Silnik Iveco, Volvo, a może John Deere? Zabudowany czy otwarty? Z rozruchem automatycznym czy z załączaniem ręcznym? To tylko nieliczne z kilkunastu pytań, na które musi odpowiedzieć sobie każdy, kto zamierza adekwatnie do swoich potrzeb i wymogów dobrać agregat prądotwórczy.
Wszechstronne zastosowanie w branży przemysłowej tego typu urządzeń sprawia, że zainteresowanie nimi od wielu lat utrzymuje się na bardzo wysokim poziomie. Obszerny wachlarz firm, które zajmują się agregatami prądotwórczymi, umożliwia dokonanie bardzo precyzyjnego wyboru w zależności od wymagań nabywcy.
Najistotniejszym zastosowaniem agregatów jest wykorzystanie ich jako źródeł zasilania awaryjnego w razie problemów z dostarczeniem energii elektrycznej z sieci zawodowej, w momencie awarii lub kiedy dostarczana moc jest niewystarczająca do prawidłowej pracy odbiorców. Takie przeznaczenie określane jest mianem eksploatacji czasowej (agregat pracuje tylko w określonych, ograniczonych przedziałach czasu). Ponieważ nawet krótkotrwała przerwa w dostarczaniu energii elektrycznej w przemyśle wydobywczym, metalurgicznym i wielu innych jest w stanie pociągnąć za sobą tragiczne w skutkach konsekwencje, wiążące się z olbrzymimi stratami finansowymi, zabezpieczenie się agregatem prądotwórczym jest w pełni uzasadnione, a nawet niezbędne. Zatem bardzo racjonalnym działaniem jest zapewnienie zasilania rezerwowego w praktycznie każdym sektorze przemysłowym. Niejednokrotnie zdarza się, że zespoły prądotwórcze pracują non stop, a jedynymi przerwami w ich działaniu są te, które powodowane są obowiązkiem wykonania konserwacji, przeglądów, czy też ewentualnych napraw. Wówczas mówi się o eksploatacji ciągłej. Ma ona miejsce zazwyczaj tam, gdzie nie istnieje sieć elektryczna. W tym przypadku agregat prądotwórczy musi pokryć zapotrzebowanie na prąd dla typowych urządzeń elektrycznych, czyli: oświetlenia, silników, ogrzewania itp. Sposób, w jaki pracuje agregat, ma niesłychany wpływ na czynniki, takie jak: niezawodność działania, żywotność, koszty i warunki jego utrzymania itd. Pierwszorzędną kwestią przy doborze agregatu prądotwórczego jest więc konieczność określenia przewidywanego rodzaju jego pracy.
Rodzaje agregatów prądotwórczych (ze względu na konstrukcję)
W zależności od cech, które bierze się pod uwagę, można wyróżnić kilka różnych podziałów zespołów prądotwórczych. Za pierwszy z nich można uznać sposób pracy, a zatem zastosowanie agregatów, dzieląc je na takie, które zbudowano z przeznaczeniem do pracy ciągłej lub do zasilania awaryjnego. Drugą istotną kwestią jest przystosowanie agregatu do transportu. Pod tym względem możemy wyróżnić dwa typy: przenośne (przewoźne) oraz stacjonarne.
Przenośne i przewoźne. Agregaty prądotwórcze przenośne zwykle umieszczane są na ramach ułatwiających ich przemieszczenie. Najczęściej napędzane są one silnikami benzynowymi, chociaż zdarzają się także wykonania z silnikiem wysokoprężnym. Z reguły moce tego typu agregatów nie sięgają 25 kVA. Obudowane agregaty prądotwórcze, które umieszczane są na specjalnie w tym celu zaprojektowanych podwoziach homologowanych, stanowią grupę agregatów przewoźnych. Po uprzednim zarejestrowaniu takiego agregatu (jak każdej innej przyczepy) może być on ciągnięty przez samochody ciężarowe. W zależności od masy agregatu stosuje się podwozia jedno- lub dwuosiowe.
Stacjonarne. Wykonuje się je w oparciu o silniki zarówno benzynowe, jak i wysokoprężne. Są to zespoły o dużo większych mocach, potrafiących osiągać wartości od kilku kVA do kilku MVA. Producenci oferują agregaty stacjonarne obudowane lub otwarte. Agregaty prądotwórcze obudowane można umieszczać na zewnątrz, ponieważ mają wystarczająco wysoką klasę ochronności, aby pracować w różnych warunkach atmosferycznych. Specjalne materiały wygłuszające używane do produkcji obudowy, a także tłumiki montowane wewnątrz takiego zespołu, ułatwiają pracownikom wykonywanie swoich obowiązków w jego bliskiej okolicy. Agregaty takie wyposaża się w szereg gniazd oraz listwę zaciskową umożliwiającą odbiór pełnej mocy. Niezmiernie istotną kwestią w przypadku zespołów prądotwórczych zabudowanych jest zapewnienie prawidłowej cyrkulacji powietrza chłodzącego. W tym celu producenci opracowali różnorodne rozwiązania. Przykładowo firma GENPOWER oferuje technologię, w której główną ideą jest pobieranie świeżego powietrza z boku agregatu, a wyrzucanie ciepłego za pomocą wentylatora przez chłodnicę w górnej części obudowy. Stosuje się także rozliczne metody mające na celu uniemożliwienie zanieczyszczenia miejsca pracy w okolicy agregatu. Obok tych zespołów prądotwórczych oferowane są również wspomniane już agregaty stacjonarne niezabudowane, które w przeciwieństwie do obudowanych nie mogą być umieszczane na powietrzu. Tłumaczy to między innymi niewystarczający stopień ochrony prądnicy (zwykle IP21 albo IP23). Jako kolejny powód należy wymienić nadmierną emisję hałasu (agregaty niezabudowane przekraczają określone w normach unijnych granice). Pozostaje więc tylko zabudowa zespołów prądotwórczych w specjalnie do tego przystosowanych pomieszczeniach (agregatorniach). Praca w ich otoczeniu może odbywać się tylko w odpowiednio dobranym sprzęcie ochronnym. W zależności od rodzaju oraz mocy agregatów nieobudowanych stosuje się chłodzenie cieczą lub powietrzem. Szczególną uwagę należy poświęcić tematyce wentylacji agregatorni. Niezbędne jest zainstalowanie czerpni, wyrzutni i kanałów wentylacyjnych, które będą regulowały temperaturę powietrza wewnątrz pomieszczenia. Jeśli agregat prądotwórczy wyposażony jest w rozruch automatyczny, nie wolno zapominać o montażu odpowiedniego osprzętu, który samoczynnie umożliwi dopływ świeżego powietrza. Istotnym problemem jest także odprowadzenie spalin z agregatorni optymalnie wykonanym systemem rur wydechowych.
Dobór mocy agregatu prądotwórczego
Niezmiernie istotnym problemem jest poprawne określenie mocy agregatu. W celu dokonania właściwego wyboru należy po pierwsze sprecyzować wartość mocy czynnej zapotrzebowanej przez odbiory, które mają być docelowo zasilane z zespołu prądotwórczego. Powinno się uściślić liczbę odbiorników oraz podzielić je na dwie grupy: mające charakter rezystancyjny (grzałki, żarówki) i indukcyjny (w przemyśle będzie to zdecydowana większość: silniki elektryczne, transformatory, elektronarzędzia). Po odczytaniu z tabliczek znamionowych mocy poszczególnych urządzeń przystępuje się do ustalenia rodzaju ich pracy (ciągła bądź okresowa). Kolejnym etapem jest zsumowanie wszystkich obliczonych mocy odbiorników. Otrzymuje się w ten sposób moc użyteczną agregatu prądotwórczego. Należy pamiętać o uwzględnieniu jego współczynnika mocy (cosφ), bowiem moc wyrażona w kVA jest mocą pozorną, a moc użyteczną (w kW) uzyskuje się poprzez pomnożenie mocy pozornej przez wyżej wymieniony współczynnik (zazwyczaj przyjmujący wartość około 0,8). W przypadku odbiorników o charakterze rezystancyjnym wystarczy przyjąć teoretyczną moc obciążeniową agregatu zaledwie 10–20% większą od mocy wyznaczonej w przytoczony powyżej sposób. Nie wolno jednak zapominać, że dla odbiorów indukcyjnych nie można tak postąpić, gdyż dla takich urządzeń moc zespołu wytwórczego powinna być dwa lub trzy razy większa od mocy teoretycznej. Co więcej, dla odbiorników uruchamianych często pod obciążeniem (sprężarki, pompy) zaleca się dobranie mocy nawet od sześciu do dziewięciu razy większej.
Układy zasilania awaryjnego i współpraca z siecią elektroenergetyczną.
Zasilanie awaryjne odbiorów z agregatu prądotwórczego może być zrealizowane w kilku układach:
- układ zasilania awaryjnego z wydzielonymi obwodami – agregat prądotwórczy w przypadku awarii podstawowego źródła zasilania dostarcza energię elektryczną tylko do wybranych, najważniejszych urządzeń,
- układ zasilania awaryjnego obejmującego wszystkie odbiorniki – w razie problemów z dostarczeniem energii z sieci przemysłowej zapotrzebowanie na moc całego zakładu pokrywa agregat,
- układ zasilania awaryjnego z dwoma zespołami wytwórczymi, obejmującymi osobne sekcje Rozdzielnicy Głównej,
- układ zasilania awaryjnego z kilkoma agregatami prądotwórczymi przeznaczonymi do pracy równoległej – rozwiązanie stosowane w przypadku zakładów o dużych mocach. Odpowiedni układ sterowania kontroluje liczbę działających agregatów, w zależności od zapotrzebowania na moc.
Współpraca agregatów prądotwórczych z siecią przemysłową realizowana jest zazwyczaj na jeden z dwóch sposobów: poprzez ręczny przełącznik sieć/agregat bądź za pomocą układu SZR (Samoczynne Załączenie Rezerwy). Start ręczny jest najtańszym i najłatwiejszym rozwiązaniem wykorzystywanym do realizacji współdziałania zespołów prądotwórczych i sieci przemysłowej. W tej metodzie do uruchomienia agregatu niezbędna jest ingerencja człowieka. Podejście tego typu stosuje się w miejscach, gdzie nie istnieje konieczność automatycznego załączenia zasilania awaryjnego. Znacznie częściej w zakładach przemysłowych wykorzystuje się układ SZR do rozpoczęcia pracy agregatu prądotwórczego. Umożliwia ona jego uruchamianie bez udziału człowieka w razie wystąpienia spadków napięć czy też zaniku zasilania. Sygnał startu inicjuje pracę zespołu prądotwórczego. Po osiągnięciu przez agregat odpowiednich parametrów układ SZR podaje napięcie na zaciski przekaźników i zasilanie zostaje przełączone z sieci zawodowej na agregat prądotwórczy. Parametry sieci przemysłowej są badane przez automatykę agregatu, która w momencie powrotu sieci do normalnych warunków pracy, po odczekaniu kilku sekund, przywraca zasilanie podstawowe. Po niedługim czasie agregat wychładza się i wyłącza.
Co na rynku?
Na polskim rynku istnieje wiele firm, których działalność wiąże się z zapewnianiem zasilania awaryjnego. Przedsiębiorstwa takie jak Zakład Produkcyjno-Handlowy Elmeco proponują klientom nie tylko zakup, ale także dobór oraz instalację agregatów. Niejednokrotnie istnieje możliwość skorzystania z obszernej gamy usług, np.: wynajmu, montażu czy serwisu. W ofercie większości firm z tej branży można znaleźć zazwyczaj nie tylko same agregaty, ale również szereg innych specjalistycznych urządzeń. Firmy, takie jak: Delta Power, Genpower czy Comex, dostarczają – obok zespołów prądotwórczych – również zasilacze oraz oprogramowanie UPS. Dosyć bogatą ofertę można znaleźć na stronie internetowej firmy Agregaty Polska (www.agregatypolska.pl). Zakład dostarcza – obok kompletnych zespołów prądotwórczych – również wybrane przez klienta elementy (zbiorniki paliwa, części wentylacji, podwozia etc.). PEX-POOL PLUS (www.generatory.pl) dostarcza zespoły prądotwórcze zarówno dużych, jak i małych mocy. Większość firm daje swoim klientom możliwość wyboru agregatu w wielu wariantach wykonania, z różnymi silnikami, zabudową, sposobem rozruchu etc. Do najczęściej eksploatowanych silników w zespołach wytwórczych większych mocy należą: Iveco, John Deere oraz Volvo. Często spotyka się także wykonania z silnikami Perkinsa, Deutza czy Cumminsa.
Inwestowanie w agregat prądotwórczy powinno być zawsze decyzją przemyślaną i zatwierdzoną przez specjalistów. Opinia eksperta niejednokrotnie może się okazać niezmiernie pomocna przy próbach doboru właściwego agregatu prądotwórczego do naszych potrzeb. Jako że na rynku polskim istnieje wiele firm zajmujących się sprzedażą oraz usługami związanymi z zespołami prądotwórczymi, potencjalny nabywca agregatu nie powinien mieć problemu z podjęciem właściwej decyzji.
inż. Damian Burdzanowski
Konsultacja: inż. Tadeusz Januszewski, ELMECO
Autor: Damian Burdzanowski
