Cách tính mức tiêu thụ nhiên liệu của máy phát điện Diesel: Hướng dẫn thực hành cho người vận hành

Mỗi ngân sách hoạt động đều cần có số lượng nhiên liệu. Hãy xem xét một nhà máy cỡ trung bình có máy phát điện dự phòng 500 kVA dự kiến ​​vận hành dây chuyền sản xuất trong khoảng 12 giờ mỗi tháng. Bảng dữ liệu của nhà cung cấp liệt kê mức tiêu thụ nhiên liệu khi đầy tải, nhưng thiết bị hiếm khi chạy ở mức đầy tải. Tải thực tế trung bình khoảng 60% sản lượng định mức và người quản lý nhà máy cần biết cần mua bao nhiêu lít dầu diesel, bể chứa phải lớn bao nhiêu và hóa đơn nhiên liệu hàng tháng sẽ như thế nào. Nếu không có phương pháp đáng tin cậy để ước tính mức tiêu thụ một phần tải, nhà máy sẽ mua quá mức nhiên liệu và tăng chi phí vận hành hoặc đổ đầy bình và có nguy cơ ngừng hoạt động hỗ trợ. Cả hai kết quả đều không được chấp nhận và cả hai đều có thể tránh được bằng cách tính toán đơn giản.

Hướng dẫn này giải thích cách tính mức tiêu thụ nhiên liệu của máy phát điện diesel bằng công thức đơn giản, giá trị tiêu thụ nhiên liệu cụ thể thực tế, bảng tham khảo và ví dụ thực hiện. Câu trả lời ngắn gọn, nếu bạn chỉ cần một con số, là: nhân tải thực tế tính bằng kilowatt với mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể của động cơ tính bằng lít trên kilowatt giờ. Đối với một tổ máy phát điện diesel hiện đại, giá trị đầy tải thông thường là khoảng 0,25 lít mỗi kilowatt giờ, hoặc khoảng 0,066 gallon Mỹ mỗi kilowatt giờ và giá trị đó tăng lên khi phần trăm tải giảm xuống. Phần còn lại của bài viết này định nghĩa từng thuật ngữ, chỉ ra cách áp dụng phương pháp này vào các tình huống thực tế và giải thích các biến số tách biệt ước tính lập kế hoạch với số liệu hoạt động đo được.

Tại sao ước tính mức tiêu thụ nhiên liệu chính xác lại quan trọng

Nhiên liệu thường là chi phí vận hành biến đổi lớn nhất của máy phát điện diesel. Đối với một tổ máy chạy vài trăm giờ mỗi năm, nhiên liệu diesel có thể dễ dàng vượt quá tổng chi phí bảo trì định kỳ và sửa chữa nhỏ. Một ước tính sai lệch 10 hoặc 15 phần trăm có vẻ chấp nhận được trong một phép tính nhanh, nhưng khi nó được nhân với hàng trăm giờ hoạt động và giá nhiên liệu biến động, tác động tài chính sẽ trở nên đáng kể. Số liệu tiêu thụ chính xác biến chi phí hoạt động mơ hồ thành một chi tiết đơn hàng có thể được lập kế hoạch, kiểm soát và xác minh.

Mua nhiên liệu là một lý do thực tế khác để có được những con số đúng. Một nhà máy biết rõ mức tiêu thụ hàng tháng của mình có thể ký hợp đồng cung cấp nhiên liệu với số lượng lớn, lên lịch giao hàng theo lịch cố định và tránh phải tiếp nhiên liệu khẩn cấp với giá cao. Một nhà máy không biết mức tiêu thụ của mình sẽ phản ứng với mức bể thấp thay vì quản lý hàng tồn kho. Sự khác biệt quan trọng nhất ở các địa điểm xa xôi, trại khai thác, lắp đặt viễn thông và các dự án xây dựng, nơi việc cung cấp nhiên liệu tốn chi phí và thời gian thực hiện dài.

Kích thước bể cũng phụ thuộc vào tính toán tương tự. Một máy phát điện 100 kW ở mức đầy tải đốt cháy khoảng 25 lít mỗi giờ, do đó, yêu cầu tự chủ trong 24 giờ đòi hỏi phải có bình chứa 600 lít trước khi bổ sung bất kỳ nguồn dự trữ nào. Thay đổi tải trọng lên 50 phần trăm và cùng một chiếc máy chỉ cần khoảng 14 lít mỗi giờ, điều này làm thay đổi cả thể tích bình xăng và khoảng thời gian tiếp nhiên liệu. Công thức trong bài viết này giống với công thức được sử dụng để xác định xem một địa điểm cần bể chứa 1.000 lít ngày hay lắp đặt số lượng lớn 10.000 lít.

Dữ liệu tiêu thụ cũng quan trọng khi so sánh các đề xuất từ ​​các nhà cung cấp khác nhau. Các nhà cung cấp đôi khi trích dẫn số liệu tiêu thụ toàn tải được đo trong các điều kiện thử nghiệm, nhiệt độ hoặc định nghĩa tải khác nhau. Hai đề xuất cho cùng một mức định mức danh nghĩa có thể khác nhau vài lít mỗi giờ, trong khi sự khác biệt thực sự chỉ đơn giản là giả định tải ẩn đằng sau con số. Việc chuẩn hóa từng báo giá cho cùng một cấu hình tải cho phép người vận hành so sánh các máy theo các điều kiện ngang nhau và xem thiết bị nào thực sự sẽ có chi phí vận hành thấp hơn.

Cuối cùng, việc đốt nhiên liệu là đầu vào trực tiếp cho việc lựa chọn thiết bị và báo cáo môi trường. Máy phát điện cỡ lớn chạy ở mức tải thấp, đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn trên mỗi kilowatt giờ được sản xuất và kéo dài thời gian hoàn vốn đầu tư. Các tính toán phát thải, tính toán lượng carbon và báo cáo tính bền vững của địa điểm đều bắt đầu từ cùng một con số tiêu thụ dầu diesel. Do đó, ước tính mức tiêu thụ nhiên liệu đáng tin cậy sẽ hỗ trợ đồng thời các quyết định về kỹ thuật, quyết định tài chính và quyết định tuân thủ.

Các thuật ngữ cơ bản: kVA, kW, Hệ số công suất và Tải

Các bộ máy phát điện thường được định mức bằng kVA vì đầu ra của máy phát điện bị giới hạn bởi dòng điện và điện áp thay vì công suất thực do tải tiêu thụ. Tuy nhiên, động cơ diesel đốt nhiên liệu theo công suất điện thực tế mà nó tạo ra, được đo bằng kilowatt. Mối quan hệ giữa hai là hệ số công suất. Đối với hầu hết các tổ máy phát điện ba pha, hệ số công suất đặc tính tiêu chuẩn là 0,8, có nghĩa là công suất thực có thể sử dụng tính bằng kW bằng định mức kVA nhân với 0,8.

Vậy một tổ máy phát điện 500 kVA có công suất thực là 400 kW với hệ số công suất là 0,8. Nếu tải được kết nối rút ra ít hơn mức đó thì máy đang chạy ở chế độ tải một phần. Bộ 250 kVA có công suất thực là 200 kW và bộ 1.000 kVA có công suất thực là 800 kW. Việc chuyển đổi này là bước đầu tiên trong bất kỳ tính toán nhiên liệu nào vì mức tiêu thụ tỷ lệ thuận với số kilowatt thực tế được phân phối chứ không phải theo định mức kVA được in trên bảng tên.

Hai thuật ngữ đánh giá bổ sung xuất hiện trên hầu hết mọi bảng dữ liệu. Xếp hạng dự phòng là công suất tối đa có thể được cung cấp trong một số giờ giới hạn mỗi năm, thường là khi có sự cố về tiện ích hoặc bảo trì theo lịch trình, không có khả năng quá tải. Đánh giá chính là công suất có thể được cung cấp liên tục cho một tải khác nhau. Mức tiêu thụ nhiên liệu phải luôn liên quan đến tải thực tế trên máy, cho dù tải đó nằm trong phạm vi dự phòng hay phạm vi chính.

Hệ số tải là tỷ số giữa công suất thực tế được cung cấp và công suất thực định mức của tổ máy. Một máy phát điện 200 kW sản sinh ra 150 kW đang chạy ở hệ số tải 75%. Một máy phát điện 400 kW sản xuất 100 kW chỉ chạy ở hệ số tải 25%. Cùng một chiếc máy có thể đốt cháy lượng nhiên liệu rất khác nhau tùy thuộc vào vị trí của nó trên đường cong tải, đó là lý do tại sao hệ số tải là con số quan trọng thứ hai sau chỉ số kW.

Bởi vì mức tiêu thụ nhiên liệu tỷ lệ với công suất thực, một máy chạy ở mức tải 75 phần trăm sẽ đốt cháy ít hơn đáng kể so với cùng một máy chạy ở mức tải 100 phần trăm. Điều ngược lại cũng đúng: một máy phát điện quá khổ cho công việc của nó hoạt động ở hệ số tải thấp và đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn trên mỗi kilowatt giờ được cung cấp so với một chiếc máy có kích thước chính xác. Cả hai nguyên tắc đều là trọng tâm của phương pháp tính toán sau đây.

Công thức tiêu thụ nhiên liệu tiêu chuẩn

Hầu hết các tính toán nhiên liệu thực tế đều rút gọn thành một phương trình duy nhất. Tỷ lệ tiêu thụ nhiên liệu tính bằng lít trên giờ là sản lượng điện thực tế tính bằng kilowatt nhân với mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể tính bằng lít trên kilowatt giờ:

Mức tiêu thụ nhiên liệu (L/h) = Công suất thực tế (kW) × Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể (L/kWh)

Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể là lượng dầu diesel cần thiết để tạo ra một kilowatt giờ điện. Nó thay đổi tùy theo thiết kế động cơ, tốc độ, tăng áp, hiệu chỉnh khí thải, tải và tình trạng. Động cơ diesel tăng áp hiện đại được sử dụng trong các tổ máy phát điện thường đạt khoảng 0,25 L/kWh khi đầy tải. Động cơ công nghiệp lớn với quá trình đốt cháy được tối ưu hóa có thể đạt 0,21 đến 0,23 L/kWh, trong khi động cơ tốc độ cao nhỏ hơn có thể đạt từ 0,28 đến 0,30 L/kWh. Khi không có sẵn dữ liệu cụ thể, các giá trị lập kế hoạch trong bảng dưới đây sẽ cung cấp điểm khởi đầu hợp lý.

Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể không cố định trong phạm vi tải. Động cơ diesel đạt hiệu suất nhiệt tốt nhất ở khoảng 70 đến 90% tải định mức. Ở mức tải thấp hơn, hiệu suất giảm xuống và số lít nhiên liệu tiêu thụ trên mỗi kilowatt giờ tăng lên. Hiệu ứng này rất khiêm tốn trong khoảng từ 50 đến 100 phần trăm tải, nhưng nó trở nên rõ rệt hơn ở mức tải dưới 30 phần trăm, khi đó động cơ cũng dễ bị tích tụ carbon và xếp chồng ướt.

Một nguyên tắc chung phổ biến ở Bắc Mỹ là máy phát điện diesel đốt cháy khoảng 0,1 gallon nhiên liệu cho mỗi kilowatt giờ khi đầy tải. Về mặt số liệu, đó là khoảng 0,38 L/kWh. Quy tắc này là cố ý bảo thủ. Nó rất hữu ích cho việc sàng lọc nhanh một ứng dụng mới vì nó sẽ không đánh giá thấp hóa đơn nhiên liệu, nhưng nó thường phóng đại mức tiêu thụ thực tế của một tổ máy phát điện tăng áp hiện đại, thường cung cấp từ 0,066 đến 0,08 gal/kWh khi đầy tải. Đối với động cơ cũ, bộ phận điều khiển cơ khí hoặc máy móc ở tình trạng kém, con số cao hơn có thể là thực tế. Hãy coi 0,1 gal/kWh là số quy hoạch giới hạn trên và tinh chỉnh nó sau khi bạn có dữ liệu của nhà sản xuất hoặc giá trị đo được.

Trong thực tế hệ mét, các giá trị quy hoạch trong bảng trên được chấp nhận tốt đối với các đơn vị tăng áp hiện đại. Thiết kế hút khí tự nhiên hoặc cũ hơn sẽ có giá cao hơn, do đó, cơ sở vận hành thiết bị cũ nên ước tính thêm 5 đến 10%. Đối với bất kỳ dự án quan trọng nào, đường cong tiêu thụ do nhà sản xuất công bố sẽ thay thế các giá trị chung này.

Bảng tham chiếu mức tiêu thụ nhiên liệu máy phát điện diesel theo tải

Sử dụng các giá trị lập kế hoạch từ phần trước, một bảng tham chiếu có thể được xây dựng cho bất kỳ xếp hạng máy phát điện nào. Bảng dưới đây liệt kê các số liệu tiêu thụ được làm tròn tính bằng lít trên giờ đối với các kích cỡ máy phát điện phổ biến hoạt động ở mức tải 25, 50, 75 và 100 phần trăm. Những số liệu này giả định động cơ diesel tăng áp hiện đại ở điều kiện môi trường tiêu chuẩn, gần mực nước biển, với nhiên liệu tốt và bộ phận được bảo dưỡng đúng cách.

Để chuyển đổi lít mỗi giờ sang gallon Mỹ mỗi giờ, hãy chia cho 3,785. Để chuyển đổi sang gallon Anh, hãy chia cho 4,546. Ví dụ, một máy phát điện 400 kW ở mức đầy tải đốt cháy khoảng 100 L/h, tương đương khoảng 26,4 gallon Mỹ mỗi giờ hoặc 22 gallon Anh mỗi giờ. Cùng một máy ở chế độ bán tải đốt cháy 56 L/h, tương đương khoảng 14,8 gallon Mỹ mỗi giờ. Việc ghi nhớ cả hai đơn vị sẽ giúp ích khi so sánh các báo cáo tại địa điểm do các nhóm hoặc nhà cung cấp khác nhau chuẩn bị.

Phương pháp từng bước tính toán mức tiêu thụ

Việc tính toán đủ đơn giản để thực hiện trên một cuốn sổ, nhưng nó xứng đáng được thực hiện theo một trình tự kỷ luật để không có giả định quan trọng nào bị bỏ qua. Thực hiện theo các bước sau bất cứ khi nào cần ước tính mức tiêu thụ nhiên liệu.

1. Chuyển đổi định mức máy phát điện từ kVA sang kW bằng cách nhân với hệ số công suất, thường là 0,8.
2. Thiết lập biểu đồ phụ tải dự kiến: kW thực tế mà thiết bị được kết nối rút ra được biểu thị bằng phần trăm của công suất định mức.
3. Chọn mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể cho phần trăm tải đó từ bảng trên hoặc từ bảng dữ liệu của nhà sản xuất cho kiểu máy chính xác.
4. Nhân sản lượng thực tế tính bằng kW với mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể để có được mức tiêu thụ tính bằng lít trên giờ.
5. Nhân tỷ lệ với số giờ hoạt động theo kế hoạch và lặp lại cho từng phân đoạn tải khác nhau nếu chu kỳ làm việc thay đổi.

Ví dụ 1: một địa điểm sở hữu một tổ máy phát điện 250 kVA công suất định mức 200 kW với hệ số công suất 0,8. Tải là 150 kW, chiếm 75% định mức. Sử dụng mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể là 0,26 L/kWh ở mức tải 75 phần trăm, mức tiêu thụ là 150 × 0,26 = 39 L/h. Trong ca sản xuất kéo dài 10 giờ, thiết bị này đốt cháy khoảng 390 lít dầu diesel. Máy thuộc loại này phổ biến trong toàn ngành; Các tổ máy phát điện diesel 100-300 kVA thường được sử dụng để dự phòng nhà máy, cung cấp năng lượng xây dựng và các ứng dụng thương mại nhỏ và số liệu tiêu thụ của chúng phù hợp với cùng một kiểu tính toán.

Ví dụ 2: Một máy phát điện dự phòng 500 kVA, công suất định mức 400 kW, phục vụ nhà máy có tải trung bình là 240 kW. Đó là 60 phần trăm đánh giá. Nội suy giữa giá trị 50 phần trăm và 75 phần trăm sẽ cho mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể xấp xỉ là 0,27 L/kWh. Tốc độ tiêu thụ là 240 × 0,27 = 64,8 L/h. Nếu thiết bị chạy 12 giờ mỗi tháng trong thời gian lưới điện bị xáo trộn thì nhu cầu nhiên liệu hàng tháng là khoảng 778 lít. Trong cả năm, với cùng một mô hình, lượng tiêu thụ hàng năm là khoảng 9.340 lít.

Ví dụ 3: một trung tâm dữ liệu lắp đặt một máy phát dự phòng 2.000 kW chạy thử nghiệm và hỗ trợ một phần UPS trong khoảng 200 giờ mỗi năm với mức tải trung bình là 40%. Công suất thực tế là 800 kW. Ở mức tải 40 phần trăm, mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể là khoảng 0,30 L/kWh. Mức tiêu thụ là 800 × 0,30 = 240 L/h. Trong hơn 200 giờ, mức tiêu thụ nhiên liệu hàng năm là 48.000 lít, tương đương khoảng 12.700 US gallon. Con số này trở thành cơ sở cho hợp đồng cung cấp nhiên liệu, dung tích bể chứa và báo cáo môi trường cho cơ sở.

Khi một trang web có một số phân đoạn tải riêng biệt, chẳng hạn như bốn giờ ở mức tải tối đa, sau đó là sáu giờ ở mức tải một nửa, hãy tính toán từng phân đoạn riêng biệt và cộng kết quả. Tính trung bình phần trăm tải theo thời gian mà không tính trọng số theo giờ có thể đánh giá thấp mức tiêu thụ vì mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể cao hơn khi tải nhẹ.

Cách tính chi phí nhiên liệu máy phát điện mỗi giờ

Tính toán chi phí nhiên liệu là phần mở rộng trực tiếp của công thức tiêu thụ. Chi phí nhiên liệu theo giờ là mức tiêu thụ tính bằng lít/giờ nhân với giá giao mỗi lít. Chi phí nhiên liệu hàng năm là tổng mức tiêu thụ hàng năm tính bằng lít nhân với cùng một mức giá.

Sử dụng ví dụ 500 kVA ở phần trước, lần chạy 778 lít hàng tháng với giá dầu diesel được giao là 1,10 USD/lít, chi phí khoảng 856 USD/lần chạy. Trong 12 tháng, chi phí nhiên liệu hàng năm đạt khoảng 10.270 USD. Đó là con số sẽ xuất hiện trong ngân sách vận hành, chứ không phải mức tiêu thụ toàn tải từ bảng dữ liệu nhân với số giờ, bởi vì số liệu đầy tải sẽ phóng đại chi phí khoảng 30% đối với một chiếc máy chỉ đạt mức tải trung bình 60%.

Đối với các địa điểm ở xa, giá dầu diesel được giao có thể cao hơn đáng kể so với giá đầu cuối số lượng lớn. Một địa điểm mỏ hoặc tháp viễn thông phụ thuộc vào vận tải đường bộ phải bao gồm phí vận chuyển và chi phí thất thoát nhiên liệu khi lưu trữ. Trong những trường hợp như vậy, nên thận trọng cộng thêm một mức chênh lệch từ 5 đến 10% vào khối lượng tính toán, không phải để tăng ước tính mức tiêu thụ mà để bù đắp cho sự bốc hơi, tràn, làm sạch bể chứa và suy thoái nhiên liệu trong thời gian lưu trữ dài.

Cuối cùng, hãy phân biệt giữa nhiên liệu tiêu thụ khi mất điện và nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình kiểm tra định kỳ. Nhiều cài đặt dự phòng chạy thử nghiệm hàng tuần hoặc hàng tháng ở mức tải 30 đến 50 phần trăm để giữ cho động cơ khô ráo và sạc pin. Những lần chạy thử này đốt cháy nhiên liệu thực và phải được tính vào chi phí hàng năm. Một cơ sở kiểm tra hàng tháng trong một giờ ở mức tải 50 phần trăm trên máy 400 kW sẽ cộng thêm khoảng 12 tháng × 56 L/h × 1 giờ = 672 lít vào mức tiêu thụ nhiên liệu hàng năm của nó, đây là một con số có ý nghĩa đối với cả kế hoạch ngân sách và bể chứa.

Các yếu tố ảnh hưởng đến mức tiêu thụ nhiên liệu máy phát điện Diesel

Các giá trị quy hoạch trong bảng tham chiếu giả định nhiệt độ môi trường vừa phải, độ cao mực nước biển, nhiên liệu sạch và động cơ được bảo trì tốt. Kết quả hoạt động thực tế có thể khác nhau vì một số lý do. Hiểu được các yếu tố này giúp người vận hành đánh giá liệu mức tiêu thụ thực tế có nằm trong phạm vi bình thường hay không hoặc liệu có cần điều tra hay không.

Mức tải và điểm vận hành

Mức tải là yếu tố chi phối. Mức tiêu thụ tỷ lệ thuận với công suất thực được tạo ra, nhưng hệ số tỷ lệ sẽ xấu đi khi tải thấp. Một máy phát điện chạy ở mức tải 25 phần trăm sử dụng nhiều nhiên liệu hơn trên mỗi kilowatt giờ so với một máy chạy ở mức tải 75 phần trăm. Hoạt động kéo dài dưới mức tải 30 phần trăm không chỉ không hiệu quả; nó cũng có thể gây ra hiện tượng xếp chồng ướt, nơi nhiên liệu chưa cháy hết và carbon tích tụ trong hệ thống ống xả và làm giảm hiệu suất hơn nữa.

Nền tảng và hiệu suất động cơ

Động cơ common-rail điện tử hiện đại với phun nhiên liệu áp suất cao đạt được khả năng kiểm soát quá trình đốt cháy tốt hơn và mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể thấp hơn so với các động cơ điều khiển cơ học cũ. Tăng áp và làm mát sau cải thiện mật độ không khí và hiệu suất đốt cháy ở mức tải cao hơn. Ngay cả trong cùng một định mức kW, hai nền tảng động cơ khác nhau có thể khác nhau từ 5 đến 10% về mức tiêu thụ nhiên liệu ở cùng một điểm tải. Đây là lý do tại sao dữ liệu cụ thể của nhà sản xuất phải luôn được ưu tiên hơn các bảng chung khi đưa ra quyết định mua sắm.

Kích thước máy phát điện chính xác

Một máy phát điện cỡ lớn cho ứng dụng của nó chạy ở hệ số tải thấp và đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn trên mỗi kilowatt giờ. Nó cũng tích lũy được nhiều giờ động cơ hơn trên mỗi đơn vị công việc hữu ích. Khuyến nghị chung là chọn máy phát điện có kích thước sao cho tải dự kiến ​​nằm trong khoảng từ 60 đến 80% định mức dự phòng. Điều này giữ cho động cơ luôn ở trạng thái vận hành hiệu quả nhất trong khi vẫn duy trì mức giới hạn cho tình trạng quá tải tạm thời.

Tình trạng bảo trì

Bộ lọc không khí bị tắc hạn chế không khí đốt, kim phun bị mòn làm gián đoạn kiểu phun nhiên liệu và độ hở van kém làm thay đổi thời điểm đốt. Nhiệt độ nước làm mát thấp do bộ điều chỉnh nhiệt bị lỗi buộc động cơ phải chạy ở chế độ kém hiệu quả hơn. Một động cơ bị bỏ quên có thể tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn từ năm đến mười lăm phần trăm so với một động cơ được bảo trì đúng cách của cùng một mẫu xe. Do đó, việc kiểm tra thường xuyên bộ lọc nhiên liệu, bộ lọc không khí và dầu bôi trơn là biện pháp tiết kiệm nhiên liệu trực tiếp.

Nhiệt độ và độ cao xung quanh

Nhiệt độ môi trường cao và độ cao làm giảm mật độ không khí, hạn chế công suất phát ra của động cơ diesel. Bộ điều khiển máy phát điện có thể giới hạn tải hoặc động cơ có thể bị giảm công suất theo điều kiện tại chỗ. Nếu ứng dụng yêu cầu cùng tải điện ở địa điểm có độ cao lớn thì phải chọn máy lớn hơn và máy đó sẽ hoạt động ở điểm tải thấp hơn trong điều kiện bình thường, với mức phạt tương ứng về mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể. Các bảng tham khảo có giá trị đối với các địa điểm gần mực nước biển với nhiệt độ môi trường xung quanh từ 25 đến 30 độ C.

Chất lượng nhiên liệu và cấp theo mùa

Nhiên liệu diesel có chỉ số cetane kém, mật độ cao hoặc hàm lượng nước cao đốt cháy kém hiệu quả hơn và tăng tần suất thay bộ lọc. Nhiên liệu loại mùa đông có độ bay hơi cao hơn nên có thể làm giảm nhẹ hàm lượng năng lượng trên mỗi lít, trong khi nhiên liệu loại mùa hè có thể bị vón cục hoặc đông cứng trong thời tiết lạnh nếu sử dụng sai loại. Để lưu trữ lâu dài, sự xuống cấp của nhiên liệu và sự phát triển của vi sinh vật cũng có thể làm thay đổi đặc tính cháy. Sử dụng đúng loại theo mùa và thực hành vệ sinh thùng chứa tốt sẽ giúp động cơ luôn bám sát đường cong hiệu suất đã công bố.

Sử dụng Bảng thông số kỹ thuật và dữ liệu của nhà sản xuất

Các quy tắc chung là đủ cho các nghiên cứu khả thi và ngân sách sơ bộ, nhưng kế hoạch nhiên liệu cuối cùng phải dựa trên dữ liệu tiêu thụ đã công bố của mẫu máy phát điện chính xác đang được xem xét. Hầu hết các nhà sản xuất đều công bố số liệu tiêu thụ nhiên liệu ở mức tải 25, 50, 75 và 100 phần trăm trong bảng dữ liệu kỹ thuật của họ. Một số công bố đường cong tiêu thụ hoàn chỉnh cộng với các điều kiện theo đó các giá trị được đo, chẳng hạn như nhiệt độ môi trường, áp suất khí quyển và giá trị gia nhiệt thấp hơn của nhiên liệu.

Định mức danh nghĩa giống nhau có thể tạo ra số liệu tiêu thụ khác nhau tùy thuộc vào nền tảng động cơ và hiệu chuẩn khí thải. Một máy phát điện được lắp ráp với động cơ hiệu suất cao và máy phát điện cao cấp thường sẽ có chỉ số lít/giờ ở mức đầy tải thấp hơn so với máy phát điện được chế tạo dựa trên dòng động cơ cũ. Yêu cầu đường cong đầy tải cho từng model cụ thể là cách đáng tin cậy duy nhất để so sánh các máy. Đề xuất chỉ trích dẫn số liệu đầy tải có thể che giấu hành vi tải một phần kém hiệu quả hơn, điều này quan trọng khi thiết bị chủ yếu hoạt động dưới 75 phần trăm tải.

Khi đánh giá việc mua hàng, bạn nên so sánh một số tùy chọn cạnh nhau theo các điều kiện ngang nhau: cùng công suất tính bằng kW, cùng điểm phần trăm tải, cùng thông số kỹ thuật nhiên liệu và cùng điều kiện địa điểm. Các số liệu được công bố từ một nhà sản xuất, chẳng hạn như toàn bộ các bộ máy phát điện diesel, cung cấp cơ sở hữu ích cho những so sánh đó. Nếu ứng dụng dự kiến ​​hoạt động ở điểm tải bất thường hoặc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, nhà sản xuất nên cung cấp dữ liệu nhiên liệu đã điều chỉnh cho những điều kiện đó thay vì bản sao đơn giản của bảng tiêu chuẩn.

Đối với các dự án có cấu hình tải bất thường, máy catalog tiêu chuẩn có thể không phải là lựa chọn hiệu quả nhất. Thiết kế bộ máy phát điện tùy chỉnh có thể phù hợp với nền tảng động cơ, kích thước bộ tản nhiệt, cài đặt điều khiển và công suất đầu ra với chu kỳ hoạt động thực tế, điều này có thể giảm cả mức tiêu thụ nhiên liệu và chi phí vốn trong suốt thời gian lắp đặt. Ngay cả một sự cải thiện khiêm tốn về mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể trong hàng nghìn giờ hoạt động cũng sẽ dẫn đến mức giảm đáng kể về chi tiêu nhiên liệu và lượng khí thải.

Lập kế hoạch kích thước thùng nhiên liệu và thời gian chạy

Khi đã biết mức tiêu thụ hàng giờ, kích thước bể sẽ trở thành một phép nhân đơn giản. Dung tích bể có thể sử dụng cần thiết là tốc độ tiêu thụ dự kiến ​​tính bằng lít trên giờ nhân với quyền tự chủ cần thiết tính bằng giờ, cộng với mức dự trữ. Mức dự trữ điển hình là từ 10 đến 20 phần trăm, tính đến lượng không sử dụng được bên dưới cửa xả bình, nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình chạy thử và thực tế là máy phát điện thường chạy ở mức tải cao hơn một chút so với kế hoạch.

Ví dụ, một máy phát điện 200 kW ở chế độ đầy tải sẽ tiêu thụ khoảng 50 L/h. Trong 24 giờ hoạt động liên tục, dung tích sử dụng cần thiết là 1.200 lít. Việc bổ sung thêm 15% dự trữ sẽ đưa thông số kỹ thuật lên khoảng 1.380 lít, do đó, bình xăng tiêu chuẩn 1.500 lít là lựa chọn hợp lý. Thay vào đó, nếu cùng một cỗ máy chạy ở mức tải 50 phần trăm, mức tiêu thụ sẽ giảm xuống 28 L/h và bình chứa 1.000 lít có thể hoạt động tự chủ hơn 35 giờ. Sự khác biệt giữa hai con số này là lý do tại sao hệ số tải phải được cố định trước khi xác định bể.

Nhiều cài đặt sử dụng hệ thống lưu trữ hai tầng. Một bể chứa nhỏ, có kích thước cho 8 đến 12 giờ hoạt động, cung cấp năng lượng trực tiếp cho máy phát điện bằng trọng lực hoặc bằng một máy bơm nâng nhỏ. Một bể chứa lớn hơn sẽ đổ đầy bể chứa ban ngày thông qua một máy bơm chuyển theo chu trình được kiểm soát mức độ. Sự sắp xếp này giữ cho nhiên liệu trong thùng chính không bị ảnh hưởng trong thời gian dài trong các ứng dụng dự phòng, giảm nguy cơ tích tụ nước và phát triển vi sinh vật đồng thời giúp hoạt động tiếp nhiên liệu an toàn hơn và dễ quản lý hơn.

Các cơ sở quan trọng thường tuân theo các quy tắc và tiêu chuẩn đã được công bố. Ví dụ, tiêu chuẩn NFPA 110 cho hệ thống điện khẩn cấp và dự phòng thường yêu cầu hệ thống Cấp 1 phải được cung cấp đủ nhiên liệu cho 96 giờ hoạt động đầy tải, trừ khi cần nguồn cung cấp lớn hơn để đáp ứng thời gian ngừng hoạt động thiết kế tối đa. Yêu cầu chính xác tùy thuộc vào ứng dụng và cơ quan có thẩm quyền, vì vậy bước đầu tiên trong bất kỳ thiết kế bể nào là xác nhận yêu cầu về mã địa phương, sau đó áp dụng phép tính mức tiêu thụ để chuyển đổi giờ thành lít.

Quản lý lưu trữ nhiên liệu hoàn thành bức tranh. Việc lưu trữ dầu diesel trong thời gian dài đòi hỏi phải kiểm tra định kỳ, tách nước và thường là chương trình đánh bóng nhiên liệu để loại bỏ các hạt và ô nhiễm sinh học. Một bình chứa có kích thước sử dụng ước tính mức tiêu thụ chính xác sẽ có tốc độ luân chuyển nhiên liệu hợp lý, giúp giảm nguy cơ nhiên liệu cũ và giữ cho hệ thống sẵn sàng khởi động khẩn cấp.

Tiêu thụ nhiên liệu trong hệ thống máy phát điện song song

Khi nhiều máy phát điện hoạt động song song, việc tính toán nhiên liệu phải tính đến cách phân chia tải giữa các máy. Tổng mức tiêu thụ nhiên liệu của hệ thống là tổng mức tiêu thụ riêng lẻ của từng máy trực tuyến và hiệu quả của hệ thống phụ thuộc vào vị trí của mỗi máy trên đường cong tiêu thụ nhiên liệu cụ thể của nó.

Hãy xem xét một địa điểm có hai máy phát điện 400 kW cần tổng tải 300 kW. Nếu cả hai máy đều trực tuyến, mỗi máy mang 150 kW, tương đương khoảng 37% công suất của nó. Ở mức tải đó, mức tiêu hao nhiên liệu riêng là khoảng 0,31 L/kWh, do đó mỗi máy đốt cháy khoảng 46,5 L/h và hệ thống tiêu thụ khoảng 93 L/h. Thay vào đó, nếu chỉ có một máy chạy và mang toàn bộ công suất 300 kW, tức là 75% định mức thì mức tiêu thụ của nó là 300 × 0,26 = 78 L/h. Cấu hình một máy tiết kiệm khoảng 15 L/h và cũng giảm một nửa số giờ động cơ tích lũy trên đội xe. Đây chính xác là loại quyết định mà bộ điều khiển chuyên dụng khi lắp đặt hệ thống máy phát song song có thể tự động hóa bằng cách khởi động và dừng các bộ phận dựa trên nhu cầu tải.

Lợi ích của việc song song trở nên rõ ràng khi tải thay đổi theo thời gian. Ban ngày, một nhà máy có thể cần 600 kW, ban đêm chỉ cần 200 kW. Với hai hoặc ba thiết bị cỡ trung bình song song, bộ điều khiển có thể giữ tải trên số lượng máy tối ưu thay vì chạy một thiết bị lớn ở mức tải thấp. Đối với các hệ thống lắp đặt trong phạm vi 300-1000 kVA, tính linh hoạt trong vận hành này là một trong những lý do chính khiến các nhóm dự án chọn cấu hình song song trên một máy lớn duy nhất. Tiết kiệm nhiên liệu nhờ vận hành ở đúng điểm tải, kết hợp với độ tin cậy của dự phòng N 1, thường giúp bù đắp chi phí cho thiết bị đóng cắt và điều khiển bổ sung.

Xác minh ước tính mức tiêu thụ của bạn bằng dữ liệu thực

Không có tính toán nào được hoàn thành cho đến khi nó được kiểm tra so với thực tế. Cách đáng tin cậy nhất để xác minh ước tính là ghi lại mức tiêu thụ thực tế của máy phát điện trong một khoảng thời gian hoạt động đã biết. Giá trị đo được sẽ nắm bắt tình trạng thực của động cơ, kiểu tải thực và chất lượng nhiên liệu thực theo cách mà không bảng hoặc công thức nào có thể làm được.

Một số phương pháp có sẵn. Đơn giản nhất là đọc số liệu trên que thăm bình trước và sau khi chạy, kết hợp với đồng hồ đo giờ. Một cách tiếp cận chính xác hơn là lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu trong đường cung cấp cho động cơ. Nhiều bộ điều khiển máy phát điện hiện đại cũng hiển thị dữ liệu tiêu thụ được tính toán từ mô-đun điều khiển động cơ, đưa ra con số lít mỗi giờ theo thời gian thực. Phần mềm quản lý nhiên liệu có thể tổng hợp các số liệu này trên nhiều địa điểm và tạo ra các báo cáo hàng tháng cần thiết để đánh giá ngân sách.

Việc theo dõi mức tiêu thụ trong vài tuần đặc biệt có giá trị vì nó làm giảm bớt sự khác biệt giữa các lần chạy riêng lẻ. Nếu mức tiêu thụ đo được luôn vượt quá ước tính tính toán hơn 10% thì động cơ có thể cần được bảo trì, nhiên liệu có thể bị ô nhiễm hoặc đặc tính tải có thể khác với giả định. Nếu giá trị đo được thấp hơn đáng kể, hệ số công suất hoặc phần trăm tải được sử dụng trong tính toán có thể không chính xác. Trong cả hai trường hợp, việc thu thập dữ liệu đã hoàn thành công việc của nó: nó đã phát hiện ra sự khác biệt có thể được sửa chữa trước khi gây ra tình trạng bội chi ngân sách hoặc thiếu hụt xe tăng.

Lời khuyên thiết thực để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu diesel

Giảm mức tiêu thụ hiếm khi liên quan đến việc thay đổi nhiên liệu; đó là về việc thay đổi các điều kiện vận hành và lựa chọn thiết bị. Các phương pháp thực hành sau đây tạo ra mức tiết kiệm đáng tin cậy nhất trên nhiều ứng dụng.

• Kích thước máy phát điện cho tải thực tế với biên độ hợp lý, thường nhắm tới tải 60 đến 80 phần trăm trong quá trình hoạt động bình thường.
• Tránh vận hành liên tục ở mức tải dưới 30 phần trăm, khi mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể tăng mạnh và việc xếp chồng ướt sẽ làm hỏng động cơ.
• Tuân theo lịch trình bảo trì của nhà sản xuất, bao gồm bộ lọc không khí, nhiên liệu và dầu, kiểm tra kim phun và điều chỉnh khe hở van.
• Sử dụng dầu diesel sạch, chất lượng cao, đúng loại theo mùa, đồng thời ngăn nước và vi sinh vật phát triển khỏi bể chứa.
• Trong các cơ sở có nhiều đơn vị, hãy sắp xếp thứ tự các máy sao cho số lượng đơn vị đang chạy phù hợp với tải, giữ cho mỗi đơn vị trực tuyến gần điểm tải hiệu quả nhất của nó.
• Thường xuyên xem xét dữ liệu tiêu thụ và điều tra bất kỳ xu hướng nào tăng lên mà không có lý do rõ ràng, vì hiện tượng hao mòn nhiên liệu thường là dấu hiệu đầu tiên của sự cố động cơ đang phát triển.

Một địa điểm áp dụng các phương pháp này hầu như sẽ luôn thấy mức tiêu thụ đo được chuyển sang mức thấp hơn trong phạm vi dự kiến. Việc tiết kiệm nhiên liệu có thể lặp lại và kỷ luật bảo trì được cải thiện cũng giúp kéo dài tuổi thọ của máy phát điện và giảm nguy cơ ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

Suy nghĩ cuối cùng về tính toán mức tiêu thụ nhiên liệu của máy phát điện diesel

Phương pháp này rất đơn giản: xác định công suất thực tính bằng kilowatt, chọn mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể phù hợp với điểm phụ tải, nhân cả hai và nhân với số giờ vận hành. Những đánh giá duy nhất liên quan là đặc tính tải trọng, phải dựa trên điều kiện thực tế tại địa điểm và mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể, phải do nhà sản xuất đưa ra bất cứ khi nào có thể. Mọi thứ khác đều là số học.

Để lập kế hoạch nhanh, hãy sử dụng các giá trị tiêu chuẩn 0,25 L/kWh ở mức đầy tải và 0,1 gallon Mỹ trên mỗi kWh làm giới hạn trên vừa phải. Đối với ngân sách, mua sắm và kích thước bể chứa, hãy sử dụng bảng dữ liệu của nhà sản xuất và xác minh mức tiêu thụ đo được từ cơ sở. Tính toán mức tiêu thụ nhiên liệu không phải là việc làm một lần; nó phải được lặp lại bất cứ khi nào tải thay đổi, lắp đặt một máy khác hoặc lịch trình vận hành được sửa đổi. Những người vận hành tuân thủ kỷ luật này nhận thấy rằng chi phí nhiên liệu của họ có thể dự đoán được, thùng chứa của họ có kích thước chính xác và máy phát điện của họ chạy gần với mức hiệu suất mà nhà sản xuất động cơ mong muốn.