Agregaty prądotwórcze z silnikiem wysokoprężnym Cummins: jak wybrać odpowiednią moc wyjściową

W marcu 2024 r. zakład przetwórstwa spożywczego w północnym Meksyku zainstalował agregat prądotwórczy o mocy 150 kVA napędzany silnikiem wysokoprężnym Cummins Inc.. Podczas rozruchu inżynier włączył sprężarkę chłodniczą o mocy 75 kW; napięcie spadło poniżej 80% wartości znamionowej, a sterownik zadziałał w przypadku zbyt niskiego napięcia. W badaniu doboru zsumowano jedynie wartości kW i pominięto prąd przy zablokowanym wirniku. Wybór właściwej mocy wyjściowej dla zestawu zasilanego przez firmę Cummins wymaga profilu obciążenia, parametrów znamionowych ISO 8528-1, kontroli prądu rozruchowego i obniżenia parametrów znamionowych w miejscu instalacji.

Dowiedz się, co właściwie oznacza moc znamionowa agregatu prądotwórczego

ISO 8528-1 definiuje trzy różne wartości znamionowe mocy wyjściowej agregatu prądotwórczego – rezerwową, podstawową i ciągłą – a wartość ta określa, ile godzin w roku i przy jakim współczynniku obciążenia zespół może pracować bez uszkodzeń. Wybór niewłaściwej wartości znamionowej powoduje przedwczesne awarie silnika lub niepotrzebne koszty inwestycyjne. Tabliczka znamionowa „moc” zestawu nie jest pojedynczą liczbą: ta sama jednostka fizyczna może mieć moc znamionową 220 kVA w trybie gotowości i 200 kVA w trybie podstawowym.

Yangzhou Aiweite Electromechanical Co., Ltd., producent agregatów prądotwórczych działający od 2008 roku i oferujący moce od 1 kVA do 2500 kVA, ocenia swoje zespoły zasilane przez Cummins w ramach tych samych ram ISO 8528-1.

Zanim przystąpisz do obliczeń, utwórz kompletny profil obciążenia

Prawidłowe obliczenie mocy wyjściowej rozpoczyna się od profilu obciążenia, który zawiera listę każdego podłączonego urządzenia jako działające kVA, początkowe kVA i cykl pracy; Sumując samą tabliczkę znamionową kW nie można przewidzieć przejściowego zachowania napięcia. Profil musi obejmować najgorszy przypadek pracy, a nie przeciętny dzień, aby zestaw mógł przetrwać największe jednoczesne uruchomienie, jakie może wystąpić.

Zbuduj profil w pięciu krokach:

1. Inwentaryzuj każde obciążenie z tabliczką znamionową kW
2. Przelicz kW na kVA, korzystając ze współczynnika mocy operacyjnej każdego urządzenia
3. Zidentyfikuj prąd rozruchowy każdego silnika
4. Zdefiniuj cykle pracy dla obciążeń przerywanych
5. Zidentyfikuj największy pojedynczy stopień obciążenia, który można włączyć od razu

W obliczeniach dominują obciążenia silnika. NEMA MG-1 określa, że ​​silnik indukcyjny konstrukcji B pobiera od 6 do 7,5 razy większy prąd pełnego obciążenia podczas rozruchu poprzez linię, dlatego profil obciążenia musi rejestrować dane silnika oddzielnie od obciążeń rezystancyjnych.

Kiedy aplikacja obejmuje fabryki, projekty infrastrukturalne i zasilanie awaryjne , profil powinien zostać zweryfikowany pod kątem każdego cyklu pracy, jaki może wygenerować zakład.

Oblicz kVA z uwzględnieniem prądu rozruchowego

Minimalna ustawiona wartość znamionowa równa się działającej wartości kVA wszystkich obciążeń plus różnica między początkową kVA a roboczą kVA największego silnika, sprawdzoną względem limitu przejściowego spadku napięcia NFPA 110 wynoszącego 20%.

Praca trójfazowa kVA to kW podzielone przez współczynnik mocy. Rozruch trójfazowy kVA to prąd przy zablokowanym wirniku razy napięcie sieciowe razy 1,732 podzielone przez 1000.

Przykład: linia pakująca ma podłączone maszyny o mocy 60 kW przy współczynniku mocy 0,85 lub działającej mocy 71 kVA oraz jedną sprężarkę powietrza o mocy 45 kW z rozruchem bezpośrednim. Sprężarka pobiera 53 kVA podczas pracy i 334 kVA podczas rozruchu przy 6,3-krotnym prądzie pełnego obciążenia. Obliczenia wynoszą 71 (334 - 53) = 352 kVA. Zestaw o mocy 350 kVA nie ma marginesu, dlatego właściwym wyborem będzie następny standardowy zestaw, czyli zestaw o mocy 400 kVA.

Zmniejsz początkowy mnożnik, aby zmniejszyć zestaw

Rozrusznik gwiazda-trójkąt ogranicza prąd rozruchowy do 2,5 do 3,5-krotności prądu pełnego obciążenia; softstarter produkuje 3,0 do 4,5 razy; przetwornica częstotliwości wytwarza od 1,0 do 1,5 razy więcej. W przypadku sprężarki o mocy 45 kW softstarter obniża wymaganą moc znamionową z 352 kVA do około 230 kVA, co stanowi redukcję o około 35%.

Dla obliczonego zapotrzebowania pomiędzy 100 kVA a 400 kVA, w ofercie znajdują się zestawy uniwersalne w zakresie 100-400 kVA z 10-15% rezerwą na przyszły wzrost obciążenia.

Uniwersalne agregaty prądotwórcze z silnikiem wysokoprężnym o mocy 100–400 kVA i średniej mocy Ta seria średniej mocy obejmuje obliczony zakres 100–400 kVA z rezerwą mocy, ale przy dużych wysokościach i temperaturach moc wyjściowa musi zostać obniżona. Sprawdź specyfikacje, aby upewnić się, że skorygowana wartość kVA spełnia warunki w Twojej lokalizacji. Zobacz produkt →

Zastosuj obniżenie wartości znamionowych dla wysokości i temperatury

Powyżej miejsca referencyjnego producenta – zwykle na wysokości 1000 m i w temperaturze otoczenia 40 stopni C – turbodoładowany agregat prądotwórczy z silnikiem wysokoprężnym traci około 3% mocy znamionowej na każde dodatkowe 300 m wysokości i około 2% na każde dodatkowe 5 stopni C temperatury. Zestaw o mocy 350 kVA zainstalowany na wysokości 1600 mi w temperaturze 45 stopni C może dostarczyć tylko około 92% swojej mocy znamionowej, czyli 322 kVA.

W przypadku wymagań dotyczących obniżonych wartości dopasuj skorygowaną wartość kVA do standardowego zakresu mocy i potwierdź parę silnik-alternator z arkuszem danych producenta. Yangzhou Aiweite organizuje linię zasilaną przez firmę Cummins w czterech zakresach mocy od 10 kVA do 2500 kVA, dzięki czemu obniżoną wartość można dopasować do zestawu o wyższym standardzie.

Agregaty prądotwórcze z silnikiem wysokoprężnym Cummins i wieloma pasmami mocy Po obniżeniu wymaganej wartości kVA, ta linia zasilana przez Cummins oferuje standardowe zestawy od 10 do 2500 kVA w czterech pasmach, dzięki czemu można łatwo wybrać następną wyższą jednostkę, która odpowiada skorygowanej mocy wyjściowej. Zobacz produkt →

Zaplanuj sekwencję akceptacji ładunku

Obciążenie należy przykładać w kontrolowanych krokach, a nie w jednym bloku; uruchomienie najpierw największego silnika, po ustabilizowaniu się napięcia i częstotliwości, pozwala utrzymać przejściowy spadek napięcia poniżej limitu NFPA 110 wynoszącego 20%.

1. Uruchom zestaw bez obciążenia i poczekaj 10 do 15 sekund, aż regulator i automatyczny regulator napięcia ustabilizują się.
2. Najpierw zamknij stycznik największego silnika, a następnie dodaj mniejsze obciążenia.
3. Przed następnym krokiem poczekaj 5–10 sekund na przywrócenie napięcia i częstotliwości.
4. Włącz pozostałe obciążenia w malejącej kolejności kVA.

Dopasuj typ konstrukcji do miejsca instalacji

Typ obudowy — otwarta płoza, cicha baldachim, kontener lub przyczepa — nie zmienia wymaganej wartości znamionowej kVA, ale kompaktowa obudowa akustyczna podnosi temperaturę podzespołów i może zmniejszyć długoterminową moc wyjściową o 2% do 3% w tych samych warunkach otoczenia. Obniżenie wartości znamionowych jest niewielkie, ale ma znaczenie w górnej części zakresu mocy.

Zestawy ciche nadają się do miejsc wrażliwych na hałas, takich jak szpitale i miejskie parki przemysłowe; zestawy typu otwartego mieszczą się w dedykowanych maszynowniach; zestawy kontenerowe zapewniają modułowe zasilanie zewnętrzne odporne na warunki atmosferyczne; Zestawy typu przyczepa obsługują floty wynajmowane i projekty mobilne. The różnice strukturalne pomiędzy jednostkami typu otwartego i cichego wpływają na dostęp konserwacyjny, przepływ chłodzenia i hałas obudowy, dlatego należy wybrać konstrukcję po potwierdzeniu klasy kVA, a nie wcześniej.

Ciche agregaty prądotwórcze z silnikiem wysokoprężnym do miejsc wrażliwych na hałas W przypadku szpitali, parków miejskich lub innych miejsc wrażliwych na hałas, odpowiednie są te zamknięte, ciche agregaty prądotwórcze. Zapewniają pyłoszczelność i odporność na warunki atmosferyczne, jednocześnie utrzymując dźwięk w granicach miejskich. Zobacz produkt →

Typowe błędy w doborze rozmiarów, które powodują awarie w terenie

Pięć błędów w doborze prowadzi do przedwczesnych awarii generatorów i uciążliwych wyłączeń; powyższa metoda obliczeń zapobiega im wszystkim.

• Dobór wyłącznie na podstawie kW mocy, bez kontroli prądu rozruchowego dla największego silnika.
• Mieszanie wartości kW i kVA bez stosowania współczynnika mocy.
• Korzystanie z oceny w trybie gotowości dla aplikacji, która działa dłużej niż 500 godzin rocznie.
• Pomijanie obniżania wartości znamionowych wysokości i temperatury w klimacie górskim lub gorącym.
• Nie pozostawianie rezerwy mocy; 10% do 15% powyżej obliczonego minimum to praktyczna podłoga.

Pytania dotyczące rozmiaru, które pojawiają się podczas zakupów

Jaka jest różnica między kW i kVA w doborze generatora?

kW mierzy rzeczywistą moc pobieraną przez obciążenie; kVA mierzy moc pozorną. Alternator ma moc znamionową w kVA, a silnik wysokoprężny w kW. Przy współczynniku mocy 0,8 zestaw o mocy 200 kVA dostarcza 160 kW mocy rzeczywistej, więc obciążenie 200 kW przy tym samym współczynniku mocy wymaga zestawu o mocy 250 kVA.

Jaka część mocy znamionowej zestawu zasilanego przez Cummins może być wykorzystywana w sposób ciągły?

Zgodnie z normą ISO 8528-1 zestaw o znamionach podstawowych pracuje przez nieograniczoną liczbę godzin w roku, ale obciążenie podstawowe powinno pozostać na poziomie 70% wartości znamionowej lub poniżej. Zestaw o obciążeniu ciągłym jest przeznaczony do stałych obciążeń od 70% do 100% jego wartości znamionowej. Zestaw w trybie czuwania nie powinien przekraczać 500 godzin pracy rocznie.

Czy softstarter zmniejsza wymagany rozmiar generatora?

Tak. Softstarter ogranicza prąd rozruchowy silnika do 3,0 do 4,5 razy prądu pełnego obciążenia w porównaniu z 6,0 do 7,5 razy w przypadku rozruchu bezpośredniego. W przykładzie sprężarki o mocy 45 kW wymagana moc znamionowa spada z 352 kVA do około 230 kVA, co stanowi redukcję o około 35%, co przesuwa wybór do mniejszego zakresu mocy.

Jaki limit spadku napięcia powinien być docelowy?

Norma NFPA 110 ustala limit spadków napięcia wynoszący 20% dla systemów zasilania awaryjnego, gdy obciążenie znamionowe jest stosowane jednorazowo. Specyfikacje centrów danych często wymagają 15%, dlatego specyfikacja projektu musi zostać potwierdzona przed ostatecznym określeniem rozmiaru alternatora.