En el diseño del sistema de suministro y distribución de energía de un grupo electrógeno diésel, se debe incluir un sistema de alimentación de emergencia para cargas importantes, requisito indispensable para su configuración. Además, considerando factores económicos, políticos y de otra índole, se establece un sistema de alimentación de reserva para prevenir la pérdida de datos causada por un corte de energía normal o un impacto negativo en la imagen política. Por ello, los grupos electrógenos diésel se utilizan en numerosos proyectos como fuente de alimentación de respaldo de emergencia. A continuación, se presenta una breve introducción al diseño de generadores diésel.
1. Diseño mecánico avanzado
Utilizando diseño asistido por computadora (CAD), ingeniería asistida por computadora (CAE), fabricación asistida por computadora (CAM) y otros medios avanzados para el diseño mecánico, y combinados con métodos experimentales avanzados para diseñar el esquema de calibración, los componentes mecánicos del grupo electrógeno diésel se optimizan constantemente, partiendo de los detalles del diseño, para mejorar aún más su estabilidad.
2. Elección de la capacidad del generador diésel
Generalmente, en la etapa de diseño preliminar o de esquema, no tenemos forma de conocer la situación de carga específica. En este momento, la capacidad del grupo electrógeno diésel es del 10 % de la capacidad total del transformador de distribución, mientras que en las especificaciones y medidas técnicas se considera el 20 %. En la etapa de diseño de planos de construcción, al determinar la capacidad del grupo electrógeno diésel requerido, primero debemos determinar el tipo de carga y el uso del generador diésel, es decir, si se utilizará como carga de reserva pura o como carga normal cuando se interrumpe el suministro eléctrico principal. La carga de reserva se refiere a la carga del grupo electrógeno diésel en espera debido a los requisitos de protección contra incendios y garantía de suministro eléctrico. Tras sopesar las ventajas y desventajas, se determina la carga de suministro eléctrico como un esquema razonable, considerando la fiabilidad del suministro eléctrico, la economía y otros factores. La capacidad de la unidad generadora de leña solo se puede determinar una vez que se haya determinado la carga de suministro eléctrico del proyecto.
3. Diseño del sistema de alimentación y distribución de energía del grupo electrógeno.
Según el número de grupos electrógenos diésel, la naturaleza de la carga, la función y los requisitos de suministro de energía, existen muchos tipos de sistemas de suministro de energía que utilizan grupos electrógenos diésel como fuente de alimentación de respaldo. Actualmente, los sistemas de suministro de energía típicos comúnmente utilizados en aplicaciones prácticas incluyen: el grupo electrógeno suministra energía directamente a la carga común; varios grupos electrógenos en paralelo suministran energía a la carga común; una sola unidad se utiliza como fuente de alimentación de reserva y suministro de energía municipal para el suministro de energía a la carga respectivamente; varias unidades y varios conmutadores de transferencia suministran energía a la carga respectivamente; como sistema de distribución de media y alta tensión, un generador simple en suministro de energía común; sistemas de media y alta tensión con múltiples generadores y suministros de energía municipales alimentados por barra colectora o carga en paralelo; un generador de baja tensión utiliza un transformador elevador para suministrar energía a un sistema de distribución de baja o media tensión. El modo de suministro de energía debe determinarse de acuerdo con las condiciones de suministro de energía de la red local y la situación real del uso de la carga. El modo de suministro de energía específico debe determinarse en función del suministro de energía y el uso de la carga de la red eléctrica local. Entre ellos, una sola unidad como fuente de alimentación de respaldo y suministro de energía municipal respectivamente, unidades múltiples y múltiples interruptores de transferencia son comúnmente utilizados en muchos proyectos de sistemas de suministro y distribución de energía de baja tensión. Cuando la capacidad del grupo electrógeno diésel es grande, generalmente no menor a 8 kW, se deben instalar dos grupos electrógenos diésel de la misma capacidad. Pueden soportar parte de la carga por separado o suministrar energía a todas las cargas en paralelo. Al mismo tiempo, dos generadores diésel también pueden configurarse para respaldo mutuo. Cuando uno falla o requiere mantenimiento regular, se puede usar el otro como fuente de energía de respaldo y suministrar energía a alguna carga que requiera prioridad o garantía obligatoria. Por lo general, no se permite que los grupos electrógenos diésel funcionen en paralelo con la red. La consideración principal es que si la unidad generadora de leña falla, puede afectar la red del mercado y ampliar la superficie de impacto de falla. Por lo tanto, a menudo se utiliza un enclavamiento entre la leña y la red eléctrica para evitar que ambas funcionen en paralelo.
El modo de arranque y los requisitos del grupo electrógeno diésel deben determinarse según la naturaleza de la carga y el esquema de suministro eléctrico. El fabricante suele proporcionar el armario de control de la unidad. Dado que el grupo electrógeno diésel normalmente se arranca mediante suministro eléctrico, se requiere suministro eléctrico municipal para el cargador, la batería y demás equipos de arranque. La sala del grupo electrógeno diésel también debe estar configurada con suministro eléctrico municipal. Cuando el grupo electrógeno diésel se utiliza como respaldo de emergencia, en caso de fallo del suministro eléctrico principal, el sistema de control de conversión del grupo electrógeno diésel envía una señal para arrancarlo. Cuando se restablece el suministro eléctrico principal, el sistema de control envía una señal, el grupo electrógeno diésel se apaga y se reanuda el suministro eléctrico principal. El sistema de control de conversión de las unidades generadoras de energía de la red eléctrica y de leña utiliza un PLC o una unidad de control integrada, que generalmente requiere protección contra sobrecargas y cortocircuitos, entre otras funciones de protección. Cuando la capacidad del grupo electrógeno diésel es insuficiente, se puede descargar la carga secundaria. Cuando se restablece el suministro eléctrico principal, se puede volver a conectar la carga descargada.
4. Selección del emplazamiento de la sala de generadores diésel
La sala del generador diésel se suele instalar en la zona de carga para evitar el aumento de la inversión en cableado debido a líneas demasiado largas y garantizar la calidad del suministro eléctrico. La selección de la ubicación de la sala del generador diésel también debe tener en cuenta muchos factores durante el funcionamiento del grupo electrógeno. Por un lado, se trata de garantizar el entorno operativo de la propia unidad, es decir, la ventilación, la extracción de humos y la evacuación de gases. En este caso, solo consideraremos la combustión de gasóleo, ya que la mayoría de los proyectos actuales utilizan este combustible, y el suministro y almacenamiento de combustible también son factores a considerar en la configuración de la sala. Durante el funcionamiento del grupo electrógeno diésel, debido a que la combustión del gasóleo produce mucho humo, el propio grupo electrógeno genera gases y calor, lo que no solo es perjudicial para su funcionamiento, sino que también causa contaminación ambiental en el lugar de la actividad. Por lo tanto, al seleccionar la ubicación de la sala del generador diésel, se debe evacuar el humo, los gases y el calor lejos de las entradas y salidas interiores y de personal para atraer aire fresco y crear un buen entorno de ventilación y disipación de calor. Por otro lado, el grupo electrógeno diésel vibrará y producirá ruido durante su funcionamiento, lo que exige que la selección del emplazamiento de la sala tenga en cuenta el impacto de la vibración y el ruido en el entorno, y que se tomen medidas razonables para reducirlos cuando sea necesario. Considerando estos factores, si las condiciones generales lo permiten, la sala de máquinas puede ubicarse al aire libre, cerca del proyecto y alejada de las entradas, salidas y zonas concurridas. Cuando las condiciones no lo permiten, muchos proyectos también se ubican en el subsuelo. Mediante la ventilación, la extracción de humos y las medidas de reducción de vibraciones y ruido, se logra un buen funcionamiento y se obtienen buenos beneficios económicos.
5. Diseño de optimización de la base de generación de energía diésel
La base del grupo electrógeno diésel es el componente clave del mismo, y su nivel de diseño y precisión de mecanizado afectan directamente al rendimiento, la vibración, el ruido, la fiabilidad y la vida útil de la unidad. El nivel de procesamiento de la base del grupo electrógeno diésel solo puede garantizar la coaxialidad del motor y el generador diésel. Sin embargo, es necesario verificar la influencia de la deformación de la base de la unidad en la coaxialidad durante el funcionamiento y el izado de la unidad desde el punto de vista del diseño de la base. Partiendo de la base de la garantía de la calidad del material de la unidad, se estableció un modelo de cálculo de verificación de la base de la unidad combinando los datos experimentales de medición, y se analizó la distribución de tensiones de las partes clave de la base de la unidad en diversas condiciones mediante la manipulación del número límite. Basándose en la simulación de elementos finitos, se optimizó la estructura de la base, y cada mejora hace que la base sea más sólida y fiable. Otro aspecto del diseño de optimización de la base es el diseño del sistema de reducción de vibraciones de la unidad. La reducción de vibraciones de la unidad afectará al ruido dentro y fuera de la sala de máquinas: el rendimiento de reducción de vibraciones de la unidad está directamente relacionado con la carga dinámica de la base de la unidad y la intensidad de vibración de sus componentes. La unidad presenta un excelente efecto de reducción de vibraciones, lo que contribuye a la reducción del ruido y prolonga su vida útil.
Fecha de publicación: 30 de noviembre de 2022