Как работает дизель генератор: Дизельный генератор: принцип работы и устройство | Статьи

Содержание

для чего нужны и где применяются энергоустановки

Основное назначение дизель-генераторов — обеспечение электроснабжения потребителей бытового и специального класса при невозможности подключения к централизованным источникам энергоснабжения или при постоянных сбоях в их работе. Масштабное применение получили установки с большим диапазоном мощности мобильного и стационарного класса.

Функциональное назначение оборудования

Благодаря значительным функциональным возможностям оборудования допускается применение ДГУ для электроснабжения в различных режимах:

  • Основной источник электроэнергии для удаленных от центральных сетей объектов. Такое назначение дизель генераторных установок стало возможным благодаря тому, что оборудование способно работать в продолжительном режиме без остановок. В зависимости от характеристик потребителей можно выбрать агрегат мощностью до 3 МВт.
  • Резервный источник электроэнергии для объектов, на которых наблюдается периодическое отключение централизованных источников.
    В этом случае назначение ДЭС обусловлено оперативным переходом на резерв, в том числе и в автоматическом режиме.
  • Аварийный источник электроэнергии для промышленных предприятий, административных и коммерческих центров, торговых организаций и медицинских учреждений. Допускается применение дизельных генераторов и для энергоснабжения отдельных домов и жилых районов.

При выборе модели в первую очередь определитесь, для чего нужен дизельный генератор, уточните предполагаемую потребляемую мощность. Для электроснабжения предприятий, удаленных объектов целесообразно использовать стационарные установки, для дома и дачи, туристов, обеспечения экспедиций, вахтовых или временных поселений больше подойдут переносные, передвижные модификации оборудования.

В быту и на производстве, у спасателей и военных — где применяют ДГУ?

Универсальное назначение дизельных электростанций и возможности по автоматизации управления определили и область применения установок. Среди главных направлений выделим следующие:

  • Обеспечение электричеством удаленных населенных пунктов, дачных поселков, в которых оборудование средней и большой мощности используется в качестве основного источника электроэнергии.

  • Еще одно важное назначение аварийных дизель-генераторов — обеспечение электроэнергией аварийно-спасательных работ. При стихийных бедствиях, чрезвычайных происшествиях и ситуациях на промышленных предприятиях установки используются для подключения спец инструмента и оборудования для разборки завалов, поддержания функционирования систем жизнеобеспечения, снабжения электричеством населения.
  • На строительных площадках дизельные генераторы применяются в качестве основного или резервного источника. Благодаря им обеспечена работа инструмента, оборудования, установок технологического назначения. В этом направлении наибольшее применение получили устройства переносного или передвижного класса.
  • В качестве аварийного источника электроснабжения устройства применяются телекоммуникационными предприятиями, центрами обработки данных, интернет-провайдерами.
    Оперативный переход на такой источник предотвращает перебои в работе сетей, обеспечивает сохранность информации и стабильность связи.


  • Очевиден и ответ на вопрос, для чего нужна дизельная электростанция в медицинских учреждениях. Благодаря этому оборудованию спасаются жизни людей при периодических или аварийных отключениях центральной сети. В первую очередь к ДГУ подключают аппараты ИВЛ, реанимационное и анестезиологическое оборудование, оснащение хирургических и акушерских отделений.
  • Необходимость разработки полезных ископаемых в нефтегазовой отрасли в удалении от центральных сетей определило применение ДЭС в данной сфере. При этом используют как стационарные, так и мобильные установки требуемой мощности. Генераторы обеспечивают электроэнергией и промышленные площадки, и вахтовые поселки, и объекты инфраструктуры.

Это неполный перечень направлений, по которым без дизель генераторов невозможно обеспечить энергоснабжение. Но сфера применения оборудования этого класса ещё более обширна.

Устройство, принцип работы и виды дизельных генераторов (ДГУ)

Дизельным генератором называют агрегат, состоящий из двух основных узлов – электрического генератора и двигателя, работающего на дизеле. Данная система служит автономным источником электроэнергии и обеспечивает ее бесперебойную подачу.

Применение дизельных генераторов

Благодаря своей мобильности и доступности топлива, дизельные станции незаменимы для труднодоступных районов. Электроагрегат может служить как основным источником электроэнергии, так и дополнительным, резервным, в зависимости от наличия централизованного электроснабжения.

В качестве источника питания такие электростанции применяются в различных организациях, а также в частном секторе. Ими могут быть оборудованы различные торговые организации, школы, больницы, а также отделения МВД и МЧС и прочие организации, использующие однофазный и трехфазный переменный ток. Кроме этого ДГУ устанавливаются в частных домах и коттеджах.

Также существуют аварийные установки. Они используются там, где недопустимы перебои электроснабжения. При малейших неполадках с поставкой электроэнергии на объект, такие устройства должны быть готовы принять любую нагрузку.

В зависимости от области применения могут понадобиться различные типы дизельгенераторных установок. Так, на электроснабжение частного дома вполне достаточно небольшого электроагрегата мощностью 2-3 киловатт.

Небольшие организации могут ограничиться профессиональной ДГУ мощностью 2-15 киловатт. Мощными электростанциями (до 250 киловатт) оснащаются производственные предприятия и обширные строительные объекты.

Виды дизельных генераторов

Рынок наполнен множеством моделей ДГУ. В каждом случае модель подбирается исходя из области применения и индивидуальных предпочтений покупателя.

В первую очередь классификация идет по области применения. Свой тип электроагрегата применяется в строительстве, сельском хозяйстве, энергопоездах.

По мощности:

По мощности различают электроагрегаты небольшой мощности (до 50кВт), средней (50-200 кВт) и высокой (больше 200кВт).

По способу охлаждения:

Таких способов существует три: воздушный, радиаторный (называемый также водо-воздушным) и двухконтурный (или водо-водяной).

По типу использования:

Также электростанции классифицируются на осветительные, силовые, а также станции специального назначения (к примеру, инструментальные).

По способности к передвижению:

В зависимости от способности к передвижению, существуют стационарные, передвижные и портативные генераторные установки. Передвижные обычно применяются в качестве мобильных источников питания.

По способу исполнения:

В специально подготовленных помещениях можно размещать электростанции открытого исполнения. В ином случае стоит использовать электростанцию в кожухе. Он защитит агрегат от осадков и прочих вредных воздействий окружающей среды. В суровом климате обычно используются контейнерные электростанции.

По способу возникновения магнитного поля:

Выделяют синхронные и асинхронные генераторы. Асинхронные считаются более надежными, они при их использовании не создаются радиопомехи. Однако, в отличие от аналогов, они не способны переносить долговременные перегрузки.

По количеству фаз:

ДГУ классифицируются на однофазные и трехфазные. Основное отличие состоит в том, что трехфазная электростанция имеет два выхода – на 230 и 400В. В однофазном электроагрегате есть лишь один выход – на 120В. Кто-то считает, что трехфазные устройства можно отнести к универсальным, потому приобретает их, даже если на сегодняшний день трехфазный ток не нужен. При этом стоимость самого трехфазного ДГУ и его обслуживания заметно превышает затраты на однофазный. Если трехфазные потребители в цепи отсутствуют, оптимальным вариантом является приобретение достаточно мощного однофазного агрегата.

Устройство дизельных генераторов.

Корректное управление работой электроагрегата невозможно, если пользователь не знает устройство ДГУ, его ключевые узлы и детали. Отчасти разобраться в хитросплетениях поможет схема электрическая дизельного генератора, но только в том случае, если человек имеет представление о работе агрегата.

Главный узел агрегата – дизельный двигатель. В дизельных станциях устанавливаются высоконадежные двигатели, разработанные для функционирования на постоянных частотах. Чаще всего используется четырехтактный двигатель. В комплектацию входят все необходимые атрибуты для работы, как-то: регулятор оборотов (может быть электронным либо механическим), различные фильтры (топливный, воздушный, масляный), различные датчики.

Цилиндры двигателя могут располагаться двумя способами - V-образно и рядно. При рядном расположении используется более длинная и узкая рама, чем в устройствах, где цилиндры расположены V-образно. Следует учесть, что рядных двигателей, имеющих большое количество цилиндров, выпускается мало, потому в высокомощных электроагрегатах чаще всего установлен именно V-образный двигатель.

Рядный двигатель

Двигатель, устанавливаемый на электроагрегаты мощностью от 15кВт, снабжен системой жидкостного охлаждения. Такие конструкции имеют пониженный уровень шума и увеличенный ресурс.

Современная электростанция, работающая на дизеле, чаще всего включает в себя синхронный генератор. Устанавливаемые генераторы имеют одну либо три фазы, в зависимости от мощности, самовентиляцию и не имеют щеток. Обмотка, изготовленная из высококачественной электролитической меди, способна функционировать при максимальной температуре.

Соединение генератора и дизельного двигателя осуществляется конусной муфтой. Если в системе применяется одноопорный генератор, муфта не требуется, вместо нее используются гибкие диски.

Принцип работы дизельных генераторов

Основной принцип работы дизельного генератора можно изложить в нескольких пунктах:

  • В результате возгорания сжатого дизтоплива образуется энергия расширения газов. В процессе переработки этой энергии с помощью кривошипно-шатунного механизма, появляется механическая энергия вращения коленчатого вала.
  • Начинает двигаться ротор генератора. При вращении ротора возбуждается электромагнитное поле, в результате чего создается электродвижущая сила (сокращенно - ЭДС).
  • ЭДС создает исходящее напряжение. Это напряжение, стабилизируемое с помощью устройства управления, подается конечному пользователю.

применение в строительстве, ремонте, быту. Дизель-генераторы в аренду

Дизельный генератор представляет из себя передвижную или стационарную автономную мини-электростанцию, незаменимую там, где требуется надежное бесперебойное электроснабжение.

Обасть применения

Дизель-генераторы используют как в качестве резервного (аварийного, запасного), так и в качестве основного, постоянного источника электроэнергии в самых разных сферах: от медицины до строительства, от геологических экспедиций до спасательных работ.

В компании Строители дизельные генераторы предлагаются в аренду на выгодных условиях.

В качестве дополнительного источника энергоснабжения дизельные генераторы чаще всего применяют на предприятиях и в учреждениях, работа которых не может быть остановлена из-за перебоев с электроэнергией. Это больницы (в первую очередь, реанимационные отделения и родильные дома), банки (как проведение финансовых операций, так и система безопасности хранилищ напрямую зависят от непрерывного энергоснабжения), телекоммуникационные компании (оборудование для сотовой и интернет-связи должно работать без сбоев), очистные сооружения, котельные и насосные станции, дата-центры с ценной информацией (от метеорологических сводок до баз данных спецслужб). Благодаря стабильности работы дизельного генератора, к нему без опаски можно подключать технику, чувствительную к перепадам и скачкам напряжения.

Когда необходимо дизель-генераторы могут быть доставлены для работы в места массового скопления людей — таких, как аэропорты, вокзалы, торгово-развлекательные центры, учебные заведения, стадионы. Отключение электричества в любом из этих мест может стать причиной паники, беспорядков, несчастных случаев. Дизель-генераторами также часто оборудуют рестораны, гостиницы, клубы, кинотеатры и концертные залы.

Для использования в качестве аварийного источника электроснабжения подходят модели дизельных генераторов, оснащенные системой автоматического запуска: в случае внезапного отключения электричества, генератор тут же возьмет энергоснабжение на себя — и выключится, как только работа электросети будет восстановлена.

Не менее обширна и сфера применения дизельного генератора в качестве основного источника электроэнергии. С его помощью можно наладить выносную торговлю, в том числе, продуктами питания (подключив к генератору холодильное оборудование), а также любую другую коммерческую деятельность.

К дизельным генераторам подключают и дачную технику (насос, электроинструменты), и оборудование для киносъемки, и звукоусиливающую аппаратуру для концерта или фестиваля под открытым небом.

При проведении ремонтных и строительных работ, в том числе, в удаленных и труднодоступных районах, а также спасательных работ во время стихийных бедствий дизель-генератор является единственным надежным источником энергоснабжения. К дизельным электростанциям подключают фермы и небольшие производства, отдельные частные загородные дома и целые коттеджные поселки — там, где провести ЛЭП технически невозможно или обойдется слишком дорого.

Благодаря экономному расходу и невысокой стоимости дизельного топлива цена электроэнергии, вырабатываемой дизель-генератором, сопоставима с обычными тарифами на электричество.

Выбор дизельных генераторов

Разнообразие типов и моделей позволяет подобрать дизельный генератор, наиболее подходящий для решения конкретной задачи. Дизель-генераторы бывают однофазными и трехфазными, высоко- и низкооборотными, различаются по мощности (от 1,2 кВт до 200 кВт), продолжительности беспрерывной работы (от 8 до 240 часов), типу запуска (автоматический, ручной), габаритам и способу установки. Надежные и эффективные, дизельные генераторы незаменимы во всех ситуациях, когда от стабильного энергоснабжения зависит не только производственный процесс, но и здоровье, а иногда и жизнь людей.

Если Вам нужно обеспечить электричеством небольшой загородный дом, то для этих целей будет оправданным использование бензинового генератора.

Дизельные генераторы. Как выбрать хороший генератор?

Дизельный генератор позволяет организовать резервное или автономное электрическое питание промышленных предприятий, строительных площадок, центров обработки данных, торговых центров, медицинских учреждений и любых других объектов. Хороший генератор отличает надежность, компактность, безопасность и низкий уровень шума.


Что учесть при выборе дизельного генератора?

Определив нужные для решения ваших задач характеристики агрегата, вы можете выбрать генератор самостоятельно. Если же у вас есть вопросы или сомнения в своих силах и компетентности в данном вопросе, имеет смысл обратиться к специалистам компаний, которые занимаются продажей соответствующего оборудования и строительством энергокомплексов под ключ. Консультанты и менеджеры помогут подобрать агрегат, который будет максимально соответствовать существующим потребностям.

Выбор энергетического оборудования осуществляется с учетом следующих параметров:

  1. Мощность дизельного генератора должна превышать мощность всех подключенных к нему приборов на 35–75%. Для техники индуктивного типа следует предусмотреть возможность увеличения мощности в 2–3 раза. Для медицинского учреждения может быть нужна мощность 60–320 кВт, а для цеха на производстве — до 1000 кВт. Однако следует помнить, что указанные цифры очень приблизительны.
  2. Условия эксплуатации. В зависимости от условий внешней среды (наличия или отсутствия специального помещения для установки техники, уровня проветриваемости, температурных условий) можно выбрать: устройство открытого исполнения (для использования внутри помещений) или генератор кожухного или контейнерного типа (для установки на открытых площадках).
  3. Количество фаз. Для бытовых нужд подойдет однофазный дизель генератор (220 В), а для промышленных предприятий и электропитания коммерческого сектора обычно используются трехфазные дизельные генераторы.
  4. Тип двигателя. Производители предлагают высокооборотный (3000 об./мин.) или низкооборотный (1500 об./мин.) дизельный генератор. Какой лучше выбрать — зависит от интенсивности его использования. Агрегат с высокой частотой оборотов следует выбирать, если количество рабочих часов не превышает 500 в год. Для более интенсивного использования рекомендуется приобретать низкооборотное оборудование, так как оно имеет более высокий моторесурс и отличается меньшим уровнем шума, но имеет более высокую стоимость.
  5. Тип генератора. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение асинхронным генераторам для использования в условиях, требующих точного поддержания выходного напряжения (например, для работы с медицинской техникой или электронными устройствами). Менее точные синхронные станции применяются для электропитания офисов, строительных объектов и логистических парков.
  6. Продолжительность автономной работы электростанции. Средний период необслуживаемой работы передвижного дизельного генератора не превышает нескольких часов. Увеличить время автономного функционирования устройства можно путем установки топливного бака большей вместительности. Это позволяет увеличить продолжительность самостоятельной работы станции до 24-х часов или более.

Таким образом, чтобы выбрать дизельный генератор, нужно учесть условия, в которых будет использовано оборудование, а также требуемый уровень производительности и рабочую нагрузку.

Обратите внимание!
Не все компании-производители генераторов и дизельных станций предоставляют на территории России услуги бесплатного гарантийного обслуживания, ремонта и поддержки.


Какой дизель-генератор выбрать?

В зависимости от нужд заказчика и особенностей объекта, на рынке востребованы дизельные генераторы мощностью от нескольких киловатт на нескольких мегаватт.

Сегодня целый ряд российских компаний предпочитает технику именно отечественного производства. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, продажа дизельных генераторов российского изготовления осуществляется по более доступным ценам. Во-вторых, в отдельных регионах при использовании электростанций зарубежного производства в случае возникновения неисправностей в работе агрегата велика вероятность остаться без электричества, так как будет сложно найти запчасти для ремонта. Однако подобных проблем можно избежать, если выбрать дизельные генераторы Wilson или WattStream, дилерские и сервисные центры которых представлены в каждом федеральном округе России.

На отечественном рынке, согласно данным отдельных исследований, наиболее востребованы дизель-генераторы 5–7 производителей, в том числе производящих оборудование под следующими брендами:

  1. FG Wilson — британская компания, которая производит однофазные генераторы мощностью 7,5–80 кВт и трехфазные станции диапазона 9,5–2200 кВт. Эта техника отличается надежностью и долговечностью и может быть использована как основной или резервный источник питания. Модели производятся в открытом и кожухном исполнениях.
  2. WattStream — бренд российской компании «Хайтед». Производство дизельных генераторов мощностью 9–3300 кВА осуществляется на европейских (Италия, Великобритания, Германия, Польша) и китайских площадках. Оборудование отличает высокая надежность, бесперебойная работа в экстремальных условиях и при максимальных нагрузках. Дизельные станции WattStream широко используют в строительстве, производстве, инжиниринге и других сферах.

Дизельный генератор - Energy Education

Дизельный генератор, принадлежащий и управляемый Yukon Energy в Уайтхорсе Юкон, Канада [1]

Дизель-генераторы - очень полезные машины, вырабатывающие электричество путем сжигания дизельного топлива. Эти машины используют комбинацию электрического генератора и дизельного двигателя для выработки электроэнергии. Дизель-генераторы преобразуют часть химической энергии, содержащейся в дизельном топливе, в механическую энергию посредством сгорания. Эта механическая энергия затем вращает кривошип, чтобы произвести электричество. Электрические заряды индуцируются в проводе, перемещая его через магнитное поле. В электрическом генераторе два поляризованных магнита обычно создают магнитное поле. Затем вокруг коленчатого вала дизельного генератора много раз наматывается провод, который помещается между магнитами и в магнитном поле. Когда дизельный двигатель вращает коленчатый вал, провода перемещаются в магнитном поле, что может вызвать электрические заряды в цепи. Общее практическое правило заключается в том, что дизельный генератор будет использовать 0.4 л дизельного топлива на 1 кВтч произведенного. Используемый дизельный двигатель по сути является двигателем внутреннего сгорания. В отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения и сжигания топлива, впрыснутого в камеру впрыска. В целом, дизельные двигатели имеют самый высокий тепловой КПД среди двигателей внутреннего сгорания, что позволяет достичь приблизительного процента КПД Карно. Дизельные двигатели могут работать на многих производных сырой нефти. Топливо, которое дизельный двигатель может использовать для сгорания, включает природный газ, спирты, бензин, древесный газ и дизельное топливо. [2]

Универсальность

Дизель-генераторы используются во многих универсальных приложениях по всему миру. Обычно они устанавливаются в сельской местности, где они подключены к электросети и могут использоваться как основной источник энергии или как резервная система. Дизель-генераторы также могут использоваться для компенсации пиковой потребности в мощности в сети, потому что их можно быстро включать и выключать, не вызывая задержки. Генераторы, используемые в жилых помещениях, могут иметь диапазон от 8 до 30 кВт, а генераторы, используемые для коммерческих установок, могут варьироваться от 8 кВт до 2000 кВт.Большие корабли также используют дизельные генераторы для вспомогательных целей, которые могут варьироваться от фонарей, вентиляторов и переключателей до дополнительной мощности для двигательной установки.

Выбросы

При сжигании дизельного или другого топлива образуются выхлопные газы. Дизель-генераторы производят диоксид углерода (CO2), оксид азота (NOx) и твердые частицы. Эти генераторы выбрасывают его в атмосферу и существенно снижают качество воздуха в близлежащих регионах. Каждый литр топлива содержит 0,73 кг чистого углерода, 2.На литр дизельного топлива выделяется 6 кг углекислого газа.

Список литературы

Как работает дизельный генератор | Grupel Generators Applications

Дизель-генератор - это оборудование, использование которого показано в приложениях, требующих большей мощности и для непрерывной работы. Они преобразуют топливо в электрическую энергию за счет сжигания дизельного топлива.

Этот вид топлива , по сравнению с другими видами топлива, такими как, например, бензин, сгорает при более высокой температуре, следовательно, более эффективен и обеспечивает на большую мощность для генератора.Дизель-генераторы требуют регулярного обслуживания для правильной работы.

В целом как работает дизель-генератор?

  • Сначала в генератор вдувается воздух до тех пор, пока он не сжимается;
  • Далее впрыскивается дизельное топливо;
  • Комбинация этих процессов, сжатия воздуха и последующего впрыска топлива, будет способствовать генерированию (интенсивного) тепла, которое вызывает воспламенение топлива. Таким образом, начинается горение и запускается генератор.
  • Таким образом, генератор начинает производить необходимую электрическую энергию, которая распределяется в соответствии с потребностями подключенного к нему оборудования или места / пространства, которое он будет поставлять.

Следует отметить, что дизельные генераторы можно широко использовать, их можно включать на часы, недели или просто до восстановления основного питания. Для этого вы должны убедиться, что он правильно укомплектован, чтобы он мог выполнять свои функции.

Поскольку этот тип генератора находится в эксплуатации в течение более длительных периодов времени, он обязательно влечет за собой регулярное техническое обслуживание, чтобы можно было проверить, что все компоненты находятся в полной работе.

Важно уделять внимание двигателю генератора, обслуживать его и смазывать, так как он будет работать непрерывно в течение нескольких часов подряд и требует такого ухода для поддержания своей эффективности.

Дизель-генераторы - это тип генератора, который объявил о преимуществе , поскольку он более экономичен и подходит для случаев, когда основной предпосылкой является источник питания на случай сбоев и с высокой эффективностью для высоких мощностей, например, случай крупная промышленность .

С другой стороны, дизельное топливо также интересно, потому что это топливо, которое обеспечивает лучшую производительность, что чрезвычайно важно в тех случаях, когда требуется эффективность. Именно дизельное топливо будет отвечать за запуск генератора, тем самым инициируя сгорание топлива.

Это действие заставляет центральную ось перемещаться, в результате чего механическая энергия превращается в электрическую с помощью генератора переменного тока, приводя в действие дизельный генератор .

Перед приобретением генератора следует учесть некоторые предположения, знать какие »

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай о момент о том, что происходит - как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) - и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели - это сила наших самых больших машин - грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

Фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 ("Deltic"), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Как и бензиновый двигатель, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение - это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания - это просто тот, где топливо сгорает внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровом двигателе большой пожар на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

Дизельные двигатели похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его - но гораздо сильнее, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой исходного объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий - обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль мочь. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры вилка.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндра выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется - сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых - около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория работы тепловых двигателей, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее - и это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, необходимо подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин). Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал ужасные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель - это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, состоящие из большего количества углерода и водорода атомы).Необработанные дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе, поэтому популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели - самые универсальные двигатели, работающие на топливе, широко используемые сегодня. можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, более эффективный и экономичный. Они также безопаснее, потому что дизельного топлива меньше летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Поэтому дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. В то время как это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производить смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья. Теоретически дизели более эффективны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого бензинового автомобиля. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества производителей автомобилей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбирающие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели будут продолжать устанавливаться на тяжелых транспортных средствах - грузовиках, автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы - все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях. В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США прогнозировало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов или более. Если это произойдет, дизель может остаться соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выхлопные газы можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он нарисовал его в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную частоту вращения двигателя (отключает подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542 846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

  • 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
  • 1876: Немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
  • 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
  • 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку как движется тепло) и как работают двигатели.
  • 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, использующий более высокие давления и температуры, не нуждающийся в свече зажигания.
  • 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
  • 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 года.
  • 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
  • 1898: С помощью Дизеля был построен первый коммерческий двигатель. фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, автор - Адольфус Буш (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
  • 1899: Начало производства дизельных двигателей на заводе Diesel в Аугсбурге. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
  • 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
  • 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
  • 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
  • 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
  • 1931: Caterpillar совершает революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, созданный на базе популярной модели Caterpillar Sixty.
  • 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
  • 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное путешествие, чтобы продемонстрировать его достоинства. Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
  • 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил новый интерес к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
  • 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) оснащенный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельными двигателями того времени.
  • 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявив, что выбросы сажи сокращаются на 99%.
  • 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы вредных веществ. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
  • 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Дизельный двигатель Ожидаемый срок службы генераторов

Генераторы - важная часть энергосистемы компании, особенно компаний промышленного сектора.Среди многих других преимуществ предприятия выбирают дизельные двигатели-генераторы, потому что они надежны и имеют большой ожидаемый срок службы, что важно, потому что это ключевой фактор в краткосрочном и долгосрочном бюджете компании.

Для вашего бизнеса вам нужен генератор, который работает в любой момент времени. Сегодня мы живем в нестабильной среде, будь то экономика, климат или политика. Любая из этих вещей может вызвать перебои в работе и в энергоснабжении, поддерживающем ваш бизнес. Когда случаются перебои, вам нужен надежный генератор, который выдержит испытание временем.

Дизельные генераторы служат дольше, чем генераторы природного газа?

И дизельные, и газовые генераторы имеют свои преимущества. Дизельное топливо традиционно было предпочтительным выбором, в основном потому, что меньше поставщиков оборудования, обладающих необходимыми знаниями для обеспечения, транспортировки, установки и обслуживания генераторных установок природного газа. Выбор подходящего генератора также зависит от множества других факторов, таких как подача и хранение топлива, условия эксплуатации и требования к нагрузке.У дизельных генераторов есть преимущество, когда речь идет о долговечности (измеряемой в часах использования).

Отчасти причина такой долговечности кроется в том, как она сделана и из чего она сделана. Дизельные двигатели состоят из более простых и медленно движущихся частей, поэтому механические части не трутся друг о друга, как в случае с генераторами природного газа. Таким образом, дизельные генераторы не могут быстро изнашиваться.

Генератор с дизельным двигателем - надежный, мощный и долговечный. Эти вещи важны, потому что иметь энергию, когда она вам нужна.Но как долго работают дизельные генераторы? Ответ: это зависит от обстоятельств. Ниже приводится объяснение, включая факторы, определяющие срок службы дизельного генератора.

Примерный ответ

На этот вопрос нет однозначного ответа. Но приближений очень много. Учитывая, что дизельные генераторы охлаждаются водой и в основном работают со скоростью 1800 об / мин, они обычно служат дольше, чем стандартный генератор, охлаждаемый воздухом и работающий со скоростью 3600 об / мин.Дизельные генераторы могут проработать от 12 000 часов до 20 000 часов, прежде чем потребуются капитальные ремонты двигателя - при условии, что они отработаны и содержатся в хорошем состоянии. Это довольно хороший диапазон. А при 4 часах в день потребуется 14 лет, прежде чем вы достигнете 20 000 часов. Это почти 1,5 десятилетия обслуживания вас и вашего бизнеса, прежде чем потребуется обслуживание основного двигателя или генератора.

Но опять же, это все приближения. Чтобы лучше понять, сколько времени прослужит ваш дизельный генератор, вам нужен более точный ответ, учитывающий несколько других факторов.

Точный ответ - это зависит

Точный ответ на вопрос о продолжительности жизни дизельного двигателя можно определить только с учетом нескольких важных факторов: (1) техническое обслуживание; и (2) определение размеров генератора.

Просмотрите наш перечень дизельных генераторов

Широкий выбор качественных дизельных генераторов мощностью от 20 кВт до 2500 кВт. Переносные или стационарные дизельные генераторы ― для основного, постоянного или резервного использования мы можем гарантировать, что вы найдете то, что ищете.

Искать Дизель-генераторы

Техническое обслуживание

Любое оборудование требует технического обслуживания для поддержания его в рабочем состоянии. То же самое и с дизельными генераторами. Если вы хотите, чтобы ваш генератор проработал более 50 000 часов до того, как потребуется капитальный ремонт, вам необходимо поддерживать его в хорошем рабочем состоянии. Это означает: (1) детали двигателя должны регулярно обслуживаться; и (2) генератор необходимо регулярно проверять.

Регулярное обслуживание включает такие вещи, как регулярная замена масла или замена воздушного и топливного фильтров. Это также означает проверку любых изменений в характеристиках, которые могут быть обозначены любым из следующих знаков:

  • Звук
  • Вибрация
  • Дым
  • Увеличение расхода топлива

Любой из этих знаков может указывать на то, что генератор нуждается в обслуживании. Но чтобы распознать эти признаки, нужно регулярно тренировать генератор.

Невозможно переоценить важность регулярных тренировок генератора. Это очень важно для продления срока службы вашего оборудования. Если генератор не получает должной нагрузки, машина при использовании может довольно быстро переходить из холодного состояния в горячее и подвергать детали двигателя ненужной нагрузке. Это напряжение, как и трение, вызываемое другими генераторами газовых двигателей, может сократить срок службы вашего генератора. Чтобы предотвратить процесс перехода от холода к горячему, регулярно проверяйте генератор.Регулярное использование генератора дает преимущества оборудованию следующим образом:

  • Детали двигателя смазываются
  • Окисление ограничено
  • Использует топливо до его разложения

Точное определение размеров генератора

Дизель-генераторы могут работать при высоких нагрузках , от 80% до 90% его мощности. Работа вашего генератора таким образом гарантирует, что он приобретает достаточное давление сгорания, чтобы надежно удерживать поршневые кольца на месте, и, таким образом, обеспечивается долговечность генератора.

Однако работа вашего генератора при высоких нагрузках не означает, что он работает с максимальной нагрузкой. Существует предположение, что чем крупнее и мощнее генератор, тем лучше он будет. Это не тот случай. Фактически, получение генератора большего размера, чем необходимо, может повлиять на срок его службы. Слишком большая нагрузка для дизельного генератора может привести к перегрузке машины. Ни одна машина, будь то дизель-генератор или другое оборудование, не любит чрезмерной работы.Он может нагреться и вызвать серьезные проблемы.

С другой стороны, слишком небольшая нагрузка для дизельного генератора также может вызвать несколько проблем. Дизель-генераторные установки или генераторные установки, будь то резервные или первичные дизельные генераторы, обычно проектируются для работы от 50% до 85% своей мощности. С другой стороны, генераторные установки непрерывного действия настроены на работу от 70% до 100% своей нагрузки. Когда любой из этих агрегатов работает на 30% или ниже своей мощности, может произойти «мокрый» штабелирование. Мокрая укладка - это похожая на черное масло жидкость, которая может вытекать из выхлопных патрубков, и она протекает, потому что двигатель не достиг минимальной температуры или давления. Когда происходит утечка, это может указывать на то, что машина недогружена. Если делать это в течение длительного периода времени, это приводит к накоплению отложений, которые могут вызвать такие вещи, как:

  • Потеря мощности
  • Низкая производительность
  • Ускоренный износ
  • Полировка цилиндров
  • Отказ двигателя

Все вышеперечисленное отрицательно сказывается на продолжительности жизни генератора.

Точный размер генератора имеет значение, и влияние неправильного размера нагрузки может отрицательно сказаться на сроке службы дизельного генератора. Насколько сокращается срок службы генератора, зависит от степени превышения или занижения нагрузки. При расчете размера, который лучше всего подходит для вашей компании, необходимо учитывать частоту генераторов и падение напряжения, а также время их восстановления. Другие факторы также учитываются при расчете размеров. Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами, и один из наших представителей поможет вам рассчитать дизельный генератор подходящего размера для ваших нужд.

Мы также составили пошаговое руководство по выбору размеров генератора, которое поможет вам рассчитать свои потребности в мощности.

Другие факторы

Есть ряд других факторов, которые также влияют на срок службы дизельного генератора. Эти факторы включают, но не ограничиваются следующим:

  • Качество генератора, часто по данным производителя - основные бренды включают Caterpillar, Cummins, MTU, Kohler, HIPOWER
  • Размер двигателя
  • Метод установки
  • Проблемы с топливом, например, гелеобразование или недостаточный уровень кислорода и т. д.
  • Доступность деталей, особенно для старых или устаревших генераторов
  • Условия окружающей среды, такие как экстремальные погодные условия (от холода до жаркого), высота, влажность, соленая вода и соленый воздух, большое количество песка и / или пыли

Примерно любая из этих вещей или их комбинация может привести к сокращению срока службы дизельного генератора. Однако наиболее важными двумя факторами являются и всегда будут забота и любовь, которые вы проявляете к машине, и точный размер, который вы рассчитываете для генератора, который вам нужен.

Как работают генераторы? Ответы на общие вопросы по генераторам ...

Инвертор-генератор Briggs & Stratton Q6500. ( Купить на Amazon )

Большинство людей не совсем понимают генераторы в той мере, в какой им следовало бы, особенно если они используют их на регулярной основе. Или, может быть, вам просто интересно, как работают генераторы. Что ж, мы знаем, что у многих из вас есть вопросы, поэтому мы собрали эту статью, чтобы объяснить некоторые из наиболее распространенных вопросов, которые задают люди, например:

Как работают генераторы? Что такое электричество? Как работает электрогенератор? Как работает домашний генератор? Как работает инверторный генератор? и многое другое.

Приступим….

Как работают генераторы?

Электричество - настолько неотъемлемая часть повседневной жизни, что мы даже не сомневаемся в этом. Но многие ли из нас знают, откуда берется электричество и как оно работает. Так много людей задают вопрос: как работает генератор? Полагаю, это потому, что мы так регулярно зависим от них. Электроэнергия в наших домах поступает в основном от больших генераторов. В наши дни наблюдается переход к альтернативным методам производства энергии, таким как солнечная и ветровая.Несмотря на то, что мы полагаемся на другие формы энергии для удовлетворения глобального спроса на электроэнергию, обычные генераторы (обычно работающие на угле) производят около 80% мировой электроэнергии.

Конечно, бывают случаи, когда электроснабжение нас выходит из строя, и нам приходится полагаться на аварийное электроснабжение. Стихийные бедствия и перегрузка электросети приведут к отключению вашей домашней электросети (или электросети) . Это когда люди полагаются на портативные генераторы, чтобы их дома нормально функционировали, наши предприятия открыты, а аварийные службы работают.Мы также полагаемся на портативные генераторы, которые будут снабжать нас электроэнергией, когда мы находимся далеко от нормального электроснабжения. Для использования в рекреационных целях, таких как кемпинг или яхтинг, нам потребуется портативный генератор, если мы хотим, чтобы электричество поддерживало наш уровень комфорта на том уровне, к которому мы привыкли. Таким образом, возникают вопросы, например, как работает портативный генератор и как использовать портативный генератор.

Переносные генераторы - не единственный способ подавать электроэнергию в резерв. Инверторы довольно распространены, и они накапливают энергию в батареях, которые заряжаются от бытовой электросети или солнечных панелей, а затем используют энергию батареи, чтобы поддерживать работу наших приборов при сбое питания или у нас, когда нет доступа к сети.Итак, что такое инвертор и как он работает? В наши дни многие портативные генераторы используют инверторную технологию для подачи чистой электроэнергии, которая не наносит вреда нашему чувствительному электронному оборудованию. Итак, есть много людей, которые хотят знать, как работает инверторный генератор.

Поскольку все эти вопросы важны для многих из вас, я собираюсь объяснить все, что вам нужно знать о производстве электроэнергии. Эта статья объяснит вам электричество в доступной для вас форме.Или, по крайней мере, я надеюсь, что объясню это так, чтобы все могли понять. Мы рассмотрим генераторы и их работу, а также инверторы.

Классическое видео , иллюстрирующее, как работают генераторы


Что такое электричество?

Давайте начнем с понимания электричества, это значительно упростит понимание того, как мы его производим, используя генератор или другой источник энергии.

Электроны - это отрицательно заряженные частицы, вращающиеся вокруг атома.Существует баланс между положительно заряженными протонами в ядре атома и электронами, которые их окружают.

Магниты воздействуют на энергию электронов и позволяют нам легко понять, как работают электроны и протонов . Я уверен, что вы все помните, как ваш учитель естествознания в 7-м классе показывал вам, как магниты притягиваются и отталкиваются в зависимости от того, сталкиваетесь ли вы с положительным или отрицательным полюсом с тем же или с противоположным полюсом. Полюса одного типа будут отталкивать - положительные будут отталкивать положительные и одинаково для двух отрицательных полюсов.Противоположные полюса притягивают - положительный будет притягивать отрицательный, и наоборот.

В атоме отрицательно заряженные электроны отталкиваются друг от друга, разрывая их. В то же время эти электроны притягиваются к центральным положительно заряженным протонам ядра. Это заставляет электроны образовывать орбиту. Когда один электрон отталкивает от себя другой, ядро ​​тянет его внутрь. Существует постоянный эффект выталкивания и притяжения, который держит электроны в движении.

В некоторых материалах, таких как резина или дерево, электроны очень стабильны и их нелегко нарушить.На их орбиту не слишком легко повлиять внешние силы. Эти материалы известны как электрические изоляторы. Другие материалы, как и большинство металлов, имеют электроны, которыми можно легко манипулировать. Это означает, что можно повлиять на орбиту этих электронов и изменить их нормальную орбиту. Эти материалы известны как электрические проводники.

В природе электроны подвержены трению, заставляя их заряжаться. Движение молекул воды в облаке заставляет атомы труться друг о друга, и это возбуждает энергию электронов, известная ионизация - эффект добавления энергии к молекуле.Можно сказать, что эти электроны становятся беспокойными или возбужденными. Они хотят покинуть свою орбиту, потому что равновесие нарушено. В ионизированной молекуле некоторые электроны будут иметь больший заряд, чем другие электроны, вращающиеся вокруг ядра. Таким образом, эти электроны будут отталкивать других с большей энергией, отталкивая их дальше.

Между облаком и землей нет прочного проводника (воздух может проводить электричество, но для этого требуется больше энергии, чем для металлического проводника). Таким образом, эти электроны остаются внутри облака в виде потенциальной или кинетической энергии .Это означает, что они могут создавать электрический ток, но остаются статическими - отсюда и термин статическое электричество. Как только появится возможность, эти электроны вырвутся наружу в виде электрического тока. Это когда разность потенциалов становится достаточно большой.

Разность потенциалов - это способность электрона перемещаться из места с отрицательным зарядом в место с положительным или нейтральным зарядом. В случае ионных молекул воды в облаке, облако является местом отрицательного заряда, а земля - ​​нейтральной или положительной точкой.По мере того, как ионные молекулы в облаке увеличиваются, увеличивается и разность потенциалов - это означает, что их потенциальная энергия увеличивается по мере того, как большее количество электронов получает энергию. В какой-то момент разность потенциалов между облаком и землей вырастет до точки, достаточной для того, чтобы электричество могло течь через воздух к земле в форме электрического тока. Мы воспринимаем это как молнию.

Мы измеряем разность потенциалов как напряжение. Более высокая разность потенциалов (вольт) означает, что энергия электронов, необходимая для создания тока, должна быть больше, чем при низком напряжении.Молния имеет очень высокое напряжение - в большинстве случаев это напряжение слишком велико, чтобы его можно было измерить. Высокое напряжение требует меньшей проводимости, поэтому высокое напряжение может проходить по тонкому проводу или, если он достаточно мощный, по воздуху.

Чтобы производить электричество, нам нужно создать разность потенциалов. Это означает возбуждение или возбуждение электронов в одной точке, а затем их направление через проводник в точку, где отрицательная энергия ниже.

Мне всегда нравилось использовать аналогию с водой для описания электричества. Многие принципы одинаковы, но мы можем видеть воду и наблюдать за ней, поэтому понимаем ее лучше. Если мы сравним воду с электричеством, мы возьмем трубу, по которой вода течет, за наш электрический провод - провод, по которому проходит электричество. Чтобы вода текла по трубе, нам нужно создать в ней давление. Разность потенциалов такая же, как давление воды.

Вода будет течь из точки высокого давления в точку низкого давления. Итак, если мы посмотрим на этот пример, водяная система высокого давления похожа на электрическую систему высокого напряжения.Мы используем насос для повышения давления воды, и это можно сравнить с генератором, который используется для возбуждения электронов, создавая напряжение. Прежде чем мы посмотрим, как генератор преобразует электронную энергию атомов в полезный ток, нам нужно понять, что такое ток.

Опять же, используя воду в качестве примера, мы можем посмотреть, сколько воды мы перекачиваем. Объем воды, измеряемый в литрах в минуту, определяет, сколько воды мы получим из крана, когда мы его откроем. Вода может иметь высокое давление, но если она течет по очень тонкой трубе, мы не получим много воды на другом конце.Итак, если наше давление сравнивается с напряжением, то наш объем или расход воды сравнивается с током. Сила тока измеряется в амперах (амперах). Высокая сила тока подобна сильному потоку воды.

Теперь посмотрим на мощность Вт . Допустим, мы хотим использовать перекачиваемую воду для вращения водяного колеса. Количество воды (объем) позволит нам перемещать большее или меньшее водяное колесо с различной мощностью. Большой объем воды облегчит перемещение большого колеса. Наше давление будет определять, насколько быстро вращается колесо.Следовательно, у нас есть соотношение между давлением и объемом, которое определяет, какого размера колесо мы поворачиваем и с какой скоростью. Мы можем обменять одно на другое. Если мы увеличим давление, вода будет протекать быстрее. Если мы увеличим размер трубы, мы пропустим больше воды. Таким образом, мы можем увеличить мощность, с которой мы приводим в движение наше водяное колесо, увеличивая поток или давление.

Используя тот же принцип преобразования воды в вольт и ампер, мы можем сделать следующие выводы: высокий ток увеличивает мощность, с которой мы вращаем двигатель, более высокое напряжение увеличивает скорость.Регулировка соотношения между ними определит нашу выходную мощность. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Мощность ( Вт, ) равна разности потенциалов ( вольт, ), умноженной на ток ( ампер, ). Это дает нам общее электрическое уравнение: P = VA (мощность равна вольт, умноженному на ампер).

Подводя итог, мы можем взглянуть на это так. Ток (амперы) - это количество энергии, которое мы используем, а разность потенциалов (вольт) - это сила энергии, которую мы используем.Если мы используем более мощную мощность (более высокое напряжение), нам не потребуется такой большой ток (ампер) для достижения того же эффекта. Двигатель на 12 В, который потребляет 100 А, будет иметь точно такую ​​же мощность, как двигатель на 120 В, который потребляет 10 А. Используя формулу P = VA, это ясно видно: 1200 Вт = 12 В X 100 А или 1200 Вт = 120 В X 10 А. Соотношение остается прежним, даже если мы используем другое напряжение. Как и в любом уравнении, числа должны уравновешиваться - если мы увеличиваем или уменьшаем одну часть уравнения, мы должны соответствующим образом корректировать части.

Встроенный двигатель / генератор объемом 306 куб. См.( Купить на Amazon )


Как работает электрогенератор?

Из приведенного выше примера мы можем взглянуть на генератор так же, как на водяной насос. Насос добавляет энергию молекулам воды, заставляя их течь. Генератор добавляет энергию электронам, заставляя их течь. Так как же генератор возбуждает электроны?

Чтобы понять генераторы, нам сначала нужно обратиться к другому научному принципу, о котором мы все когда-то узнали: энергия не может быть создана или уничтожена, ее можно только передавать из одного состояния в другое.Все генераторы используют движение как средство для генерации электрического заряда. Исключением здесь будут солнечных панелей . Солнечные панели, строго говоря, не являются генераторами. Они превращают свет в электричество. В этой статье мы сосредоточимся на генераторах, поэтому оставим фотоэлектрическую энергию (солнечное электричество) на другой раз.

Чтобы производить электричество с помощью генератора, нам нужно несколько основных вещей.

1. Топливо : Для создания движения необходимо использовать какой-то вид топлива.Топливо содержит потенциальную энергию, которая может быть преобразована в тепло.

2. Механическая энергия : Тепло, выделяемое топливом, необходимо преобразовать в движение. Для этого мы можем использовать двигатель внутреннего сгорания , который использует газ или дизельное топливо, или двигатель внешнего сгорания , который использует нагретый газ для привода турбины . Примерами двигателя внешнего сгорания могут быть угольные (паровые) турбины, реактивные (газовые) турбины или атомные (паровые) турбины. Есть два типа турбин, которые не используют источник топлива, эти турбины используют природную потенциальную энергию, а именно ветер и воду. Гидроэлектрическая энергия использует силу тяжести , которая заставляет воду течь вниз, а ветряные турбины используют движение воздуха, которое создается разницей температур на Земле.

3. Генератор : Для преобразования механической энергии в электрический ток во всех генераторах используется генератор .

Теперь давайте рассмотрим эти три аспекта и рассмотрим процесс производства электроэнергии.

Первые электрогенераторы использовали уголь в качестве источника топлива, и он остается наиболее распространенным источником топлива для электростанций по всему миру. За исключением двигателей внутреннего сгорания, все электростанции используют один и тот же принцип, даже при изменении источника топлива. Это означает, что атомная электростанция будет работать так же, как угольная электростанция , только с использованием другого источника топлива для производства необходимого тепла.

На электростанции, работающей на угле, уголь сжигается и используется для нагрева воды.Вода нагревается под давлением для получения перегретого пара (пара, который нагревается намного выше нормальной точки кипения). Давление этого пара сбрасывается через форсунки, которые обрушиваются на турбину. Это похоже на невероятно сильный порыв ветра, направленный точно в определенную точку. Это заставит турбину вращаться, и вращающаяся турбина приводит в действие генератор переменного тока.


Что такое генератор и как он работает?

Генератор переменного тока используется для производства переменного тока (AC) путем преобразования механической энергии в электромагнитное поле .Для этого генератору нужны два основных компонента - статор и ротор.

Ротор состоит из проводника (обычно медного), который намотан на вал так же, как намотан электромагнит. Этот вал соединен с двигателем, который его раскручивает. Электроны в проводнике получают энергию за счет вращательного движения, что приводит к образованию магнитного поля.

Это электромагнитное поле передается на статор.Статор - это статическая обмотка, которая надевается на ротор, но не касается его. Когда поле движется через обмотки статора, оно генерирует напряжение. Этот процесс известен как магнитная индукция. Магнитное поле колеблется, поскольку полярность меняется с положительной на отрицательную. Это заставляет напряжение пульсировать между состояниями высокого заряда и низкого заряда, создавая синусоидальную волну. Синусоидальная волна возникает, когда ток достигает точки высокого заряда, а затем спадает до точки низкого заряда - нейтрального состояния.Напряжение необходимо регулировать, чтобы оно оставалось постоянным.

ВИДЕО | См. Как работает генератор переменного тока.

Автоматический регулятор напряжения (AVR) контролирует поток тока, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Когда нагрузка на генератор увеличивается, напряжение падает. AVR увеличит магнитное поле, чтобы удовлетворить более высокий спрос. И наоборот, когда потребность в мощности падает, АРН уменьшит энергию магнитного поля.

Трехфазный генератор будет использовать шесть разных обмоток на статоре. Каждая из обмоток соединена по две. Если три комплекта соединены последовательно, будет получено более высокое напряжение. Если наборы соединены параллельно, будет получено более низкое напряжение.

Напряжение проходит от генератора через диод к проводнику, по которому ток передается к месту использования. Диод похож на обратный клапан или «односторонний» клапан, который используется для управления потоком воды.Диод - это полупроводник, который заставляет электрический поток двигаться в одном направлении, это означает, что ток должен течь из генератора в проводник, а не обратно в генератор.

Все генераторы используют эти основные принципы для выработки электроэнергии. В наших домах, на предприятиях и в жилых автофургонах мы используем несколько различных типов генераторов в зависимости от наших потребностей. Есть несколько основных категорий генераторов, которые имеются в продаже.

  1. Домашние генераторы
  2. Переносные генераторы
  3. Инверторные генераторы.

Хотя все эти типы генераторов похожи, они имеют разные применения и не все работают одинаково. Ответим на общие вопросы, связанные с этими электрогенераторами.


Что такое домашний генератор?

Briggs & Stratton 40396: Домашний генератор мощностью 20 000 Вт. ( Купить на Amazon )

Термин домашний генератор является довольно широким, но, по сути, он используется для описания генератора, который достаточно мощный, чтобы обеспечивать электричеством все домашнее хозяйство.Они автоматически включаются при сбое питания и снова выключаются при восстановлении сетевого питания. Это те же генераторы, которые используются в больших зданиях, только поменьше.

Как работает домашний генератор?

Домашний генератор использует двигатель внутреннего сгорания для привода генератора переменного тока. В качестве источника топлива двигатель может использовать газ, дизельное топливо или природный газ (пропан). Размер генератора переменного тока может варьироваться от 10 до 40 кВт и более.Эти генераторы могут быть однофазными или трехфазными.

Домашний генератор подключается к основному источнику питания в вашем доме через автоматический переключатель резерва. Автоматический переключатель резерва - это переключатель с электронным управлением. Когда электросеть работает нормально, выключатель будет направлять энергию из сети в ваш дом. При пропадании сетевого питания переключатель запускает генератор, а затем переключает подачу электроэнергии в ваш дом на цепь генератора. После этого вы будете управлять своим домом с помощью генератора.

Когда электроснабжение будет восстановлено, безобрывный переключатель переключит подачу питания в ваш дом обратно на сетевое питание и выключит генератор. Всегда существует заранее запрограммированная задержка между переключением с сети на мощность генератора или наоборот. Это связано с тем, что домашнее электроснабжение может включаться и выключаться несколько раз в быстрой последовательности, прежде чем оно будет окончательно восстановлено. Очень часто при первом включении электросети могут быть провалы и пики напряжения, поскольку мощность сети регулируется в соответствии с потребляемой мощностью.Вот почему перед переключением питания есть задержка. Эта задержка дает источнику питания в вашем доме время, чтобы приспособиться к нормальному напряжению и оставаться постоянным перед включением или выключением генератора.

Поскольку домашний генератор имеет относительно большую генерирующую мощность, он может приспосабливаться к изменениям спроса без нарушения напряжения. Встроенный АРН в домашнем генераторе будет регулировать напряжение при изменении спроса, и синусоида останется относительно стабильной. Если потребность в мощности близка к максимальной выходной мощности генератора, АРН не сможет справиться с изменениями напряжения, когда потребность в мощности высока, и синусоидальная волна будет искажаться. Это может вызвать повреждение вашей электронной схемы.

Домашние генераторы требуют специальной установки. Квалифицированный электрик рассчитает максимальные требования к пиковой нагрузке вашего дома и предоставит генератор, способный удовлетворить эту потребность. По этой причине домашний генератор всегда будет обеспечивать стабильное напряжение, при этом потребность в нагрузке не станет слишком высокой.

Вам, как пользователю домашнего генератора, ничего не нужно делать. Генератор будет включаться и выключаться автоматически, а нагрузка будет постоянно контролироваться компьютеризированной системой.Вам нужно только убедиться, что в генераторе достаточно топлива. Хотя домашние генераторы дороги, они являются наиболее удобными системами резервного питания для обычного домовладельца.


Что такое переносной генератор?

Переносной генератор - это генератор, работающий на газе, дизельном топливе или пропане, который предназначен для переноски. У них есть топливный бак, который установлен на машине, и они достаточно легкие, чтобы их можно было переносить или колесить вручную. Мощность, производимая переносным генератором, может составлять от 1 до 6 кВт.Небольшие портативные генераторы могут весить всего 10-15 фунтов, но не будут обеспечивать большой мощности. Большие портативные генераторы, которые могут обеспечивать мощность, достаточную для работы большинства бытовых приборов, могут весить более 100 фунтов. Эти генераторы по-прежнему считаются переносными, хотя одному человеку невозможно поднять их, потому что у них есть колеса, которые позволяют их перемещать.

Cat RP7500E - пример отличного портативного генератора

Разработан так, что вы можете легко перемещать его.( Купить на Amazon )

Поскольку портативные генераторы не слишком мощные, они часто могут работать при нагрузках, близких к их пиковым выходным характеристикам. Когда генератор выдает большой ток (близкий к его пиковому выходу), мощность станет нестабильной, а напряжение будет колебаться. Даже если генератор оснащен АРН, нагрузка может быть слишком большой для правильного управления напряжением. При пиковых нагрузках небольшой генератор не очень хорошо адаптируется к изменениям потребления тока, и синусоидальная волна будет искажаться.Это может нанести вред чувствительной электронике.


Как работает переносной генератор?

Переносной генератор работает так же, как и домашний. Единственное отличие состоит в том, что вам нужно включить его вручную и подключить либо с помощью удлинительного шнура , либо подключив его к основному источнику питания вашего дома через ручной переключатель . Ручной переключатель резерва служит той же цели, что и автоматический переключатель резерва, вам просто нужно включить генератор и переключиться на питание от генератора или от сети, повернув переключатель вручную.


Что такое инверторный генератор?

Поскольку портативные генераторы меньшего размера легко подвержены изменениям нагрузки, создаваемое ими напряжение может быть нестабильным. Когда портативный генератор работает с высокой нагрузкой, изменения напряжения приводят к небольшим пикам и провалам синусоидальной волны переменного тока. Это называется гармоническим искажением - синусоидальная волна искажается при изменении напряжения.

Инвертор используется для создания синусоидальной волны, которая контролируется электроникой, чтобы всегда быть стабильной.Принятый стандарт для инвертора, который будет обеспечивать ток, не причиняющий вреда чувствительной электронике, должен иметь возможность генерировать синусоидальную волну с суммарным гармоническим искажением (THD) менее 3% при пиковой нагрузке.

Синусоидальная волна | Обычный генератор против инверторного генератора

Как работает инверторный генератор?

Инверторный генератор вырабатывает электричество так же, как любой портативный генератор. Это означает, что он использует двигатель для привода генератора переменного тока.Отличие инверторного генератора заключается в том, что он использует выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный, а затем использует инвертор для возврата мощности обратно к переменному току. В процессе, известном как двойное преобразование.

Хотя это может показаться странным, есть веская причина, по которой двойное преобразование является лучшим способом получения чистой энергии. Постоянный ток - это очень управляемый ток, это означает, что напряжение легко контролировать, поэтому постоянное напряжение может оставаться стабильным при изменении нагрузки.В инверторе используются полупроводники и транзисторы для создания синусоидальной волны переменного тока от источника постоянного тока.

Используя микропроцессор, инвертор может отслеживать синусоидальную волну несколько тысяч раз в секунду. Если есть какое-либо изменение напряжения, конденсаторы используются для корректировки напряжения. Это означает, что даже малейшее изменение синусоидальной волны, независимо от того, насколько быстро оно произойдет, будет обнаружено инвертором и немедленно исправлено. Результатом является синусоида без каких-либо искажений или, по крайней мере, в пределах 3% THD при пиковой нагрузке.

Инверторные генераторы

, такие как Yamaha EF3000iS, очень тихие

Вырабатывает чистую высококачественную энергию. ( Купить на Amazon )


Как использовать генератор

Любой переносной генератор, будь то обычный генератор или инверторный генератор, потребует ввода данных пользователем для работы. Не все генераторы имеют одинаковые функции. У некоторых может быть электрический стартер, в то время как у других может использоваться возвратный стартер. Двухтактный генератор потребует от вас смешивания газа с маслом, тогда как четырехтактный генератор требует только газа.В некоторых случаях генератор может работать на природном газе, а также на стандартном газе, эти генераторы известны как гибридные генераторы. Эти различия будут объяснены вам в руководстве пользователя, поэтому важно внимательно прочитать руководство перед первым использованием генератора.

Несмотря на то, что генераторы различаются, основные процедуры, которым необходимо следовать, остаются неизменными. Большинство рабочих процедур по использованию генератора ориентированы на безопасность пользователя, поэтому важно правильно выполнять эти действия.

Перед тем, как начать использовать генератор, вам необходимо установить его в правильное положение. Генератор должен стоять на ровной поверхности, чтобы он не мог легко опрокинуться или вылить топливо из бензобака. Важным соображением при размещении генератора является вентиляция. Для предотвращения перегрева двигателя необходима соответствующая вентиляция. Выхлопные газы также должны удаляться. Выбросы выхлопных газов очень опасны при их вдыхании людьми или животными, поэтому убедитесь, что генератор никогда не находится в замкнутом пространстве рядом с вами или вашими домашними животными.

Генератору также нужен кислород как часть цикла сгорания, это означает, что он должен иметь подачу свежего воздуха к воздухозаборнику на карбюраторе. Если ваш генератор будет использоваться в закрытом помещении, он должен быть построен для этой цели и обеспечивать соответствующую вентиляцию как для охлаждения, так и для поступления чистого воздуха.

Для удобства большинство людей размещают портативный генератор на открытом воздухе. Это нормально, если генератор не подвергается воздействию воды. Оставлять генератор под дождем чрезвычайно опасно.Даже если генератор защищен от дождя, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания воды, которая может попасть на генератор. Наружное крыльцо, защищенное от непогоды, - идеальное место для установки генератора.

Когда вы будете готовы запустить генератор, убедитесь, что на генераторе нет электрической нагрузки. Лучше ничего не подключать к генератору перед его запуском. Если ваш генератор подключен к безобрывному переключателю, убедитесь, что переключатель не находится в положении «генератор», когда вы запускаете генератор.

Запуск генератора такой же, как запуск любой газовой машины. Обычно есть переключатель для работы / остановки, а некоторые могут иметь переключатель подачи топлива или кран. Когда подача топлива открыта, рабочий переключатель находится в рабочем положении, а воздушная заслонка установлена ​​в правильное положение для погодных условий (в жаркую погоду воздушная заслонка редко требуется), вы запускаете двигатель, нажав на ручку стартера или повернув ручку. ключ зажигания, если генератор имеет электростартер. Как только двигатель запустится, дайте ему немного времени, чтобы настроить нужные обороты.Если вы использовали воздушную заслонку для запуска двигателя, дайте ему прогреться до точки, при которой он будет нормально работать с закрытой воздушной заслонкой, прежде чем продолжить.

Когда двигатель работает на холостом ходу в обычном режиме, можно подключать кабель питания к генератору. Если ваш генератор оснащен вольтметром , рекомендуется проверить правильность напряжения перед подключением кабеля питания. Подключите удлинитель к правильной розетке и, если на генераторе есть переключатель включения / выключения, включите питание.

Вот несколько советов по безопасности, о которых следует помнить:

  1. Никогда не добавляйте топливо в генератор при работающем двигателе. Всегда выключайте генератор перед заправкой бензобака.
  2. Никогда не используйте поврежденный удлинитель с генератором.
  3. Никогда не включайте генератор при нагрузке более 75% в течение продолжительных периодов времени (30 минут и более). Это может легко вызвать перегрев генератора и привести к необратимому повреждению и, возможно, стать причиной возгорания.
  4. Всегда используйте для своего генератора топливо с указанным октановым числом и типом масла.
  5. Выполняйте техническое обслуживание генератора в соответствии с указаниями производителя.
  6. Всегда используйте генератор в хорошо вентилируемом месте.
  7. Будьте осторожны, не касайтесь двигателя или выхлопных газов, когда генератор горячий.
  8. Никогда не допускайте контакта генератора с водой во время работы и никогда не запускайте генератор, если он мокрый.
  9. Не размещайте генератор рядом с легковоспламеняющимися материалами.

Узнайте больше, прочитав нашу статью о солнечных генераторах.


Как работает водородный генератор?

Генератор водорода использует протонообменную мембрану (PEM) для производства газообразного водорода высокой чистоты из воды. Ячейка PEM была первоначально разработана НАСА и широко используется в промышленных и лабораторных приложениях.

Производство газообразного водорода

Водород - самый распространенный элемент во Вселенной, хотя в газообразном состоянии он не встречается на Земле в природе и должен производиться.В промышленности H 2 (g) производится в больших масштабах с помощью процесса, называемого паровым риформингом, для отделения атомов углерода и водорода от углеводородного топлива. Водород используется в лаборатории для различных лабораторных применений, таких как газовая хроматография (ГХ) в качестве топлива или газа-носителя и ICP-MS в качестве газа для столкновений, в химической промышленности для синтеза аммиака, циклогексана и метанола, а также в пищевой промышленности для гидрирование масел с образованием жиров.

Значительные исследования и разработки предоставили более безопасные, экологичные, более эффективные и экономичные средства производства газообразного водорода по запросу для лабораторных, производственных и промышленных применений. Безопасность повысилась настолько, что в настоящее время газообразный водород используется в некоторых транспортных средствах в качестве чистого «экологически чистого» топлива, причем газ образуется из воды, а побочным продуктом его сгорания является вода.

В этой статье представлены ответы на несколько вопросов по охране труда и здоровья, собранные из лабораторий здравоохранения, окружающей среды, промышленности, тестирования, медицинских и исследовательских лабораторий по всему миру, в отношении безопасного использования генераторов водорода на рабочем месте.

Улучшите свою лабораторию с помощью генератора водорода

Как работает водородный генератор?

Электролиз воды - лучший метод получения газообразного водорода высокой чистоты по запросу.Наиболее важным элементом генератора является ячейка электролизера, в которой протекает реакция электролиза. Ячейка состоит из двух электродов (анода и катода), разделенных ионообменной мембраной. Для получения водорода высочайшей чистоты до 99,9995% на электродах используется платиновый катализатор.

Когда на электроды ячейки электролизера подается постоянное напряжение, происходят следующие реакции: -

Иллюстрация электролиза в ячейке PEM

На аноде (положительно заряженный электрод) молекулы воды теряют два электрона, образуя молекулу кислорода и четыре иона водорода.

Анод 2H 2 O - 4e = O 2 + 4 H +

Кислород, который образуется в этой половине реакции, безопасно сбрасывается в атмосферу через заднюю часть генератора. Образовавшиеся четыре иона водорода проходят через ионообменную мембрану (притягиваются отрицательно заряженным катодом) и собирают четыре электрона, превращая их в две молекулы водорода.

Катод 4H + + 4e = 2H 2

Образующийся газообразный водород отделяется от кислорода ионообменной мембраной, непроницаемой для молекулярного кислорода.

Генераторы газообразного водорода - это безопасная, удобная и, как правило, более экономичная альтернатива использованию баллонов высокого давления H 2 . Генератор водорода будет обеспечивать водород постоянной чистоты, исключая риск изменения качества газа, что может повлиять на результаты анализа.

Генератор также производит газ по запросу круглосуточно, а это означает, что вам не нужно беспокоиться о том, что бензин закончится в неподходящий момент. Водородный генератор освободит больше вашего времени, поскольку вам не нужно будет тратить время на заказ и замену баллонов для замены.

Водородный генератор является экологически чистой альтернативой баллонам, так как после его установки генератору не нужно будет покидать лабораторию, обеспечивая газ для лабораторных применений, при этом все техническое обслуживание выполняется в лаборатории. Генератор также снижает углеродный след вашей лаборатории, поскольку нет необходимости в грузовиках для доставки запасных баллонов и удаления пустых баллонов.

Газ-носитель водорода

Многие лаборатории сейчас переходят на водород в качестве газа-носителя в качестве альтернативы гелию , цена на который на растет с каждым годом на . Использование водорода-газа-носителя может сократить среднее время анализа, увеличивая пропускную способность пробы, поскольку водород имеет вязкость, которая примерно вдвое меньше вязкости гелия. Многие лаборатории могут рассчитывать вдвое сократить время анализа, если перейдут на водородный газ-носитель.

Использование расходных материалов, таких как колонки, также можно сократить при использовании газообразного водорода из-за более низкой температуры элюирования продуктов, что означает, что можно использовать более низкие температуры печи, а в ГХ-МС частота очистки источника ионов может быть значительно снижена. при использовании водородного газа-носителя, потому что водород постоянно очищает компоненты ионного источника, что сокращает время простоя.

Во многих приложениях можно использовать водород в качестве альтернативы газу-носителю гелию, например, Анализ FAMEs в пищевых продуктах, Детальный анализ углеводородов (DHA) и SIMDIST в нефти и газе, а также такие методы, как EPA 8270 для анализа окружающей среды. Подробная информация о ключевых шагах по замене газа-носителя изложена в здесь .


Как перейти с цилиндров на генератор с ограниченным временем простоя?

Переключение обычно происходит без проблем.Если вы переключаетесь с баллонов с водородом на генератор, существующие трубки можно отсоединить от баллона и подсоединить к генератору с помощью фитингов SwageLok. Если вы меняете с гелия на водород , всегда следует использовать новые трубки.

Безопасен ли водородный генератор?

Пиковый водородный генератор хранит менее 300 куб. См газа по сравнению с баллонами, в которых хранится до 9000 л при чрезвычайно высоком давлении (~ 2000–3000 фунтов на квадратный дюйм). Генераторы пикового водородного газа серии производят газ по запросу, что означает, что при регулируемом расходе (0.5 л макс.) И давление (макс. 120 фунтов на кв. Дюйм).

Насколько безопасен генератор?

A Peak Precision H 2 Газогенератор оснащен системой непрерывной внутренней и внешней проверки на утечки в дополнение к функции автоматического отключения.

  • Полная диагностическая проверка при запуске.
  • Постоянная проверка герметичности по давлению во время работы.
  • Автоматическое отключение по изоляции ячейки поколения h3
  • Звуковая и визуальная сигнализация
  • Принудительная вентиляция всего генератора
  • Низкое содержание водорода во всей системе (<0.3 л макс.)

В случае внутренней утечки генератор прекратит добычу газа и предупредит персонал лаборатории через сенсорный экран HMI, который подаст предупреждение, а также звуковой сигнал. Если есть утечка за пределами генератора или его мощность превышена в течение 20 минут, генератор отключится, чтобы предотвратить накопление газообразного водорода в лабораторных условиях или в приборе. Система также отключится, если внутреннее давление превысит 120 фунтов на квадратный дюйм.

Генераторы водородного газа устраняют опасность, связанную с работой с баллонами высокого давления.Наслаждайтесь беспроблемным ГХ-анализом без необходимости менять резервуары и без простоев.

Наши сотрудники службы безопасности обеспокоены скоплением газа H 2 и взрывом в лаборатории. Возможно ли это с газогенератором H 2 ?

Водород воспламеняется при содержании в воздухе от 4,1% до 78%. Например, лаборатория размером 5 м x 4 м x 2,5 м имеет объем 50 000 л. Для достижения нижнего взрывоопасного уровня (НПВ) 4,1% газообразного водорода нам потребуется 2050 л газообразного водорода, выпущенного в это лабораторное пространство. за 1 мгновение.

В баллоне среднего размера «G» H 2 содержится 9000 л газа. В случае утечки в баллоне для достижения нижнего предела взрываемости в этой лаборатории потребуется только 25% от его общего объема.

Генератор Peak Precision Hydrogen Trace 500cc производит 0,5 л в минуту. Чтобы достичь нижнего предела взрываемости с помощью этого газогенератора, он должен находиться в полностью закрытом помещении, не подключаться к ГХ / приложению, иметь серьезную утечку и полностью отказываться от всех функций безопасности. Даже в этом крайне маловероятном сценарии генератору потребуется проработать 67 часов (~ 3 дня), чтобы достичь нижнего предела взрываемости.

Проводились ли какие-либо испытания для оценки безопасности генераторов водорода?

Генераторы водорода

Peak имеют маркировку CE и CSA и прошли внешние испытания на соответствие стандартам IEC для лабораторного использования и требованиям безопасности на остаточный риск взрыва. Оценка проводилась при наихудшем сценарии путем испытаний на разбавление и неработающего вентилятора.Испытания показали, что опасности взрыва не существует, потому что нижний предел взрываемости, равный 4,1% водорода, не был достигнут при наихудших условиях внутри или снаружи генератора.

Где мне установить генератор?

Генератор можно безопасно разместить в лаборатории на столе, на полу или под автоматическим пробоотборником ГХ. Многослойная конструкция линейки Peak Precision позволяет размещать генераторы рядом с ГХ или другими устройствами. Генератор для работы должен располагаться на ровной ровной поверхности.

Газогенератор Peak Precision в лаборатории

Блок газогенераторов серии Precision в масштабе

Могу я поставить генератор в шкаф?

Вокруг генератора должен поддерживаться соответствующий воздушный поток, чтобы система вентиляции работала эффективно. Если генератор хранится в замкнутом пространстве, окружающая среда должна контролироваться с помощью кондиционера или вытяжного вентилятора. Необходимо предусмотреть возможность изменения объема воздуха в помещении 5 раз в час.

Задняя часть генератора во время работы нагревается на ощупь - рекомендуется минимальное расстояние 15 см (6 дюймов) от других тел.

Вентиляционные отверстия не должны быть закрыты или подключены к какому-либо приложению. В генератор встроен безопасный принудительный отвод отработавших газов для предотвращения любого внутреннего газа или повышения давления.

Могу ли я разместить генератор вне лаборатории?

Это возможно при соблюдении рекомендуемых условий окружающей среды, необходимых для нормальной работы.Уменьшение длины трубопроводов снизит расходы, если они еще не установлены, и риск любых потенциальных утечек в трубопроводе останется незамеченным, что повысит безопасность установки. По возможности генератор следует размещать рядом или близко (<10 м) от ГХ / приложения.

Нужно ли вентилировать мои ГХ?

Если заказчик желает использовать вытяжной вентилятор или соединить трубку между выхлопом генератора и вытяжным шкафом, это возможно, но водород, выпущенный из ГХ, будет быстро рассеиваться в воздухе и не представляет опасности для лаборатории. персонал или окружающая среда.Если к выпускным отверстиям генератора прикреплены трубки, очень важно часто контролировать это, поскольку любые перегибы могут вызвать скопление газа и вызвать дополнительные проблемы для здоровья и безопасности. Нижний предел взрываемости (НПВ) водорода составляет 4,1%, и показано, что он не достигается газогенератором Peak. Большая часть лабораторной среды не будет полностью герметичной, с кондиционированием воздуха, допускающим движение воздуха. Если у вас есть какие-либо вопросы, Peak предлагает бесплатные оценки объекта, опросы по установке и демонстрации.

Потребуются ли мне датчики водорода в лаборатории или печи ГХ?

В лаборатории количество водорода, произведенного / выброшенного в лабораторию, недостаточно для накопления и достижения LEL водорода. Риск значительного скопления газа в термостате ГХ также чрезвычайно низок, поскольку предусмотрены как функция аварийного отключения генератора водорода при внешней утечке, так и функция аварийного отключения на входе в ГХ.

Если ваша лаборатория, правительство штата или бизнес-политика требует регулирования, датчиков или мониторинга, Peak может предложить датчики мониторинга как в помещении, так и в печи ГХ для полного спокойствия.

Звучит как технический: Насколько сложно обслуживать генераторы газообразного водорода?

Техническое обслуживание очень простое, экономичное и не требует регулярного технического обслуживания. Просто наполняйте резервуар деионизированной воды еженедельно. Профилактическое обслуживание (PM) требуется два раза в год - требуется замена картриджа деионизатора.

Peak также предлагает обучение пользователей, учебные пособия по Skype, PowerPoints, подробные руководства пользователя, круглосуточную техническую поддержку по телефону и поддержку на местах. Нажмите здесь , чтобы связаться.

Сколько ГХ может обеспечить один водородный генератор?

Как правило, 100 куб.см обеспечит два детектора ПИД. Конечно, требуемый генератор будет зависеть от расхода, типа газа-носителя, колонки, других детекторов и уникальных методов.

Ваш калькулятор потребности в газе можно найти здесь .

или , свяжитесь с нами для консультации.

ROI - действительно ли это будет рентабельно?

При расчете стоимости газа, стоимости доставки, арендной платы за баллон, времени простоя персонала, администрирования, мер по охране труда и обучения, окупаемость инвестиций обычно составляет от 9 до 15 месяцев.

Какие преимущества генераторов водорода перед баллонами?

  • Более низкое давление = безопаснее (1-100 фунтов на кв. Дюйм на выходе)
  • Контролируемый поток поддерживает безопасный уровень водорода (до 500 куб. См на выходе)
  • Встроенные датчики утечки и функция автоматического отключения.
  • Производство по запросу = минимальное хранилище.
  • После установки - перемещать не нужно
  • Все техобслуживание проводится в лаборатории
  • Круглосуточная работа - нет необходимости контролировать снабжение
  • Сократите расходы и админ - никаких повторных заказов на газ
  • Снижение выбросов углекислого газа - более экологичный вариант для вашей лаборатории

Сложно установить водородный генератор?

Вовсе нет.Просто снимите упаковку, подключите внешнюю бутылку с деионизированной водой с защитой от ультрафиолетового излучения (на той же высоте или ниже генератора), подключите к электросети (10 А) и дайте ей нагреться до комнатной температуры. Подключайтесь к вашему ГХ с помощью предварительно очищенной (очищенной газом) трубы из меди или нержавеющей стали 1/8 дюйма.

Какой трубопровод мне нужен?

Подача газообразного водорода должна осуществляться через трубки из нержавеющей стали или меди аналитического качества с использованием компрессионных фитингов Swagelok. Важно заменить трубку, которая ранее использовалась для подачи гелия в ГХ, так как со временем на внутренней стороне трубки могут накапливаться отложения, которые водород будет переносить в приложение, вызывая более высокий фоновый сигнал в течение более длительного периода времени. .

Для любых соединений рекомендуется использовать компрессионные фитинги Swagelok для соединения труб из меди или нержавеющей стали. Никогда не следует использовать химическое соединение (например, Loctite), сварку или клеи, поскольку это может привести к попаданию летучих органических соединений (ЛОС) в подачу газа, что может повлиять на результаты.

Если длина линий превышает 3 м, может потребоваться использование трубопровода с 1/4 дюйма, уменьшенного до 1/8 дюйма, для питания каждого ГХ. Это значительно увеличивает объем и может усложнить установку.

Для линий длиной> 10 м между генератором и ГХ - проконсультируйтесь с Peak или специалистами по монтажу.

Какую воду я могу использовать для водородного генератора?

Peak рекомендует деионизированную воду (DI) с удельным сопротивлением> 1 МОм / чистотой проводимости <1 мкСм или лучше. Если на вашем предприятии есть вода MilliQTM, это предпочтительнее. Пик не рекомендует подключать генератор к постоянной подаче деионизированной воды.

Для получения дополнительной технической поддержки или консультации на месте:
Обратитесь в местную службу технической поддержки

Получите цитату сегодня

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *