Kupując agregat prądotwórczy niewiele osób bierze pod uwagę że agregaty prądotwórcze pracujące w ekstremalnych warunkach pogodowych, wymagają specjalnej konfiguracji. Czy my w Polsce mamy do czynienia z ekstremalnie wymagającym klimatem??
Oj Tak i to zdecydowanie TAK. Dla agregatów prądotwórczych nasz klimat w Polsce jest wyjątkowo wymagający i wymaga specjalnego zabezpieczenia i konfiguracji agregatów aby działały poprawnie i bezproblemowo we wszystkich porach klimatycznych, bez względu na występującą w Polsce pogodę i zjawiska atmosferyczne.

Agregaty prądotwórcze w ekstremalnych warunkach klimatycznych – jak skonfigurować urządzenie, aby utrzymać optymalną wydajność

Surowe środowisko pracy potrafi realnie obniżyć parametry i sprawność agregatu. Skrajne temperatury, wysoka wilgotność, duże zapylenie czy zasolenie powietrza wpływają na rozruch, chłodzenie, układ paliwowy i elementy elektryczne. Źle dobrany i skonfigurowany agregat może być w danym klimacie, w danym środowisku całkowicie bezużyteczny. W jednym klimacie może się sprawdzić, w innym już zupełnie nie. Dobra wiadomość jest taka, że odpowiednia konfiguracja agregatu prądotwórczego do warunków klimatycznych pozwala utrzymać wysoką niezawodność i wydajność – niezależnie od tego, czy urządzenie pracuje w trybie rezerwowym (standby), czy ciągłym. Niestety w Polskim klimacie nie jest to takie łatwe, ponieważ mamy do czynienia z wieloma skrajnymi zjawiskami atmosferycznymi.

Derating agregatu – dlaczego moc spada w trudnych warunkach?

W energetyce i technice agregatowej stosuje się pojęcie deratingu – czyli obniżenia znamionowej zdolności pracy (najczęściej mocy i/lub możliwości ciągłego obciążenia) w zależności od warunków otoczenia. Gdy agregat pracuje w innym środowisku niż to, do którego został dobrany, konieczne jest zastosowanie modyfikacji i osprzętu dodatkowego, aby urządzenie zachowało stabilność i żywotność.

Dlatego jeszcze przed doborem modelu agregatu trzeba jasno określić warunki, w jakich agregat prądotwórczy będzie pracował.

4 kluczowe czynniki, które decydują o pracy agregatu w ekstremalnym klimacie

W analizie wykonalności pracy agregatu prądotwórczego w trudnym środowisku najczęściej bierze się pod uwagę cztery główne obszary:


1) Temperatura

Skrajne mrozy i upały wpływają na rozruch, lepkość oleju, chłodzenie i ryzyko uszkodzeń termicznych. Wszystkie te czynniki mogą doprowadzić do uszkodzenia mechanicznego silnika.



2) Wilgotność

Wysoka wilgotność przyspiesza korozję, sprzyja kondensacji w prądnicy i prowadzi do bardzo wielu problemów elektrycznych. Jest to bardzo degradacyjny czynnik.



3) Ciśnienie atmosferyczne

Zmiany ciśnienia (np. wysokość nad poziomem morza) wpływają na proces spalania i dostępność tlenu. Może to znacznie obniżyć moc maszyny, jak również prowadzić do uszkodzeń mechanicznych.



4) Jakość powietrza

To temat szerszy niż „czyste/brudne powietrze”. Liczy się m.in.:

  • stężenie tlenu,
  • cząstki zawieszone (pył),
  • zasolenie,
  • zanieczyszczenia chemiczne i abrazyjne.




Niestety w Polsce mamy do czynienia ze wszystkimi wyżej wymienionymi czynnikami, a co gorsza często występują one skumulowane, lub następująco w każdej następnej nadchodzącej porze roku.

Przykłady środowisk ekstremalnych:
- Temperatura otoczenia poniżej –10°C -  w Polsce Zimą to nic nienormalnego
- Temperatura otoczenia powyżej + 35°C - w Polsce Latem często się zdarza
- Wilgotność >70%, - w Polsce bardzo często i co gorsza często jeszcze w niskich temperaturach
- Duża ilość  pyłu (brudu) w powietrzu - w wielu aplikacjach, lokalizacjach pracy agregatu i to bardzo często

Co grozi agregatowi w skrajnie niskich temperaturach (< –10°C)?

Skrajnie zimny klimat to taki, w którym temperatura może zbliżać komponenty agregatu do poziomu zamarzania. W praktyce mogą pojawić się:

  • utrudniony rozruch z powodu zimnego powietrza,
  • kondensacja wilgoci na prądnicy i chłodnicy, a w konsekwencji oblodzenie,
  • przyspieszone rozładowywanie akumulatora,
  • zamarzanie płynów eksploatacyjnych (olej, woda/chłodziwo, diesel),
  • zatykanie, zamarzanie filtrów oleju lub paliwa,
  • zamarzanie całego układu paliwowego
  • naprężenia termiczne przy rozruchu (gwałtowne przejście z bardzo niskiej do wysokiej temperatury) i ryzyko uszkodzeń bloku silnika oraz obiegów,
  • większa podatność elementów ruchomych na uszkodzenia, także przez problem ze smarowaniem (zbyt gęsty olej / ryzyko „zastania” smaru).
Co grozi agregatowi w skrajnie wysokich temperaturach (> 40°C)?

W upałach problemem numer jeden jest spadek mocy wynikający ze zmiany gęstości powietrza i stężenia tlenu (O2) potrzebnego do spalania. Dodatkowo wysoka temperatura pogarsza skuteczność chłodzenia.

Klimat tropikalny i dżungla – wysoka temperatura + wilgotność

To szczególnie wymagające połączenie: wysokie temperatury i wilgotność często przekraczająca 70% mogą powodować spadek mocy rzędu kilku procent (a czasem więcej, zależnie od konfiguracji). Wilgoć przyspiesza też utlenianie elementów alternatora (m.in. uzwojeń), a łożyska bywają w takich warunkach szczególnie wrażliwe.

Klimat pustynny – skrajne różnice dzień/noc + pył

Na pustyni w dzień temperatury przekraczają 40°C, a nocą mogą spaść nawet w okolice 0°C. Problemy pojawiają się dwutorowo:

  • w dzień: spadek mocy przez zmianę gęstości powietrza, przeciążenie układu chłodzenia, wzrost temperatury bloku silnika,
  • w nocy: gorszy rozruch, szybsze rozładowywanie akumulatora, naprężenia termiczne.
Dodatkowe czynniki środowiskowe, które skracają żywotność agregatu

Nawet jeśli temperatura i wilgotność są „w normie”, agregat może cierpieć przez:

Pył i kurz

  • zapychanie układu dolotowego,
  • ograniczenie przepływu powietrza przez chłodnicę (gorsze chłodzenie),
  • ryzyko dla elektroniki i elementów sterowania,
  • obciążenie alternatora.

Zasolenie

  • przyspieszona korozja elementów metalowych,
  • szczególna wrażliwość alternatora i obudowy.
Zanieczyszczenia chemiczne i abrazyjne
  • w zależności od składu mogą niszczyć elektronikę, alternator, prądnicę, obudowę, wentylację i inne komponenty.

Jak dobrać konfigurację agregatu do miejsca pracy?

Producenci agregatów stosują rozwiązania ograniczające opisane ryzyka. Poniżej znajdziesz praktyczną listę konfiguracji w zależności od klimatu.

Konfiguracja agregatu na ekstremalny mróz (< –10°C)

Zabezpieczenia temperaturowe

  • Ogrzewanie płynu chłodzącego silnika
    • z pompą obiegową
    • lub grawitacyjnie bez pompy
  • Ogrzewanie oleju
    • z pompą (system zintegrowany z ogrzewaniem płynu chłodzącego)
    • maty grzewcze miski olejowej lub grzałki zanurzeniowe
    • maty grzewcze filtra - filtrów oleju
  • Ogrzewanie paliwa
    • podgrzewany zbiornik paliwa
    • podgrzewanie na przewodzie/wężu paliwowym ssącym i powrotnym
    • maty grzewcze na filtrze - filtrach paliwa
    • podgrzewanie pompy paliwowej
  • System ogrzewania z palnikiem diesla (gdy brak zasilania pomocniczego)
  • Ogrzewanie wlotu powietrza
  • Ogrzewanie komory agregatu
  • Ogrzewanie panelu sterowania (np. grzany wyświetlacz)

Zabezpieczenia przed śniegiem i lodem

  • Osłony śniegowe (Snow-Hood)
  • Filtr alternatora - prądnicy
  • Żaluzje sterowane silnikiem lub różnicą ciśnień
Praca na dużych wysokościach
  • Silnik turbodoładowany (dla mniejszych mocy w zależności od modelu; przy większych jest to często standard)
  • Odpowiednie przewymiarowanie agregatu
Konfiguracja agregatu na ekstremalne upały (> 40°C)

Zabezpieczenia temperaturowe

  • Chłodnice przystosowane do 50°C temperatury otoczenia
    • wersja otwarta (Open Skid)
    • wersja w obudowie/kontenerze
  • Chłodzenie obiegu powrotu paliwa
  • Specjalne silniki do pracy powyżej 40°C (dotyczy wybranych agregatów gazowych)

Ochrona przed wilgocią i kondensacją

  • Specjalny lakier/impregnacja prądnicy
  • Grzałka antykondensacyjna prądnicy
  • Grzałki antykondensacyjne w panelach sterowania
  • Specjalne systemy malarskie
    • C5I-M (dla kontenerów)
    • podkład bogaty w cynk (dla obudów)
Ochrona przed piaskiem i pyłem
  • Pułapki piaskowe na wlotach powietrza
  • Żaluzje/łopatki otwierane silnikowo lub ciśnieniem powietrza
  • Filtr alternatora
  • Filtr cyklonowy na silniku

Przykładowy częsty problem w Polskich warunkach pogodowych

Połowa Lutego, temperatura zewnętrzna -7°C, zaczyna szybka się odwilż i zwiększa się wilgotność. Zobaczcie co dzieje się na prawidłowo obciążonym agregacie, który pracuje z obciążeniem 70% P.R.P.
Agregat o mocy 100 kVA pracujący z obciążeniem 55 kW.
Temperatura otoczenia -7°C .
W środku obudowy w wyniku wysokich przepływów powietrza temperatura filtra paliwa - 25°C 
Trzy zdjęcia.
1 - Temperatura zewnętrzna.
2 - Problem - temperatura filtra paliwa.
3 - Najprostsze rozwiązanie problemu. Odizolowanie filtra paliwa i układu paliwowego od strumienia lodowatego powietrza.




Jest to typowy przykład co się dzieje z silnikiem, z agregatem w takich warunkach pogodowych. Wiele osób zarzuci brak profesjonalizmu i tak dalej i tak dalej, ale jest to sytuacja awaryjna, gdzie trzeba coś zrobić żeby działało i na tym prostym ale jednak życiowym przykładzie pokazujemy w czym jest sedno problemu niskiej temperatury. Jak trudne w Polsce są warunki pogodowe dla agregatów prądotwórczych pracujących w naszych Polskich bardzo surowych warunkach atmosferycznych.

Dlatego pamiętaj !!

Dobrze dobrana konfiguracja agregatu i wykonanie wstępnej analizy klimatu w lokalizacji instalacji i pracy agregatu prądotwórczego -  (temperatura, wilgotność, ciśnienie, zanieczyszczenia) pozwalają:

  • wydłużyć żywotność urządzenia,
  • utrzymać stabilną wydajność i parametry pracy agregatu,
  • pozwalają na w miarę bezawaryjną pracę,
  • pozwalają ograniczyć awarie rozruchu i problemy z chłodzeniem, z grzaniem,
  • pozwalają zmniejszyć zakres i częstotliwość obsługi serwisowej dzięki odpowiednim, wcześniej zamontowanym akcesoriom.
Podsumowanie

W polskich realiach agregat prądotwórczy trzeba traktować nie jak „urządzenie z katalogu”, tylko jak system do pracy w klimacie przejściowym, gdzie w krótkim czasie potrafią się nałożyć: mróz, odwilż, wysoka wilgotność, pył i gwałtowne wahania temperatur. To właśnie ta zmienność (a nie sama „średnia roczna”) jest dla agregatu najbardziej zabójcza: pogarsza rozruch, nasila kondensację i korozję, wpływa na układ paliwowy oraz elektrykę – i w praktyce może wywołać „awarię gotowości” wtedy, kiedy agregat ma ratować obiekt.

Dlatego poprawna instalacja w Polsce powinna zaczynać się od krótkiej analizy lokalnych warunków pracy (temperatura, wilgotność, zanieczyszczenia, ekspozycja na wiatr/śnieg), a kończyć na konkretnej konfiguracji osprzętu: ogrzewanie płynu i oleju, podgrzewanie/ochrona paliwa i filtrów, grzałki anty kondensacyjne prądnicy i sterowania, rozwiązania przeciwśniegowe/anty lodowe, filtracja i ochrona antykorozyjna. Przykład z przełomu zimy (mróz + odwilż) dobrze pokazuje, że nawet przy sensownym obciążeniu problemem bywa nie „silnik”, tylko lokalnie wychłodzony element układu paliwowego – i tu wygrywa nie moc agregatu, tylko właściwe przygotowanie instalacji.

W skrócie: w Polsce niezawodność agregatu kupuje się na etapie projektu i montażu (dobór + akcesoria + sposób posadowienia i prowadzenia powietrza), a nie dopiero w serwisie po pierwszych nieudanych startach. A że u nas zdarzają się zarówno epizody silnego mrozu, jak i upałów powyżej 35°C, margines bezpieczeństwa w doborze i konfiguracji zwykle szybko się zwraca.

Zapraszamy do współpracy