Hoe werken generatoren

Wat zijn de onderdelen van een elektrische generator?

Een generator bestaat uit negen onderdelen die alle een rol spelen bij het leveren van stroom waar dat het meest nodig is. De onderdelen van een generator zijn:

1. Motor. De motor levert energie aan de generator. Het vermogen van de motor bepaalt hoeveel elektriciteit een generator kan leveren.

1. Alternator. Dit is de plaats waar de omzetting van mechanische energie in elektrische energie plaatsvindt. De alternator, ook wel “genenkop” genoemd, bevat zowel bewegende als stationaire onderdelen die samenwerken om het elektromagnetische veld en de elektronenbeweging te creëren waarmee elektriciteit wordt opgewekt.

1. Brandstofsysteem. Het brandstofsysteem maakt het mogelijk dat de generator de benodigde energie produceert. Het systeem omvat een brandstoftank, een brandstofpomp, een leiding die de tank met de motor verbindt, en een retourleiding. Een brandstoffilter verwijdert vuil voordat het bij de motor komt en een injector drijft de brandstof in de verbrandingskamer.

1. Voltage-regelaar. Dit onderdeel helpt de spanning van de geproduceerde elektriciteit te regelen. Het helpt ook bij het omzetten van de elektriciteit van wisselstroom naar gelijkstroom, indien nodig.

1. Koelings- en uitlaatsystemen. Generatoren produceren veel warmte. Het koelsysteem zorgt ervoor dat de machine niet oververhit raakt. Het uitlaatsysteem leidt en verwijdert de dampen die zich tijdens de werking vormen.

1. Smeersysteem. In een generator zitten veel kleine, bewegende onderdelen. Het is van essentieel belang dat deze voldoende worden gesmeerd met motorolie om een soepele werking te waarborgen en ze te beschermen tegen overmatige slijtage. Het smeermiddelpeil moet regelmatig worden gecontroleerd, zo vaak als elke 8 bedrijfsuren.

1. Batterijlader. Accu’s worden gebruikt om de generator op te starten. De acculader is een volautomatisch onderdeel dat ervoor zorgt dat de accu startklaar is wanneer dat nodig is, door deze van een constant laag spanningsniveau te voorzien.

1. Controlepaneel. Het bedieningspaneel regelt elk aspect van de werking van de generator, van het opstarten en de rijsnelheid tot de vermogens. Moderne apparaten kunnen zelfs detecteren wanneer de stroom uitvalt of afneemt en kunnen de generator automatisch starten of uitschakelen.

1. Hoofdassemblage/frame. Dit is de behuizing van de generator. Het is het deel dat we zien; de structuur die alles op zijn plaats houdt.

Wat voor soort brandstof hebben elektrische generatoren nodig?

De elektrische generatoren van vandaag zijn verkrijgbaar in veel verschillende brandstofopties. Dieselgeneratoren zijn de meest populaire industriële generatoren op de markt. Residentiële generatoren omvatten vaker: aardgasgeneratoren of propaangeneratoren, terwijl de kleinere draagbare generatoren meestal op benzine, dieselbrandstof of propaan lopen. Sommige generatoren werken op zowel benzine als diesel.

Generator brandstoftanks

Het brandstofsysteem zorgt ervoor dat de generator over de nodige grondstoffen beschikt om elektriciteit te leveren door het interne verbrandingsproces op gang te brengen. Zonder brandstof kan de verbranding niet plaatsvinden en kan de generator de ontstane mechanische energie niet omzetten in elektrische energie. Generatorbrandstof moet ter plaatse worden opgeslagen, zodat de generator onmiddellijk in werking kan worden gesteld wanneer dat nodig is.

Afhankelijk van het type generator en de toepassing ervan, kunnen brandstoftanks aan het frame van de generator worden bevestigd of het kunnen externe tanks zijn die ver van de generator zelf zijn geplaatst. In het algemeen geldt: hoe groter de generator en hoe langer hij moet draaien, hoe groter de brandstoftank. Generatorbrandstof wordt opgeslagen in tanks van verschillende capaciteit, afhankelijk van het beoogde gebruik van de generator en de hoeveelheid vermogen die nodig is. De tanks kunnen bovengronds, ondergronds of ondergronds worden geplaatst. Ondergrondse tanks zijn bedoeld voor de opslag van minder dan 1.000 liter brandstof en bevinden zich boven de grond, maar onder de voet van de generator.

Boven- en ondergrondse opslagtanks voor generatorbrandstof zijn een betere keuze voor hoge capaciteitsbehoeften. Ondergrondse opslagtanks zijn duurder om te installeren, maar ze hebben de neiging om langer mee omdat ze beschermd zijn tegen de elementen. Er zijn voor- en nadelen aan beide soorten brandstof opslagtanks, maar u zult niet alleen zijn in het maken van een beslissing. Generator brandstoftanks en generator brandstofsystemen moeten voldoen aan verschillende code eisen en goedkeuringen voordat ze kunnen worden geïnstalleerd, of de installatie is voor residentieel of commercieel gebruik.

De primaire code voor generatorbrandstoftanks in de Verenigde Staten is de National Fire Protection Association Codes and Standards (NFPA), met name de secties NFPA 30 en NFPA 37. Als zodanig moeten alle aanvragen voor een generatorbrandstoftank ter goedkeuring worden voorgelegd aan de Fire Marshall van de staat.

Om te bepalen hoeveel brandstof u minimaal in de tank moet hebben, moet u bedenken hoe u de generator wilt gaan gebruiken. Voor korte of onregelmatige stroomonderbrekingen kan een back-upgenerator met een kleinere opslagtank aanvaardbaar zijn, maar u zult de tank vaker moeten bijvullen dan wanneer u grotere tanks zou moeten bijvullen. Grotere opslagtanks kunnen nodig zijn als u van plan bent een grote commerciële faciliteit van stroom te voorzien met een hoofdgenerator of als u onderhevig bent aan lange, frequente stroomonderbrekingen.

Uw generatorleverancier kan u helpen de optimale grootte van de brandstoftank te bepalen, zodat u voldoende brandstof bij de hand hebt wanneer u die nodig hebt. Nog een ding om in gedachten te houden, zowel bij het kopen van een generator als bij het selecteren van een opslagtank voor generatorbrandstof, zijn de kosten en beschikbaarheid van de brandstoffen op uw locatie. Het is een goed idee om met lokale brandstofleveranciers te praten voordat u een generator koopt om een beter idee te krijgen van de kosten en logistiek die komen kijken bij het verkrijgen van generatorbrandstof.

Uitlaatsystemen van generatoren en emissiecontroles

Als machines die fossiele brandstoffen verbranden en continu draaien, zelfs als die draaitijd onregelmatig is, moeten generatoren worden uitgerust met componenten om ze af te koelen en om emissies te filteren. Systemen voor het koelen en ventileren van generatoren verminderen en verwijderen warmte op verschillende manieren:

• Water. Water kan worden gebruikt om generatoronderdelen af te koelen. Dit type koelsysteem is meestal beperkt tot specifieke situaties of zeer grote eenheden van 2.250 kW en hoger.

• Waterstof. Waterstof is een zeer efficiënt koelmiddel dat wordt gebruikt om de warmte te absorberen die door een draaiende generator wordt afgegeven. De warmte wordt overgebracht naar een warmtewisselaar en een secundair koelcircuit, dat zich vaak in grote koeltorens ter plaatse bevindt.

• Radiatoren en ventilatoren. Kleinere generatoren worden gekoeld door een combinatie van een standaardradiator en ventilator.

De door generatoren uitgestoten dampen zijn net als de uitlaatgassen die door andere gas- of dieselmotoren worden uitgestoten. Ze bevatten giftige chemicaliën, zoals kooldioxide, die moeten worden gefilterd en uit de uitlaatgassen verwijderd.

Uitlaatpijpen zijn verbonden met de motor en leiden de uitlaatgassen omhoog, naar buiten en weg van de generator en het gebouw. De pijp loopt buiten het gebouw waar de generator is ondergebracht en moet ver weg eindigen van deuren, ramen en andere plaatsen waar lucht wordt aangezogen.

Naast de uitlaatsystemen zijn sommige generatoren onderworpen aan federale emissiecontroles. De generatoremissies die worden gecontroleerd zijn: Stikstofoxide (NOx), koolwaterstoffen, koolmonoxide (CO) en zwevende deeltjes.

In het algemeen vallen noodgeneratoren en generatoren die minder dan 100 uur per jaar draaien niet onder de federale emissievoorschriften voor generatoren, maar permanent geïnstalleerde hoofdgeneratoren en stand-bygeneratoren vallen wel onder de federale emissievoorschriften krachtens drie EPA-regels:

• National Emission Standard for Hazardous Air Pollutants (NESHAP) – For Reciprocating Internal Combustion Engines (RICE). 40 Code of Federal Regulations Part 63, Subpart ZZZZ. Ook bekend als de RICE-regel.

• Nieuwe prestatienormen voor bronnen (NSPS) – prestatienormen voor stationaire vonkontstekingsmotoren. 40 CFR, deel 60, subdeel JJJJ. Ook bekend als de NSPS-regel voor vonkontsteking.

• Prestatienormen voor stationaire verbrandingsmotoren met compressieontsteking. 40 CFR, deel 60, subdeel IIII. Ook bekend als de NSPS-regel voor compressieontsteking.

Het goede nieuws is dat veel nieuwere generatorgroepen dankzij verbeteringen in de fabricage al voldoen aan de normen voor generatoremissies. Oudere aggregaten kunnen een uitzonderingspositie krijgen, waardoor ze zijn vrijgesteld van federale voorschriften en alleen onderworpen zijn aan nationale en lokale emissienormen. De vereisten voor emissiecontrole verschillen per fabrikant, generatorgrootte en productiedatum, dus de beste manier om uw emissievereisten te bepalen is om met uw generatordealer of fabrikant te praten.

Voor een diepere kijk op emissievoorschriften, lees deze whitepaper van Cummins, “De impact van Tier 4 emissievoorschriften op de Power Generation Industry”.

Het generatorbedieningspaneel en de automatische transferschakelaar (ATS)

Een van de belangrijkste onderdelen van moderne generatoren is het generatorbedieningspaneel. Het bedieningspaneel is het brein van de generator en is tevens de gebruikersinterface van de generator; het punt waar u toegang heeft tot de werking van de generator en deze kunt bedienen.

Veel bedieningspanelen zijn voorzien van een Automatic Transfer Switch (ATS), die continu de inkomende stroom controleert. Als de stroom wegvalt of helemaal uitvalt, geeft de ATS een signaal aan het bedieningspaneel om de generator te starten. Wanneer de binnenkomende stroom weer is hersteld, geeft de ATS een signaal aan het bedieningspaneel om de generator uit te schakelen en weer op het elektriciteitsnet aan te sluiten.

Naast 24/7-bewaking biedt het generatorbedieningspaneel een schat aan informatie voor locatiemanagers:

• Motormeters geven belangrijke informatie over olie- en vloeistofniveaus, accuspanning, motortoerental en bedrijfsuren. Bij veel generatorsets schakelt het paneel de motor zelfs automatisch uit wanneer het een probleem met het vloeistofpeil of andere aspecten van de werking van de generator detecteert.

• Generatormeters geven waardevolle informatie over uitgangsstroom, spanning en bedrijfsfrequentie.

Wat voor onderhoud heeft een generator nodig?

Generatoren zijn motoren en vereisen routineonderhoud om een goede werking te garanderen. Aangezien veel generatoren in noodgevallen als noodstroomvoorziening dienen, is het van cruciaal belang dat exploitanten hun generatoren regelmatig controleren en inspecteren om ervoor te zorgen dat de machine naar behoren werkt, wanneer dat nodig is.

De beste onderhoudsroutine voor generatoren is die welke door de fabrikant wordt aanbevolen, maar op zijn minst moeten alle onderhoudsplannen voor generatoren regelmatige en routinematige:

• Inspectie en verwijdering van versleten onderdelen.
• Controle van vloeistofniveaus, waaronder koelvloeistof en brandstof.
• Controle en reiniging van de accu.
• Uitvoeren van een loadbanktest op de generator en de automatische transferschakelaar.
• Controle van het bedieningspaneel om de nauwkeurigheid van de aflezingen en indicatoren te waarborgen.
• Vervanging van de lucht- en brandstoffilters.
• Inspectie van het koelsysteem.
• Smering van onderdelen indien nodig.

Zorg ervoor dat u een onderhoudslogboek bijhoudt voor het bijhouden van gegevens. Vermeld alle aflezingen, vloeistofniveaus, enz. samen met de datum en de uurmeterstand van de generator. Deze gegevens kunnen worden vergeleken met toekomstige gegevens en worden gebruikt om afwijkingen of veranderingen in de werking op te sporen, waardoor u verborgen problemen kunt ontdekken die grote problemen kunnen worden als ze niet worden gecontroleerd.

Generatoren kunnen tientallen jaren meegaan als ze goed worden onderhouden. Deze eenvoudige, kleine investeringen zullen zich na verloop van tijd zeker terugbetalen door te besparen op dure reparaties of zelfs volledige vervanging van het aggregaat. Als het onderhoud van een generator niet iets is wat u zelf kunt regelen, bieden veel generatordealers onderhoudscontracten aan of kunnen ze gekwalificeerde onderhoudstechnici aanbevelen om u te helpen uw generator jaar na jaar in topvorm te houden. Het is goed besteedde tijd en geld als het uw bedrijf draaiende kan houden als de stroom uitvalt.