Generatori in isola - Ottimizzazioni

[Symple]

Sono stato contattato da un cliente estero per un impianto industriale che funziona attualmente con n°3 generatori in isola e svincolati tra loro.

Quest'ultimo si lamenta che consuma molto gasolio. Ho fatto misurare con un analizzatore di rete le varie sezioni dell'impianto ed è emerso che:

- i generatori erogano una corrente molto bassa, circa al 20÷40% delle sue possibilità (es. un generatore da 450 kVA erogano in media circa 100A)

- il cosfi è molto basso, così come il fattore di potenza

- le correnti sulle fasi sono più o meno equilibrate, ma sul neutro la corrente è alta (in un caso è superiore alle 3 fasi)

 

Premettendo che mi mancano ancora alcune informazioni, la mia intenzione sarebbe quella di proporre due soluzioni, una "economica" ed una più onerosa:

 

1) La soluzione "economica" è quella di rifasare opportunamente e di ridurre sensibilmente la presenza delle armoniche sulla rete. Non stravolgo la distribuzione dell'impianto ma posso ridurre sensibilmente la corrente a parità di potenza attiva. Naturalmente dovrei prevedere n°3 gruppi di rifasamento automatico sulle 3 sezioni distinte dell'impianto

 

2) La soluzione onerosa è quella di prevedere n°2/3 generatori in parallelo, dimensionati in base alle richieste di energia dell'insediamento industriale. In tal caso dovrei prevedere un solo grosso gruppo di rifasamento automatico. L'alternativa sarebbe quella di utilizzare i generatori esistenti e trovare il modo di farli funzionare in parallelo, ma questa è una strada rischiosa in quanto non saprei molto come muovermi.

 

Ci può essere una "terza" o "quarta" via?

[Elettroplc]

Allora, immagino parliamo di generatori - o co/generatori - in isola...alimentati a gasolio per settore industriale come cave o similari.

Di norma, il gneratore elettrico, assume una cdt% in tensione maggiore quando lavora ad una temperatura di esercizio superiore a quella di targa, ovvero -  gli avvolgimenti - per effetto joule - perdono efficienza, cala la tensione e la corrente di linea a causa della Rz maggiore.

Non è da escudere che, vi siano carichi squlibrati ed una componente armonica superiore ad un valore medio del 15% ..tale da aggravare il surriscaldamento dei cavi, connetotri ed avvolgimenti del GE. Le armoniche, provocano anche della anomalie sulla correntta rotazione del flusso magnetico del GE, tale da rendere inefficace la stabilizzazione della corretta rotazione in rpm.

 

Prima di adottare soluzioni aleatorie, eseguirei una verifica delle armoniche.

Un rifasamento del GE e delle linee, con quelle potenze è certamente una ipotesi da prendere in considerazione, esistono anche moduli i condizionamento della rete molto sofisticati, li ho visti in un altro sito, sono stati esposti anche ad una fiera, ma il loro costo non è certo in econimia.

 

Credo che i GE, non riescano a mantenere il rpm corretto, non è detto che sia sempre colpa della parte elettrica, se il regime di rotazione non è quello di progetto l'efficienza in termini di corrente erogata crolla inesorabilmente.

 

Nelle cave o grossi impiantinegli USA, adottano un additivo carburante  speciale per la parte motore endotermico, tale da inibire queste problematiche e ridurre sensibilmente i consumi della materia prima.

 

[Elettroplc]

Un altra cosa, la corrente erogata dipende anche dal carico....

[Adelino Rossi]

Quote

Quest'ultimo si lamenta che consuma molto gasolio.

La semplice frase "CONSUMANO TROPPO" è troppo aleatoria e insufficiente a dare una idea della situazione.

il consumo è dato in base alla potenza erogata e alla efficienza del motore primario diesel.

sarebbe il caso di fare dei test e di ricavare una curva di consumo gasolio/Kwh prodotti.

una curva a più punti. questo è possibile solo se si possono caricare i generatori, o almeno uno se sono uguali, da pochi kw al massimo carico.

dalla curva si ricava il consumo specifico x kwh prodotto. Da qui le valutazioni del caso.

E' evidente e logico che se i generatori lavorano a basso carico consumano di più, è molto meglio avere in marcia solo quelli che servono ad un carico attorno all'80-90%

del carico massimo. Tutto il resto, armoniche. cosenfi e quant'altro viene dopo in quanto il quesito non riguarda disturbi di rete o sovratemperatura dei conduttori o cadute anomale di tensione.

Nella documentazione dei gruppi o sulla targa ci dovrebbe essere il dato di fabbrica del costruttore sul consumo specifico di carburante. giusto per avere un dato di riferimento.

In internet ci sono numerosi cataloghi che danno le caratteristiche dei gruppi diesel alternatori con il consumo specifico a vari livelli di potenza erogata.

frase estrapolata " non comprarne uno che lavori al 50% delle sue possibilità, visto che perderemo in efficienza. "

Link

In un documento viene indicato come approssimativo un consumo di 0,3litri di combustibile ogni kw di potenza. 

altre varianti possono essere, filtri sporchi, manutenzione non efficiente.

sarebbe necessario avere un registro di esercizio dove viene riportato il livello del combustibile, (previo calcolo della cubatura del serbatoio, un contatore per la misura dei kwh prodotti, un contaore di esercizio del gruppo e il report di manutenzione periodica e straordinaria.

 

Quote

 

[dnmeza]

condivido l'analisi di Adelino R. in particolare sulle curve di carico e rendimento, poi manutenzione generale e filtri, anche se un rifasamento sicuramente migliorerebbe, però prima le altre due voci. mettere generatori diesel in parallelo con carichi non stabili, anche se i generatori fossero uguali, potrebbero innescarsi dei pendolamenti e delle correnti che peggiorerebbero la gestione.

[Symple]

Intanto ringrazio perchè mi state dando ulteriori spunti.

Sicuramente le informazioni che mi hanno dato sono molto poche, insufficienti.

 

Cerco di darne una in più io.

L'impianto in oggetto è alimentato da una fornitura di rete così bassa che a fronte dei kW che questa attività industriale ha, è costretta ad andare in continuazione con gruppi elettrogeni. Dall'analisi di rete ho potuto constatare un cosfi che in molti punti della giornata scende anche sotto gli 0,7 - 0,6, il che da un punto di vista elettrico significa maggior consumo di energia. Approfondirò certamente l'aspetto endotermico e meccanico; da quel poco che ho potuto vedere io presumo che non si prendano molta cura di questi gruppi.

 

Dal punto di vista del carico, non so chi ha deciso determinate taglie, ma a mio avviso la situazione attuale (3 generatori che lavorano separatamente l'uno dall'altro) è il frutto di aggiunte nel tempo e fatte senza avere una visione complessiva ma soltanto volte a risolvere il problema urgente del momento. Ed a mio avviso il fatto che ciascuno dei 3 generatori lavorino mediamente al 30% del carico non giova sicuramente ai consumi.

 

Appena avrò dei dati precisi sui consumi di gasolio e sullo stato della manutenzione dei motori si potranno fare ulteriori considerazioni.

[Elettroplc]

Eh, probabilmente il nocciolo della questione è nella ripartizione dei carichi tra i GE, in pratica ...hai una sorta di tre Generatori che lavorano al 30% cadauno per un complessivo, che se rifasato, potrebbe essere associato ad uno solo....con un risparmio dei 2/3 circa di idrocarburi.

 

Per il rifasamento, consilgio uno localizzato per singoli carichi.

 

La ripartizione dei carichi la deve valutare un tecnico...o un tecnico gestionale,..con quel valore di 0,6/0,7 ..siamo nella condizione in cui, più del 50% della corrente assorbita da determinati carichi è appartiene alla componente reattiva ..ovvero energia regalata ai circuiti magnetici. Un rifasamento localizzato e la congettura dei carichi su di un GE o al massimo due, darebbe un bel risultato.

[dnmeza]

Quote

L'impianto in oggetto è alimentato da una fornitura di rete

se è alimentato da una fornitura di rete, con l'applicazione di un controllo del carico e dispositivi di parallelo automatico si dovrebbe ottimizzare l'inserzione dei gruppi e dello stacca degli stessi, rimane sempre una cosa basilare il rifasamento automatico dei carichi.

[Adelino Rossi]

alcune incongruenze sull'argomento:

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L'impianto in oggetto è alimentato da una fornitura di rete così bassa che a fronte dei kW che questa attività industriale ha, è costretta ad andare in continuazione con gruppi elettrogeni. 

 

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Dall'analisi di rete ho potuto constatare un cosfi che in molti punti della giornata scende anche sotto gli 0,7 - 0,6, il che da un punto di vista elettrico significa maggior consumo di energia.

 

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Dal punto di vista del carico, non so chi ha deciso determinate taglie, ma a mio avviso la situazione attuale (3 generatori che lavorano separatamente l'uno dall'altro) 

 

se tre generatori lavorano separati, significa tre isole indipendenti, allora la rete non è in parallelo e forma o una quarta isola o è di riserva.

 

il controllo dei carichi centralizzato e il rifasamento ha senso solo se i tre gruppi funzionassero in parallelo con la rete. o in parallelo tra di loro.

SERVE LO SCHEMA UNIFILARE. rete, generatori e carichi.

[Symple]

Dunque purtroppo le informazioni che mi arrivano sono molto approssimative ed a volte inesatte.

Aggiornerò la situazione quando avrò un quadro dello sviluppo impiantistico più chiaro.

 

Intanto le cose chiare sono queste:

- cosfi molto basso (è stato misurato)

- i generatori non sono in parallelo e non c'è parallelo con la rete

 

Di quali incongruenze parli? Sono più che altro informazioni vaghe...

[dnmeza]

http://www.visa.it/it/ftp/get/109_Documenti_Commerciali/109000000029-000-00.pdf

[Symple]

Il mio problema è che ci sono gruppi di 3 costruttori diverse, potenze diverse...

Sinceramente non saprei dire se il parallelo mantenendo queste macchine sia possibile.

 

Se percorribile sarebbe sicuramente la soluzione migliore (minor dispendio con maggior vantaggio).

[dnmeza]

ceca

QUADRO DI PARALLELO "IN SYNC" su questo link circa a metà

 

http://www.visa.it/it/page-electrical-accessories

 

 

[Elettroplc]

Quoto pure io, rimane il fatto che:

I GE a idorcarburi hanno anche bisogno della manutenzione sulla parte endotermica.

Il GE, quando sottoposto a carcio sulla rete elettrica, deve anche vincere la forza elettromotrice inversa che si oppone al motore endotermico, più carico maggiori consumi.

 

A parte la premessa di cui sopra, una riduzione della corrente di linea per effetto del rifasamento localizzato garantisce minori correnti Ib e minore consumo, così come un fattore armonico sotto il 15% garantisce maggiore efficienza.

 

Si tratta di progettare correttamente, ma spesso solo dopo ci si accorge di non averlo fatto...

 

[Symple]

Dunque rifaccio il punto della situazione in quanto ho avuto informazioni aggiuntive.

L'impianto è suddiviso in due blocchi.

Il primo ha un quadro che fa confluire ben 3 generatori, uno da 525 kVA, uno da 580 kVA e uno da 250 kVA. Ne va solo uno per volta. Quello da 525 kVA va di giorno e ha di scorta quello da 580 kVA (o quando l'altro è in manutenzione). Quello da 250 kVA va di sera e di notte in quanto il quadro generale alimenta anche degli appartamenti. Il quadro descritto ha un ingresso dalla rete (non c'è commutazione automatica, per evitare paralleli accidentali ci sono dei blocchi a chiave).

Il secondo è alimentato da un trasformatore da 350 kVA.

 

Ora veniamo alla questione.

Ho misurato i generatori per il servizio diurno (quello da 525 e quello da 350 soltanto). Entrambi hanno correnti elevate sul neutro nonostante i carichi equilibrati sulle altre fasi; entrambi hanno cosfi piuttosto bassi ed entrambi hanno un contenuto di armoniche elevato (in uno ho una media di THDI del 350% sul neutro se non ricordo male).

 

Al cliente sottoporrò anche l'alternativa di cambiare i gruppi per poterli far lavorare in parallelo con relativo calcolo dell'ammortamento.

La base imprescindibile però è quella di installare dei rifasatori e filtri attivi per ridurre le armoniche e la potenza reattiva.

La mia domanda è: come posso quantificare in termini di risparmio del carburante la riduzione della potenza reattiva? Tra l'altro non esistono che io sappia i dati del consumo dei generatori sotto il 50% del carico (e in ambedue i casi il carico è tanto se arriva al 30%).

[Symple]

Il Cliente mi ha fermato e ad oggi non ho formulato ancora una soluzione seria al problema.

Ne approfitto per postare le misurazioni fatte per il generatore più critico...

 

500 kva - THDI.pdf