Máy phát điện công nghiệp là gì? Cấu tạo và quy tắc khi vận hành

Cơ điện Remen

Hầu hết toàn bộ các công trình như nhà máy, tòa nhà cao ốc, văn phòng đều trang bị máy phát điện hoặc UPS dự phòng, đặc biệt là máy phát điện bởi giá thành rẻ hơn. Hầu hết các máy phát điện cho nhà máy, trung tâm thương mại, cao ốc – văn phòng,…đều sử dụng loại máy phát điện động cơ nổ, vì sao ư? Đọc tiếp nội dung dưới đây nhé.

Máy phát điện Mitsubishi 480kVA. Model MGS0450B

Định nghĩa

Máy phát điện nói chung là thiết bị có tác dụng biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Sản phẩm này đóng một vai trò then chốt trong các thiết bị cung cấp điện, người ta sử dụng nó với ba chức năng chủ yếu là phát điện, chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp [1]

Tác dụng

Tác dụng chính của máy phát điện đó là ngăn ngừa và cung cấp điện khi mạng lưới điện gặp sự cố. Đối với những công trình lớn thì máy phát điện, ở đây là loại máy phát điện công nghiệp, nó là thiết bị cần phải có nếu muốn hoạt động ổn định, đảm bảo việc cung cấp điện là thường xuyên và liên tục. Bên cạnh đó, cần phải có đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn thường xuyên kiểm tra định kỳ và sửa chữa hay nâng cấp.

Đối với một đơn vị tổng thầu cơ điện như Remen, việc lựa chọn máy phát điện phù hợp với công trình là vô cùng quan trọng.

Cấu tạo.

Máy phát điện Cummins

Máy phát điện công nghiệp hiện nay hầu hết đều sử dụng động cơ nổ, hay còn gọi là máy phát điện động cơ nổ (gọi tắt là máy phát điện). Tùy thuộc vào mỗi hãng mà cấu tạo chi tiết bên trong sẽ khác nhau. Dưới đây là cấu tạo cơ bản của một chiếc máy phát điện công nghiệp bạn có thể tham khảo.

Động cơ

Là nguồn năng lượng cơ học đầu vào của thiết bị này. Thường thì kích thước của chính động cơ là tỷ lệ với sản lượng điện tối đa mà máy phát điện có thể cung cấp cho công trình. Một điều mà chủ đầu tư hay nhà cung cấp hoặc nhà thầu cơ điện thi công phải quan tâm đó là thông số chi tiết của động cơ và lịch trình bảo trì.

Hiện nay, máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu như: xăng, dầu diesel, propan (dạng lỏng hoặc khí) và khí thiên nhiên. Trong khi động cơ có công suất nhỏ thường là sử dụng xăng thì các động cơ dùng trong công nghiệp thường chạy bằng dầu diesel, propan lỏng, khí propan hoặc là khí tự nhiên, cũng có một vài thiết bị ngoại lệ chạy trên một nguồn dữ liệu kép, nhiên liệu diesel và khí đốt.

Đầu phát

Là tên gọi chung của một tập hợp các bộ phận tĩnh và các phần có thể di chuyển được. Những phần này làm việc với nhau để tạo nên chuyển động tương đối giữa từ trường và điện, từ đó tạo ra điện. Bao gồm.

Stato/phần cảm: Bộ phận này là tĩnh, gồm các dây dẫn điện quấn lại thành cuộn trên một lõi sắt.

Roto/phần ứng: bộ phận chuyển động để tạo ra một từ trường quay, được chia ra làm 3 loại như sau:

  • Nam châm vĩnh cửu: thường thấy trong các máy phát điện quy mô nhỏ.
  • Bộ kích thích: Dùng để kích thích bằng dòng điện một chiều nhỏ để thêm sinh lực cho chính Roto thông qua một tập hợp các vòng tiếp điện và chổi điện.

Sự di chuyển của Roto quanh Stato tạo nên sự khác biệt điện áp giữa các cuộn dây của stato, tạo nên dòng cảm ứng bên trong máy phát điện.

Vậy để đánh giá khả năng phát điện của một chiếc máy phát dựa vào đâu?

  • Vỏ kim loại hay vỏ nhựa: Theo kinh nghiệm từ Remen, vỏ được thiết kế bằng kim loại sẽ đảm bảo được độ bền của máy, trong khi đó, vỏ nhựa dễ bị biến dạng theo thời gian khiến cho các bộ phận chuyển động phát điện có thể bị lộ ra bên ngoài, làm tăng sự hao mòn và dễ gây nguy hiểm cho người sử dụng.
  • Ổ bi hay ổ kim: Ngày nay thì ổ bi được ưa chuộng hơn cả vì tuổi thọ được kéo dài hơn.
  • Có hay không có chổi điện: Với công nghệ ngày càng hiện đại, việc phát điện mà không sử dụng chổi điện khiến cho khối lượng công việc bảo trì giảm thiểu và tạo ra được năng lượng sạch hơn.

Hệ thống nhiên liệu

Thông thường, các bình nhiên liệu cho máy phát điện hiện nay đều đủ để máy hoạt động từ 6-8h ở trên mức trung bình. Đối với loại máy công nghiệp thì cần phải cài đặt thêm bình chứa nhiên liệu bên ngoài, trong khi máy phát điện dân dụng thì bồn chứa là một phần đế trượt của máy phát điện hoặc là được lắp trên khung máy.

Tính năng của hệ thống nhiên liệu:

  • Phần ống nối từ bồn chứa nhiên liệu tới động cơ: là dòng cung cấp hướng dẫn nhiên liệu vào và ra của động cơ.
  • Ống thông gió bình nhiên liệu: Hầu hết bồn chứa nhiên liệu đều có một đường ống thông gió, việc này giúp ngăn sự gia tăng áp lực hoặc là chân không trong quá trình bơm và hệ thống thoát nước của bể chứa. Chẳng hạn khi bạn nạp đầy nhiên liệu, nó sẽ đảm bảo được sự tiếp xúc khô giữa vòi phun phụ và bể nhiên liệu để ngăn tia lửa có thể phát sinh gây hỏa hoạn.
  • Kết nối tràn từ bồn chứa nhiên liệu tới các đường ống cống: dự phòng khi bị tràn trong quá trình bơm khiến nhiên liệu không đổ lên máy phát điện.
  • Bơm nhiên liệu: giúp chuyển nhiên liệu từ bể chứa chính vào bể chứa trong ngày, thường hoạt động bằng điện.
  • Bình lọc nhiên liệu, tách nước và vật lạ trong nhiên liệu lỏng giúp bảo vệ các thành phần khác của máy phát điện khỏi sự ăn mòn và chất bẩn có thể gây tắc nghẽn.
  • Kim phun: Có nhiệm vụ phun nhiên liệu dưới dạng sương vào buồng đốt của động cơ.

Ổn áp

Là bộ phận quản lý điện áp đầu ra của máy phát điện, được chia ra làm nhiều thành phần, dưới đây là chức năng của một vài thành phần chính:

  • Ổn áp: biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều, điều chỉnh một phần nhỏ điện áp đầu ra thành điện áp xoay chiều và chuyển đổi thành điện áp một chiều. Điều chỉnh điện áp một chiều tập hợp trong cuộn dây thứ cấp của stato (cuộn dây kích thích).
  • Cuộn dây kích thích: Biến đổi dòng điện mọt chiều thành dòng xoay chiều, các cuộn dây kích thích tạo ra dòng điện xoay chiều nhỏ và được kết nối với các đơn vị được gọi chung là chỉnh lưu quay.
  • Bộ chỉnh lưu quay: giúp chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng xoay chiều, việc chỉnh lưu được phát sinh bởi các cuộn dây kích thích rồi chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này giúp cho Roto tạo ra một trường điện từ, bên ngoài trường quay của roto.
  • Roto: giúp chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Thực chất, Roto sinh ra dòng điện xoay chiều lớn hơn xung quanh cuộn dây stato, và các máy phát điện hiện nay sản xuất một điện thế xoay chiều AC lớn hơn ở phần đầu ra.

Hệ thống làm mát.

Hầu hết các máy phát điện công nghiệp hiện nay đều có hệ thống làm mát, thông gió thu hồi nhiệt sinh ra trong quá trình làm việc.

Chất làm mát:

  • Nước sạch: cũng là một chất làm mát cho máy phát điện
  • Hydrogen: thường được dùng để làm mát cho các cuộn dây stato trong máy phát điện công nghiệp bởi tính năng hấp thụ nhiệt rất tốt. Bởi nó giúp loại bỏ nhiệt từ máy phát điện, chuyển qua bộ trao đổi nhiệt vào một mạch làm mát thứ cấp mà trong đó có chứa nước – như một chất làm mát => Vì vậy, máy phát điện có kích thước thường lớn.

Quy trình bảo dưỡng

  • Kiểm tra mức nước làm mát của máy phát điện hàng ngày.
  • Rửa sạch hệ thống làm mát và bơm nước thô sau mỗi 600 giờ, bộ trao đổi nhiệt thì nên làm sạch sau mỗi 2400 giờ hoạt động.
  • Đặt máy phát trong một khu vực mở, thông thoáng, đủ không khí.

Hệ thống bôi trơn.

Giúp động cơ máy phát điện chạy êm hơn trong quá trình hoạt động, đảm bảo máy chạy liên tục và bền bỉ. Nguyên liệu bôi trơn thường được thực hiện bằng dầu được lưu trữ trong một chiếc máy bơm. Và nên kiểm tra mức dầu bôi trơn mỗi 8 tiếng, kiểm tra thường xuyên để sớm phát hiện và ngăn ngừa rò rỉ chất bôi trơn, nên thay dầu bôi trơn mỗi 500 giờ máy hoạt động.

 

Bộ sạc ắc quy.

Máy phát điện khởi động bằng pin và bộ sạc pin là bộ phận giữ cho pin luôn luôn đầy với một điện áp thả nổi chính xác. Khi điện áp thả nổi thấp thì pin sẽ nạp thiếu, điện áp cao thì sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin.

Cấu tạo: Thường được làm từ thép không gỉ, hạn chế ăn mòn, tự động và không cần phải điều chỉnh hoặc cài đặt nào khác.

Một lưu ý nhỏ là phần điện áp một chiều ở đầu ra của bộ sạc pin luôn được giữ ở mức 2,33V mỗi phân tử, đây là phần điện áp chính xác cho loại pin axit. Bộ sạc pin này được thiết kế sao cho không làm ảnh hưởng tới hoạt động của máy phát điện.

Bảng điều khiển.

Thực chất nó là bề mặt điều khiển máy phát điện, gồm các hốc cắm điện và điều khiển. Tùy thuộc vào từng nhà sản xuất mà mẫu mã khác nhau, cách điều khiển cũng khác nhau, tuy nhiên nó sẽ bao gồm một số bộ phận chính sau đây:

Hệ thống khởi động và tắt điện: Gồm kiểm soát khởi động, bật máy phát tự động trong lúc mất điện, có thể theo dõi các máy phát điện trong khi hoạt động và tự động tắt máy khi không cần thiết.

Thiết bị đo: hệ thống đồng hồ hiển thị áp suất dầu, nhiệt độ nước làm mát, điện áp pin, tốc độ quay của động cơ, thời hạn hoạt động. Người vận hành nên liên tục đo lường và giám sát các thông số trên cho phép tự động tắt máy khi bất kỳ trong số này vượt quá ngưỡng quy định.

Đồng hồ đo máy phát điện: Trên bảng điều khiển cũng có đơn vị để đo sản lượng điện hiện tại, điện áp và tần số hoạt động.

Một vài chức năng khác như chuyển đổi tần số, chuyển mạch điều khiển động cơ,….

Kết cấu khung chính

Toàn bộ các máy phát điện công nghiệp đều có kết cấu khung cho phép tạo ra sự nối đất an toàn.

Quy tắc khi vận hành.

Máy phát điện Denyo 150kVA

Việc vận hành, kiểm tra cũng như bảo dưỡng máy phát điện cần phải được thực hiện bởi bộ phận có chuyên môn. Dịch vụ bảo trì cơ điện của chúng tôi gồm các kỹ sư được đào tạo bài bản, kỹ năng chuyên môn tốt, tận tâm với công việc, đảm bảo hệ thống duy trì vận hành đúng hiệu suất.

Trước khi vận hành, bạn cần nhớ những điều sau đây.

Yếu tố bảo vệ

 

  • Bảo vệ so lệch máy phát điện.
  • Bảo vệ quá điện áp.
  • Bảo vệ quá I kém U.
  • Bảo vệ chạm đất Stator.
  • Bảo vệ chạm đất Roto.
  • Bảo vệ quá tải.
  • Bảo vệ nhiệt độ.
  • Các bảo vệ cơ khí thuỷ lực.
  • Các bảo vệ của hệ thống kích thích.

Tuyệt đối không được vận hành máy phát điện khi thiếu một trong các bảo vệ trên.

Lưu ý.

  • Phải có hệ thống chữa cháy và báo cháy, tuyệt đối không vận hành máy phát điện khi hệ thống này bị hư hỏng.
  • Nếu cuộn dậy Stator chạm đất trong quá trình vận hành thì vẫn được phép tiếp tục làm việc không quá 2 tiếng, hết thời gian này cần phải cắt máy ra khỏi lưới điện.
  • Không được vận hành máy phát điện khi Roto chạm đất hoặc mạch kích từ.

 

Kiểm tra khi vận hành.

Khi máy vận hành bình thường, người vận hành cần thường xuyên kiểm tra các thông số hiển thị trên bảng điều khiển. (Ví dụ đối với máy phát 10kV).

–  Nhiệt độ định mức của gió vào máy phát điện theo quy định là 40ºC. Nếu thực tế nhiệt độ của gió nhỏ hơn 40ºC thì cho phép tăng dòng Stator của máy phát lên 0,75% dòng Stator định mức cho mỗi độ giảm 35ºC. Cho phép tăng dòng Stator của máy phát lên nhiệt độ  40ºC – 30ºC. Khi¸0,25% dòng Stator định mức cho mỗi độ giảm nhiệt độ từ 35ºC nhiệt độ gió vào giảm dưới 30ºC thì không được tiếp tục tăng dòng Stator của máy phát nữa.

–  Khi điện áp giảm tới 95% điện áp định mức (10KV) thì có thể tăng dòng điện Stator tới 105% trị số định mức (2718A).

– Khi điện áp giảm dưới 95% điện áp định mức thì không được tiếp tục tăng dòng Stator nữa.

–  Khi điện áp tăng đến 105% điện áp định mức (11KV) thì phải giảm dòng điện Stator máy xuống tới 95% trị số định mức (2460A).

– Cho phép tăng điện áp máy phát tới 110% trị số định mức (11,5KV) nhưng khi điện áp tăng từ 105% tới 110% trị số định mức thì phải giảm 2% dòng Stator cho mỗi % tăng điện áp.

–  Tần số của máy phát điện cho phép biến động trong phạm vi 50±0,2Hz. Khi tần số vượt quá giới hạn quy định thì phải xử lý theo quy định trong quy trình điều độ hệ thống điện.

–  Cho phép dòng điện chênh lệch giữa các pha của máy phát điện có thể tới 20% dòng điện định mức (518A), lúc này dòng điện trong bất cứ pha nào cũng không được phép quá tải.

Thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh các thông số.

– Chế độ vận hành phải phù hợp với yêu cầu của hệ thống điện (chế độ điều tần hay phát công suất theo biểu đồ).

– Phân bố công suất giữa các tổ máy phải phù hợp và đạt hiệu suất cao, nhưng phải không quá giới hạn quy định trên đặc tuyến vận hành.

– Duy trì tần số, điện áp của tổ máy và của hệ thống thanh góp 110KV trong giới hạn cho phép.

– Dòng kích từ trong giới hạn cho phép.

– Dòng điện chênh lệch giữa các pha không vượt quá giới hạn cho phép.

– Chú ý quan sát trong quá trình vận hành:

+ Các thông số, chỉ thị của thiết bị đo lường, điều khiển và tín hiệu phải bình thường, chính xác, phù hợp với trạng thái vận hành của tổ máy.

+ Các Rơle bảo vệ khi làm việc ở trạng thái bình thường, không bị dao động hoặc có các hiện tượng khác thường .

+ Nhiệt độ các bộ phận trong máy phát điện ở chế độ bình thường.

+ Tiếng kêu và độ rung máy phát điện bình thường, không có tiếng gầm hoặc tiếng ma sát kim loại.

+ Vành góp Rotor sạch sẽ, chổi than tiếp xúc tốt.

+ Các cửa thông gió khép kín, buồng gió không có nước hoặc hơi nước.

+ Nước làm mát bình thường, các van nước đều mở.

+ Máy kích thích tĩnh vận hành bình thường, các Thiristor không bị quá nhiệt.

+ Nếu vận hành với kích thích quay chổi than của kích thích chính, phụ tiếp xúc tốt không bị đánh lửa. Cổ góp mòn đều không bị biến màu, bụi bẩn, giá đỡ chổi than bắt chắc chắn, không bị xê dịch. Các thiết bị trong tủ APH không bị quá nhiệt.

– Cho phép máy phát điện vận hành với hệ số Cosα định mức nhưng dòng điện Rotor không được vượt quá trị số định mức. Không cho phép máy phát điện vận hành với hệ số Cosα > 0,95.

Trường hợp máy phát điện đã sửa chữa (như trung tu, đại tu) khi đưa vào vận hành cần phải có số liệu kiểm tra, thí nghiệm các hạng mục sau:

  • Trị số cách điện, hệ số hấp thụ và điện trở một chiều cuộn dây Stator.
  • Trị số cách điện và điện trở một chiều cuộn dây Rotor, mạch kích từ.
  • Trị số cách điện thanh cái máy phát điện.
  • Trị số cách điện, điện trở một chiều máy biến áp kích từ.
  • Trị số cách điện, điện trở một chiều TU, TI thuộc máy phát điện.
  • Trị số cách điện ổ đỡ, ổ hướng.
  • Thử tác động của các bảo vệ, tín hiệu thuộc máy phát xem có vấn đề gì không.
  • Các số liệu kiểm tra đồng hồ đo lường thuộc máy phát phải bình thường.
  • Các số liệu thí nghiệm của hệ thống kích thích quay (nếu vận hành KT quay).
  • Các số liệu thí nghiệm của hệ thống kích thích tĩnh (nếu vận hành KT tĩnh).
  • Các số liệu khác theo nội dung trong list công việc sửa chữa.

Trên đây là một vài thông tin về máy phát điện mà bất cứ kỹ sư vận hành nào cũng cần phải nắm rõ khi vận hành, sửa chữa hay bảo dưỡng thiết bị này.

Nếu quý khách hàng còn bất cứ thắc mắc nào vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn đầy đủ nhất.

Bên cạnh đó, Remen là nhà thầu cơ điện uy tín trên thị trường hiện nay, quý khách hàng có nhu cầu thiết kế và thi công cơ điện hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được báo giá tốt nhất và sát nhất.

Cảm ơn.