Wie funktionieren Generatoren

Was sind die Teile eines elektrischen Generators?

Ein Generator besteht aus neun Teilen, die alle eine Rolle dabei spielen, Strom dorthin zu bringen, wo er am meisten gebraucht wird. Die Teile eines Generators sind:

1. Motor. Der Motor versorgt den Generator mit Energie. Die Leistung des Motors bestimmt, wie viel Strom ein Generator liefern kann.

1. Alternator. Hier findet die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie statt. Der auch als „Generator“ bezeichnete Generator enthält sowohl bewegliche als auch feststehende Teile, die zusammenarbeiten, um das elektromagnetische Feld und die Bewegung der Elektronen zu erzeugen, die den Strom erzeugen.

1. Kraftstoffsystem. Das Kraftstoffsystem ermöglicht es dem Generator, die benötigte Energie zu erzeugen. Das System umfasst einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe, eine Leitung, die den Tank mit dem Motor verbindet, und eine Rücklaufleitung. Ein Kraftstofffilter entfernt Verunreinigungen, bevor sie in den Motor gelangen, und eine Einspritzdüse drückt den Kraftstoff in die Verbrennungskammer.

1. Spannungsregler. Dieses Bauteil hilft, die Spannung des erzeugten Stroms zu steuern. Er hilft auch bei der Umwandlung des Stroms von Wechselstrom in Gleichstrom, falls erforderlich.

1. Kühl- und Abgassysteme. Generatoren erzeugen eine Menge Wärme. Das Kühlsystem sorgt dafür, dass die Maschine nicht überhitzt. Das Abgassystem leitet und entfernt die Dämpfe, die sich während des Betriebs bilden.

1. Schmiersystem. Im Inneren eines Generators befinden sich viele kleine, bewegliche Teile. Es ist wichtig, sie ausreichend mit Motoröl zu schmieren, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten und sie vor übermäßigem Verschleiß zu schützen. Der Schmiermittelstand sollte regelmäßig überprüft werden, etwa alle 8 Betriebsstunden.

1. Batterieladegerät. Die Batterien werden zum Starten des Generators verwendet. Das Batterieladegerät ist eine vollautomatische Komponente, die sicherstellt, dass die Batterie bei Bedarf einsatzbereit ist, indem sie sie mit einer konstanten Niederspannung versorgt.

1. Bedienfeld. Das Bedienfeld steuert jeden Aspekt des Generatorbetriebs, vom Anfahren über die Betriebsgeschwindigkeit bis hin zu den Leistungen. Moderne Geräte sind sogar in der Lage, zu erkennen, wenn der Strom abfällt oder ausfällt, und können den Generator automatisch starten oder abschalten.

1. Hauptteil / Rahmen. Dies ist der Körper des Generators. Es ist der Teil, den wir sehen; die Struktur, die alles an Ort und Stelle hält.

Welchen Treibstoff brauchen elektrische Generatoren?

Die heutigen elektrischen Generatoren sind in vielen verschiedenen Treibstoffoptionen erhältlich. Dieselgeneratoren sind die beliebtesten Stromerzeuger für die Industrie auf dem Markt. Generatoren für Privathaushalte werden in der Regel mit Erdgas oder Propan betrieben, während die kleineren tragbaren Generatoren in der Regel mit Benzin, Dieselkraftstoff oder Propan betrieben werden. Einige Stromerzeuger können sowohl mit Benzin als auch mit Diesel betrieben werden.

Kraftstofftanks für Stromerzeuger

Das Kraftstoffsystem stellt sicher, dass der Stromerzeuger über die notwendigen Rohstoffe verfügt, um Strom zu erzeugen, indem es den internen Verbrennungsprozess einleitet. Ohne Kraftstoff kann die Verbrennung nicht stattfinden und der Generator kann die erzeugte mechanische Energie nicht in elektrische Energie umwandeln. Der Kraftstoff für den Generator muss vor Ort gelagert werden, damit der Generator bei Bedarf sofort in Betrieb genommen werden kann.

Abhängig von der Art des Generators und seiner Anwendung können die Kraftstofftanks am Rahmen des Generators angebracht sein oder es kann sich um externe Tanks handeln, die weit vom eigentlichen Generator entfernt sind. Im Allgemeinen gilt: Je größer der Generator und je länger er laufen muss, desto größer ist der Kraftstofftank. Der Kraftstoff für den Generator wird in Tanks mit unterschiedlichem Fassungsvermögen aufbewahrt, je nach Verwendungszweck des Generators und der benötigten Leistung. Die Tanks können oberirdisch, unterirdisch oder unterirdisch angebracht sein. Unterirdische Tanks sind für die Lagerung von weniger als 1.000 Gallonen Kraftstoff vorgesehen und befinden sich oberirdisch, aber unter dem Sockel des Generators.

Über- und unterirdische Kraftstofftanks für Generatoren sind die bessere Wahl, wenn hohe Kapazitäten benötigt werden. Unterirdische Lagertanks sind teurer in der Installation, halten aber in der Regel länger, da sie vor den Elementen geschützt sind. Beide Arten von Kraftstofftanks haben ihre Vor- und Nachteile, aber Sie werden mit Ihrer Entscheidung nicht allein dastehen. Kraftstofftanks für Generatoren und Kraftstoffsysteme für Generatoren müssen mehrere Vorschriften und Genehmigungen erfüllen, bevor sie installiert werden können, unabhängig davon, ob die Installation für private oder gewerbliche Zwecke erfolgt.

Das wichtigste Regelwerk für Generatorkraftstofftanks in den Vereinigten Staaten ist die National Fire Protection Association Codes and Standards (NFPA), insbesondere die Abschnitte NFPA 30 und NFPA 37. Daher müssen alle Anträge für einen Generator-Kraftstofftank dem State Fire Marshall zur Genehmigung vorgelegt werden.

Um den Mindestbedarf an Kraftstofftankkapazität zu ermitteln, müssen Sie sich überlegen, wie Sie den Generator nutzen wollen. Für kurze oder seltene Stromausfälle kann ein Notstromaggregat mit einem kleineren Lagertank akzeptabel sein, allerdings müssen Sie den Tank häufiger nachfüllen als bei größeren Tanks. Größere Speichertanks können erforderlich sein, wenn Sie planen, eine große gewerbliche Einrichtung mit einem Hauptgenerator zu versorgen, oder wenn Sie langen, häufigen Stromausfällen ausgesetzt sind.

Ihr Stromerzeugerlieferant kann Ihnen helfen, die optimale Tankgröße zu bestimmen, damit Sie bei Bedarf genügend Kraftstoff zur Verfügung haben. Ein weiterer Punkt, den Sie sowohl beim Kauf eines Generators als auch bei der Auswahl eines Kraftstofftanks für den Generator beachten sollten, sind die Kosten und die Verfügbarkeit der Kraftstoffe an Ihrem Standort. Es empfiehlt sich, vor dem Kauf eines Generators mit den örtlichen Kraftstofflieferanten zu sprechen, um eine bessere Vorstellung von den Kosten und der Logistik zu bekommen, die mit der Beschaffung von Generatorkraftstoff verbunden sind.

Abgassysteme und Emissionskontrollen für Generatoren

Als Maschinen, die fossile Brennstoffe verbrennen und kontinuierlich laufen, selbst wenn die Laufzeit unregelmäßig ist, müssen Generatoren mit Komponenten zur Kühlung und zum Filtern von Emissionen ausgestattet sein. Kühl- und Belüftungssysteme für Generatoren reduzieren und leiten Wärme auf verschiedene Weise ab:

• Wasser. Wasser kann zur Kühlung von Generatorbauteilen verwendet werden. Diese Art von Kühlsystem ist in der Regel auf bestimmte Situationen oder sehr große Einheiten von 2.250 kW und mehr beschränkt.

• Wasserstoff. Wasserstoff ist ein sehr effizientes Kühlmittel, das zur Absorption der von einem laufenden Generator abgegebenen Wärme verwendet wird. Die Wärme wird an einen Wärmetauscher und einen sekundären Kühlkreislauf übertragen, der sich häufig in großen Kühltürmen vor Ort befindet.

• Radiatoren und Ventilatoren. Kleinere Generatoren werden durch eine Kombination aus einem Standardkühler und einem Ventilator gekühlt.

Die Abgase, die von Generatoren ausgestoßen werden, entsprechen denen anderer gas- oder dieselbetriebener Motoren. Sie enthalten giftige Chemikalien wie Kohlendioxid, die gefiltert und aus den Abgasen entfernt werden müssen. Das Abgassystem des Generators übernimmt diese Aufgabe.

Die Abgasrohre sind mit dem Motor verbunden und leiten die Abgase nach oben, nach außen und weg vom Generator und von der Anlage. Das Rohr verläuft außerhalb des Gebäudes, in dem der Generator untergebracht ist, und sollte weit entfernt von Türen, Fenstern und anderen Bereichen, in denen Luft angesaugt wird, enden.

Zusätzlich zu den Abgasanlagen unterliegen einige Generatoren bundesstaatlichen Emissionskontrollen. Die überwachten Generatoremissionen sind: Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid (CO) und Feinstaub.

Im Allgemeinen unterliegen Notstromaggregate und Generatoren, die weniger als 100 Stunden pro Jahr laufen, nicht den bundesstaatlichen Emissionsanforderungen für Generatoren, jedoch unterliegen fest installierte Haupt- und Notstromaggregate den bundesstaatlichen Emissionsanforderungen im Rahmen von drei EPA-Vorschriften:

• National Emission Standard for Hazardous Air Pollutants (NESHAP) – For Reciprocating Internal Combustion Engines (RICE). 40 Code of Federal Regulations Teil 63, Unterabschnitt ZZZZ. Auch bekannt als die RICE-Regel.

• New Source Performance Standards (NSPS) – Leistungsstandards für stationäre Fremdzündungsmotoren. 40 CFR, Teil 60, Unterabschnitt JJJJ. Auch bekannt als die NSPS-Regel für Fremdzündungsmotoren.

• Leistungsstandards für stationäre Verbrennungsmotoren mit Kompressionszündung. 40 CFR, Part 60, Subpart IIII. Auch bekannt als die NSPS-Regel für Kompressionszündung.

Die gute Nachricht ist, dass viele neuere Aggregate dank Verbesserungen in der Herstellung bereits die Emissionsstandards für Generatoren erfüllen. Ältere Aggregate können unter den Bestandsschutz fallen, so dass sie von den Bundesvorschriften ausgenommen sind und nur den staatlichen und lokalen Emissionsnormen unterliegen. Die Anforderungen an die Emissionskontrolle variieren je nach Hersteller, Generatorgröße und Produktionsdatum, so dass es am besten ist, mit Ihrem Generatorhändler oder Hersteller zu sprechen, um Ihre Emissionsanforderungen zu ermitteln.

Wenn Sie sich eingehender mit den Emissionsvorschriften befassen möchten, lesen Sie dieses White Paper von Cummins, „The Impact of Tier 4 Emission Regulations on the Power Generation Industry“.

Die Generatorschalttafel und der automatische Umschalter (ATS)

Eine der wichtigsten Komponenten moderner Generatoren ist die Generatorschalttafel. Die Schalttafel ist das Gehirn des Generators und gleichzeitig die Benutzerschnittstelle des Generators; der Punkt, an dem Sie auf den Generator zugreifen und seinen Betrieb steuern können.

Viele Schalttafeln sind mit einem automatischen Umschalter (ATS) ausgestattet, der die eingehende Energie kontinuierlich überwacht. Wenn der Strompegel sinkt oder ganz ausfällt, signalisiert der ATS der Schalttafel, den Generator zu starten. Wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist, signalisiert das ATS der Schalttafel, den Generator abzuschalten und die Verbindung zum Stromnetz wiederherzustellen.

Neben der 24/7-Überwachung bietet das Generator-Kontrollpanel eine Fülle von Informationen für den Standortmanager:

• Motoranzeigen liefern wichtige Informationen über Öl- und Flüssigkeitsstände, Batteriespannung, Motordrehzahl und Betriebsstunden. Bei vielen Aggregaten schaltet das Panel den Motor sogar automatisch ab, wenn es ein Problem mit dem Flüssigkeitsstand oder anderen Aspekten des Generatorbetriebs feststellt.

• Generatoranzeigen liefern wertvolle Informationen über Ausgangsstrom, Spannung und Betriebsfrequenz.

Welche Art von Wartung benötigt ein Generator?

Generatoren sind Motoren und erfordern eine routinemäßige Motorwartung, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Da viele Generatoren als Notstromaggregate eingesetzt werden, ist es wichtig, dass die Betreiber ihre Aggregate regelmäßig überprüfen und inspizieren, um sicherzustellen, dass die Maschine bei Bedarf ordnungsgemäß funktioniert.

Die beste Wartungsroutine für Generatoren ist die vom Hersteller empfohlene, aber zumindest sollten alle Wartungspläne für Generatoren regelmäßige und routinemäßige:

• Inspektion und Entfernung verschlissener Teile.
• Überprüfung der Flüssigkeitsstände, einschließlich Kühlmittel und Kraftstoff.
• Überprüfung und Reinigung der Batterie.
• Durchführung eines Lasttests am Generator und am automatischen Umschalter.
• Überprüfung des Bedienfelds, um die Genauigkeit der Anzeigen und Indikatoren sicherzustellen.
• Wechseln der Luft- und Kraftstofffilter.
• Inspektion des Kühlsystems.
• Schmieren der Teile nach Bedarf.

Sicherstellen, dass ein Wartungsprotokoll für die Aufzeichnung geführt wird. Tragen Sie alle Messwerte, Flüssigkeitsstände usw. zusammen mit dem Datum und dem Stundenzählerstand des Generators ein. Diese Aufzeichnungen können mit zukünftigen Aufzeichnungen verglichen werden und helfen dabei, Anomalien oder Veränderungen im Betrieb zu erkennen, die Sie auf versteckte Probleme hinweisen, die zu großen Problemen werden könnten, wenn sie nicht kontrolliert werden.

Generatoren können bei ordnungsgemäßer Wartung Jahrzehnte lang halten. Diese einfachen, kleinen Investitionen werden sich im Laufe der Zeit auf jeden Fall auszahlen, da sie teure Reparaturen oder sogar den Austausch des gesamten Aggregats ersparen. Wenn Sie sich nicht selbst um die Wartung Ihres Stromaggregats kümmern können, bieten viele Händler Wartungsverträge an oder können Ihnen qualifizierte Wartungstechniker empfehlen, die Ihnen dabei helfen, Ihr Aggregat Jahr für Jahr in Topform zu halten. Es ist gut investierte Zeit und gut angelegtes Geld, wenn Ihr Unternehmen auch bei einem Stromausfall weiterarbeiten kann.