Na especificação de projeto do sistema de alimentação e distribuição de energia de um grupo gerador a diesel, deve-se adicionar uma fonte de alimentação de emergência para cargas críticas, sendo este um requisito obrigatório para a configuração de energia de emergência. Além disso, considerando fatores econômicos, políticos e outros, a configuração de uma fonte de alimentação de reserva visa evitar a perda de dados causada por falhas no fornecimento de energia ou o impacto negativo na imagem política. Diante desse cenário, grupos geradores a diesel são utilizados em muitos projetos como fonte de alimentação de emergência. A seguir, apresentamos uma breve introdução ao projeto de geradores a diesel.
1. Projeto mecânico avançado
Utilizando CAD (projeto auxiliado por computador), CAE (engenharia auxiliada por computador), CAM (fabricação auxiliada por computador) e outros meios avançados para o projeto mecânico, e combinando-os com métodos experimentais avançados, desenvolve-se um esquema de calibração abrangente. Partindo dos detalhes do projeto, os componentes mecânicos do grupo gerador a diesel são constantemente otimizados para aprimorar ainda mais a estabilidade do conjunto.
2. Opções de capacidade do gerador a diesel
Geralmente, na fase de projeto preliminar ou de planejamento, não temos como conhecer a situação específica da carga. Nesse momento, a capacidade do grupo gerador a diesel é de 10% da capacidade total do transformador de distribuição, enquanto nas especificações e medidas técnicas, considera-se 20%. Na fase de projeto para a construção, ao determinar a capacidade do grupo gerador a diesel necessário, devemos primeiro definir o tipo de carga e a utilização do gerador, ou seja, se ele será usado como carga de reserva ou como carga normal em caso de interrupção do fornecimento de energia da rede. Carga de reserva refere-se à carga do grupo gerador a diesel em caso de falha no fornecimento de energia, devido aos requisitos de proteção contra incêndio e garantia de fornecimento de energia. Após ponderar as vantagens e desvantagens, define-se a carga de fornecimento de energia, considerando a confiabilidade do fornecimento, a economia e outros fatores. A capacidade do grupo gerador a diesel só pode ser determinada após a definição da carga de fornecimento de energia do projeto.
3. Projeto do sistema de alimentação e distribuição de energia do grupo gerador
De acordo com o número de grupos geradores a diesel, a natureza da carga, a função e os requisitos de fornecimento de energia, existem diversos tipos de sistemas de alimentação de energia que utilizam grupos geradores a diesel como fonte de energia de reserva. Atualmente, os sistemas de alimentação de energia mais comuns em aplicações práticas incluem: o grupo gerador alimentando diretamente a carga comum; múltiplos grupos geradores em paralelo alimentando a carga comum; uma única unidade utilizada como fonte de energia de reserva e a rede elétrica para alimentar a carga; múltiplas unidades e múltiplas chaves de transferência alimentando a carga individualmente; como sistema de distribuição de média e alta tensão com gerador simples em alimentação comum; sistemas de média e alta tensão com múltiplos geradores e a rede elétrica alimentada por barramento ou carga em paralelo; um gerador de baixa tensão utilizando um transformador elevador para alimentar um sistema de distribuição de baixa ou média tensão. O modo de alimentação deve ser determinado de acordo com as condições de fornecimento de energia da rede local e a situação real de utilização da carga. O modo de alimentação específico deve ser determinado com base na disponibilidade e no consumo de energia da rede elétrica local. Entre as opções disponíveis, unidades individuais como fonte de alimentação de reserva e a rede elétrica principal alimentando a carga, respectivamente, são comumente utilizadas em muitos projetos de sistemas de distribuição e fornecimento de energia de baixa tensão. Quando a capacidade do grupo gerador a diesel é grande, geralmente não inferior a 8 kW, recomenda-se a instalação de dois grupos geradores a diesel da mesma capacidade. Eles podem, separadamente, suportar parte da carga ou fornecer energia a todas as cargas em paralelo. Ao mesmo tempo, dois geradores a diesel também podem ser configurados para backup mútuo. Quando um deles falha ou necessita de manutenção regular, o outro pode ser utilizado como fonte de alimentação de reserva e fornecer energia a alguma carga que exija prioridade ou garantia obrigatória. Em geral, não é permitido que grupos geradores a diesel operem lado a lado com a rede elétrica. A principal consideração é que, se um grupo gerador a diesel falhar, isso pode afetar a rede elétrica e ampliar a área de impacto da falha. Portanto, grupos geradores a diesel e a rede elétrica são frequentemente interligados para evitar que operem lado a lado.
O modo de partida e os requisitos do grupo gerador a diesel devem ser determinados de acordo com a natureza da carga e o esquema de alimentação de energia. O painel de controle da unidade geralmente é fornecido pelo fabricante. Como o grupo gerador a diesel normalmente é acionado pela rede elétrica, é necessário o fornecimento de energia da rede para o carregador, a bateria e outros equipamentos de partida. A sala do grupo gerador também precisa ser equipada com alimentação da rede elétrica. Quando o grupo gerador a diesel é usado como reserva de emergência, em caso de falha na rede elétrica, o sistema de controle de conversão da rede para o grupo gerador a diesel envia um sinal para iniciar o grupo gerador. Quando a rede é restabelecida, o sistema de controle envia um sinal, o grupo gerador a diesel é desligado e o fornecimento de energia da rede é restabelecido. O sistema de controle de conversão da rede para a geração a diesel utiliza um controlador lógico programável (CLP) ou uma unidade de controle integrada, que geralmente requer proteção contra sobrecarga e curto-circuito, entre outras funções de proteção. Quando a capacidade do grupo gerador a diesel for insuficiente, a carga secundária pode ser descarregada. Quando a rede elétrica retornar ao normal, a carga descarregada pode ser reativada.
4. Seleção do local para a sala do gerador a diesel
A sala do gerador a diesel geralmente é instalada próxima à carga de energia para evitar o aumento do investimento em cabos causado por linhas muito longas e garantir a qualidade da tensão de alimentação. A seleção da localização da sala do gerador a diesel também deve considerar diversos fatores durante a operação do grupo gerador. Por um lado, é preciso garantir o ambiente operacional da própria unidade, ou seja, ventilação, exaustão e dissipação de fumaça. Neste caso, consideraremos apenas a queima de diesel, já que a maioria dos projetos no mercado atualmente utiliza diesel como combustível, e o fornecimento e armazenamento de combustível também são fatores a serem considerados no projeto da sala. Durante a operação do grupo gerador a diesel, a combustão produz muita fumaça, e o próprio grupo gerador gera gases e calor, o que não só é desfavorável à operação do gerador, como também causa poluição ambiental no local da atividade. Portanto, ao selecionar a localização da sala do motor a diesel, a exaustão de fumaça, gases e calor deve ser direcionada para longe das entradas e saídas internas e de pessoal, a fim de atrair ar fresco e criar um ambiente com boa dissipação de calor e ventilação. Por outro lado, o grupo gerador a diesel vibra e produz ruído durante a operação, o que exige que a seleção do local da sala de máquinas leve em consideração o impacto da vibração e do ruído no meio ambiente, e que sejam tomadas medidas adequadas para reduzi-los quando necessário. Considerando os fatores acima, se as condições gerais permitirem, a sala de máquinas pode ser localizada ao ar livre, próxima ao projeto, e longe das entradas, saídas e áreas de grande circulação. Quando as condições não permitirem, muitos projetos também são localizados no subsolo. Através de ventilação, exaustão, controle de fumaça e medidas de redução de vibração e ruído, a sala de máquinas também opera de forma eficiente, alcançando bons benefícios econômicos.
5. Projeto de otimização de base para geração de energia a diesel
A base do grupo gerador a diesel é o componente chave do mesmo, e seu nível de projeto e precisão de usinagem afetam diretamente o desempenho, a vibração, o ruído, a confiabilidade e a vida útil da unidade. O nível de processamento da base do grupo gerador a diesel garante a coaxialidade entre o motor e o gerador. No entanto, a influência da deformação da base na coaxialidade durante a operação e o içamento da unidade precisa ser verificada do ponto de vista do projeto da base. Com base na garantia da qualidade do material da base, um modelo de cálculo para verificação da base foi estabelecido combinando dados experimentais de medição, e a distribuição de tensão das partes principais da base em diferentes estados foi analisada por meio de contagem de limites de perturbação. A partir da simulação por elementos finitos, a estrutura da base foi otimizada, e cada melhoria torna a base mais sólida e confiável. Outro aspecto do projeto de otimização da base é o projeto do sistema de redução de vibração da unidade. A redução de vibração da unidade influencia o ruído dentro e fora da sala de máquinas: o desempenho da unidade na redução de vibração está diretamente relacionado à carga dinâmica da fundação da unidade e à intensidade da vibração dos componentes. A unidade apresenta excelente efeito de redução de vibração, o que contribui para a redução do ruído e prolonga a vida útil do equipamento.
Data da publicação: 30/11/2022