen, Hebewerke und Werkzeugmaschinen.Verriegelte Rotorverstärker oder NEMA-Codebuchstaben, Effizienz, Leistungsfaktor und Geschwindigkeit und notieren Sie, wie der Motor gestartet wird: direkt online, star-delta, Softstarter oder Antrieb.zum Beispiel nach einem Versorgungsversagen, wenn mehrere Pumpen zusammen neu gestartet werdenDer Motor mit dem größten StartkVA, nicht notwendigerweise dem größten laufenden kW, bestimmt die transiente Größenordnung.

2. Berechnen Sie die Steuerungsanfangszeit

Mit der Identifizierung des Regelmotors schätzt man seinen StartkVA: multipliziert den Motor mit voller Last kVA mit dem Strommultiple des gesperrten Rotors, sechs bis acht für den direkten Anlauf.Eine 75 kW starke Bewässerungspumpe mit 93% Wirkungsgrad und.86 Leistungsfaktor zieht etwa 94 kVA bei voller Last, so dass ein direkter Anlauf ungefähr 560 kVA erfordert.erforderlicher Generator kVA entspricht dem StartkVA mal subtransiente Reaktanzzeiten (1 minus zulässiger Einbruch) geteilt durch zulässigen EinbruchMit einem Ziel von 20 Prozent und einer Reaktanz von 15 Prozent schlägt diese Pumpe allein etwa 340 kVA vor; fügen Sie die verbleibenden Laufbelastungen hinzu und wählen Sie die nächste Standardgröße,Dann bestätigen Sie die Auswahl mit der Lieferanten-Größen-Software.

3. Wählen Sie die Startmethode, bevor Sie die Größe festlegen.

Star-Delta-Start schneidet den Leitungsstrom auf etwa ein Drittel des Direkt-On-Line-Wertes ab.weiche Starter Rampenspannung, um Strom in der Nähe von drei bis viermal voller Last zu haltenBei den Variable-Frequenz-Antrieben kann der Startstrom nahe dem Nennwert gehalten werden.3 bis 4 Mal für weiche Vorspeisen, und 1,1 bis 1,5-mal für VFDs. Da die Methode sowohl die Größe des Generators als auch die mechanische Belastung von Pumpen und angetriebenen Geräten verändert, wird frühzeitig entschieden und die Anforderungen an den Code überprüft.Da Feuerpumpen häufig direkt in Betrieb genommen werden müssen.

4. Wählen Sie Motor, Alternator und Aufregung für den Transient

Wenn das Zielwert für die KVA festgelegt ist, teilen Sie es in Komponenten auf.mit ausreichender Reglerantwort, um die Frequenz innerhalb der angegebenen Klasse zu haltenDer Generator muss den StartkVA liefern, also suchen Sie nach geringer subtransienter Reaktanz und schneller Erregung.Maschinen mit PMG- oder AREP-Erregung halten die Spannung bei tiefen Einfällen viel besser und verarbeiten den nichtlinearen Strom von Antrieben. Regulierung innerhalb von etwa 1 Prozent angeben und bestätigen, dass die eingestellte Leistungsquote bei 0,8 Leistungsfaktor den LastkVA-Anforderung deckt.

5. Überprüfen Sie mit einem echten Motorstart-Test bei der Inbetriebnahme

Die Papierberechnungen enden, wenn die Feldversuche beginnen. Während der Inbetriebnahme starten Sie den Steuermotor vom Generator, während andere Standortbelastungen laufen,und die Spannungs- und Frequenzspuren mit einem Leistungsanalysator aufzeichnen. Vergleichen Sie den gemessenen Abfall mit dem Konstruktionsziel, typischerweise etwa 20 Prozent für allgemeine industrielle Belastungen und weniger, wenn empfindliche Elektronik betrieben wird.dass der AVR die Spannung innerhalb der angegebenen Zeit wiederherstelltDann simulieren Sie einen Versagen des Dienstes, um die Neustart-Sequenz zu überprüfen, einschließlich der abgestuften Startlogik,und dokumentieren die Ergebnisse als Anlagenbasis.

Häufig gestellte Fragen

Warum ziehen Motoren beim Starten sechs- bis achtmal so viel Strom ab?

Im Stillstand hat ein Induktionsmotorrotor keine Rückwärtselektromotive Kraft, so dass der Motor wie ein Transformator mit einem fast kurzgeschalteten Sekundärkreislauf wirkt.mit einer Leistung von 6 bis 8 mal voller LastWenn der Rotor beschleunigt, baut sich ein Rückwärts-EMF auf und der Strom fällt auf das normale Laufniveau.

Kann ein Weichstarter oder VFD die Generatorgröße reduzieren, die ich brauche?

Ein Weichstarter begrenzt den Einschlag auf etwa das Drei- bis Vierfache des Volllaststroms, und ein Variable-Frequenz-Antrieb hält den Startstrom in der Nähe des Motoren-Nennwerts.Also ist der Generator mit einem viel kleineren transienten konfrontiertBestätigen Sie, daß die Antriebsharmoniken für den Generator akzeptabel sind, und bevorzugen Sie PMG-aufgerissene Maschinen, bei denen die Antriebe die Last dominieren.

Welcher Spannungsabfall ist zulässig, wenn ein Motor von einem Generator aus gestartet wird?

Bei allgemeinen Industrieanlagen planen viele Ingenieure einen vorübergehenden Einbruch von etwa 20 Prozent, und bei einigen Anwendungen sind die ersten Zyklen bis zu 30 Prozent zulässig.Wenn empfindliche Elektronik oder Prozesssteuerungen vorhanden sindDie empfindlichste Ausrüstung setzt die praktische Grenze.

Sollte ich den Generator in kW oder kVA für die Motorbelastung bestimmen?

Beide, weil die Motorbelastungen die beiden Hälften des Satzes unterschiedlich belasten. Der Motor muss tatsächliche Leistung liefern, einschließlich der zusätzlichen Leistung, die während der Beschleunigung der Motoren absorbiert wird.Der Generator muss scheinbare Energie liefern.Ein Satz mit einem Nennwert von 400 kW bei einem Leistungsfaktor von 0,8 liefert 500 kVA, also überprüfen Sie beide Grenzwerte.

Warum sinkt die Generatorspannung, wenn der Motor genug Leistung hat?

Der Spannungsrückgang während des Motorstarts ist hauptsächlich ein Alternatorphänomen.und die Tiefe des Eintritts hängt von der subtransienten Reaktanz ab.Der Motor und der Regler reagieren auf die Frequenz, die sinkt, wenn der tatsächliche Leistungsbedarf steigt, so dass schnelle Anregung und geringe Reaktionsfähigkeit den Übergang begrenzen.

Was ist, wenn ich einem bestehenden Generator einen großen Motor hinzufüge?

Vergleichen Sie die neue MotorstartkVA mit der vorgegebenen transienten Kapazität und prüfen Sie, ob sie mit bestehender Belastung starten kann.Ein Startversuch zeigt an, ob der Spannungsrückgang akzeptabel istWenn nicht, sollten Sie einen weichen Starter, einen schrittweisen Starter oder einen größeren Set in Betracht ziehen.

Schlussfolgerung

Die Anpassung eines Dieselgeneratorensatzes an Motoren, Pumpen und andere Hochstrombelastungen ist eine technische Übung, keine Vermutung.sein gesperrter RotorstromBerechnen Sie den Starttransit, setzen Sie für die empfindlichste Ausrüstung einen akzeptablen Spannungsrückgang und wählen Sie erst dann den Motor kW, den Generator kVA und das Anregungssystem.Verringerte Spannung Start und gestaffelte Neustart-Logik sind bewährte Werkzeuge für die Aufrechterhaltung der SatzSchließlich bestätigen Sie jede Annahme mit einem Test, der echte Motoren gegen den echten Generator startet.Wenn Ihr Projekt eine zweite Stellungnahme zu Lastdaten benötigtWir überprüfen Ihren Motorplan und geben Ihnen eine Standort-spezifische Empfehlung ohne Verpflichtung.und ein paar Stunden technische Überprüfung können vermeidbare Ausfallzeiten verhindern.