Расход топлива дизельного генератора: как посчитать и таблица по нагрузкам

Как считать часовой расход по удельному расходу

Часовой расход топлива считают от удельного расхода двигателя. Формула:

B = g × P / (1000 × ρ)

• B - часовой расход топлива, л/ч;
• g - удельный расход двигателя, г/(кВт·ч), берётся из паспорта двигателя;
• P - мощность на валу двигателя, кВт;
• ρ - плотность топлива, кг/л.

Плотность берите из паспорта на партию топлива. Cummins в спецификации серии L8.9 считает расход для дизельного топлива с относительной плотностью 0,85 и указывает допуск на расход +5 %.

Пример расчёта. Двигатель Baudouin 12M26G1100/5 в карточке ГК ТСС имеет номинал 889 кВт при 1500 об/мин и удельный расход 196 г/(кВт·ч). Подставляем: 196 × 889 / (1000 × 0,85) = 205 л/ч. Это расход на валу при полной нагрузке. Пример остаётся примером: для своей установки считайте по её паспорту.

Удельный расход в паспорте привязан к мощности на валу. На клеммах генератора расход на каждый киловатт-час выше: часть мощности уходит на потери в альтернаторе и на привод вентилятора. Поэтому для проекта и для сметы на топливо берите строку «расход при X % нагрузки» из паспорта самой установки, а формулу используйте как проверку порядка величины.

Какой удельный расход указывают производители?

Ниже диапазон по паспортам производителей - карточки двигателей на сайте ГК ТСС, все режимы 1500 об/мин.

Получается вилка 196-227 г/(кВт·ч) по семи конкретным двигателям. Нормой расхода эту вилку считать нельзя: это паспортные цифры семи конкретных моделей, у каждой своя. Марки двигателей по моделям удобно смотреть на страницах каталога ГК ТСС.

Расход топлива ДГУ 30-1000 кВт: таблица по нагрузкам

Данные из паспортов моделей каталога: серия ТСС Проф, двигатели Weichai и Yuchai, 400 В, 50 Гц.

Для сравнения возьмём Mitsudiesel MD АД-100С-Т400-1РМ29 на двигателе MD Diesel MDK 110 4LT. При той же мощности 100 кВт он расходует 13,7 л/ч на половине нагрузки, 19,4 л/ч на 75 % и 25 л/ч на полной. Разброс между моделями одного номинала доходит до 19 %, поэтому цифру нужно брать по конкретной модели, а не по мощности.

Почему на малой нагрузке расход на кВт·ч выше?

Паспорта ДГУ обычно дают три точки: 50, 75 и 100 %. Строки на 25 % в них нет. Её можно увидеть в листах самих двигателей. Два листа Cummins на 1500 об/мин в режиме Prime Power:

Литры на кВт·ч в последней колонке посчитаны делением паспортного расхода на паспортную мощность в той же строке. У KTA38-G3 на четверти нагрузки каждый киловатт-час стоит на 9 % дороже, чем на полной. У QSK50-G4 разница доходит до 18 %.

Причина простая: механические потери, привод вентилятора и теплоотдача почти не падают вместе с нагрузкой. Полезной работы меньше, а потери те же. Ниже 30 % номинала к перерасходу добавляется износ. ГК ТСС в справке по выбору электростанции пишет, что при работе дольше 5 минут с нагрузкой менее 30 % номинала или без нагрузки идёт ускоренное нагарообразование в цилиндрах, и выжечь нагар потом удаётся не всегда.

Как посчитать автономность и объём топлива на смену

1. Снимите фактическую нагрузку по щиту или по контроллеру ДГУ за характерные сутки. Нужны средняя мощность и пики.
2. Найдите долю нагрузки от номинала установки и возьмите из паспорта ближайшую строку расхода. Между точками 50, 75 и 100 % интерполируйте линейно.
3. Посчитайте автономность: T = V бака / B. Для АД-500С-Т400-1РМ26 это 1200 л / 104,4 л/ч = 11,5 ч на 75 % нагрузки. Паспорт той же модели даёт ровно 11,5 ч.
4. Умножьте часовой расход на планируемую наработку. Сутки работы на 75 % для 500 кВт - это около 2506 л, то есть две полных заправки бака плюс запас.
5. Добавьте допуск производителя на расход и запас на холодный пуск, прогрев и прокачку системы. Cummins в спецификации указывает допуск +5 %.
6. Проверьте, хватает ли штатного бака. Если нет, расходную ёмкость, топливопроводы и схему подпитки считают в проекте; монтаж и ввод в работу выполняет аттестованный персонал по пожарным требованиям объекта.

Для длинных автономий чаще берут исполнение с увеличенным баком, например ДГУ 500 кВт в контейнере.

Что ещё меняет расход на объекте?

Режим работы. Cummins в разъяснении по ISO 8528 привязывает рейтинги ESP и PRP к среднему коэффициенту загрузки 70 %. Формулировки внутри этого документа расходятся: в одном месте 70 % названы требуемым средним коэффициентом загрузки, в другом - минимальным. Поэтому допустимый средний коэффициент загрузки сверяйте по паспорту своей установки.

Коэффициент мощности. Паспортные мощность и расход заданы при коэффициенте мощности 0,8: эта строка стоит и в спецификации Cummins, и в карточках ТСС и Mitsudiesel. Сверьте cos φ своей нагрузки с паспортным.

Условия на площадке. Листы двигателей задают предельную температуру окружающего воздуха: у KTA38-G3 это 50 °C на частоте 50 Гц. Режим за границами паспортных условий паспортными строками расхода не описан.

Состояние установки. Фактический расход сверяйте с паспортной строкой по журналу наработки и заправкам. Расхождение - повод на диагностику и регламентное техническое обслуживание по моточасам.

Частые ошибки в расчёте расхода топлива

• Считают по номиналу, а не по фактической нагрузке. Для резервной ДГУ, которая месяцами стоит и работает только на пробных пусках, годовой расход определяет регламент испытаний.
• Берут удельный расход двигателя и забывают, что он задан на валу. Расход установки на клеммах всегда выше расхода двигателя на валу.
• Переносят цифру с одной модели той же мощности на другую. Вилка между моделями на 100 кВт в таблице выше составляет 25 и 29,8 л/ч при полной нагрузке.
• Планируют длительную работу на нагрузке ниже 30 % номинала. Это нагар, падение характеристик и риск ремонта вместо экономии.
• Берут паспортную строку автономности без проверки. У АД-500С-Т400-1РМ26 расчёт сходится, а у АД-50С-Т400-1РМ7 паспортные 10,9 ч отвечают расходу 13,7 л/ч, то есть полной нагрузке, не 75 %. Пересчитайте строку сами.
• Не закладывают допуск на расход и расход на прогрев. Cummins даёт на расход допуск +5 %, и этот запас в смете нужен.
• Игнорируют состояние установки. Устойчивый перерасход при той же нагрузке - повод на диагностику и ремонт ДГУ, а не на новую смету топлива.

Чек-лист перед заказом топлива на объект

1. Замерьте среднюю и максимальную нагрузку за сутки, а не берите её из опросного листа.
2. Выпишите из паспорта модели расход при 50, 75 и 100 % и объём бака.
3. Посчитайте часовой расход для своей доли нагрузки и добавьте допуск +5 %.
4. Проверьте автономность по формуле T = V / B и сравните с паспортной строкой.
5. Убедитесь, что средняя загрузка укладывается в диапазон 30-100 % номинала.
6. Посчитайте объём на смену, сутки и месяц с учётом графика пробных пусков.
7. Определите схему хранения и подпитки топлива, согласуйте её с пожарными требованиями объекта и закрепите работы за аттестованным персоналом.
8. Зафиксируйте в журнале наработку и фактические заправки: расхождение с паспортом повод для диагностики.

Инженеры «Трифазы» подбирают ДГУ под замеренные нагрузки, монтируют с АВР своими бригадами и обслуживают установки по моточасам.