Chọn đúng loại máy phát điện

Ngoại trừ máy chính, tổ máy phát hoặc máy phát điện của thuyền có thể là khoản đầu tư thiết bị lớn nhất.

Sau máy chính, thiết bị đắt tiền trên một chiếc thuyền có thể là máy phát điện, còn được gọi là máy phát điện hàng hải. Ngoài ra, một máy phát điện có thể chạy nhiều gấp hai hoặc ba giờ so với (các) máy chính, vì vậy việc lựa chọn đúng máy phát điện là một quyết định quan trọng. Chủ thuyền muốn một máy phát điện đáng tin cậy, kéo dài tuổi thọ và mang đến thời gian thư giãn thoải mái trên thuyền.

Việc chọn tổ máy phát điện hàng hải phù hợp có thể dễ dàng nếu thuyền trưởng làm việc với đại lý máy phát điện và phân tích các yêu cầu của thuyền một cách cẩn thận. Hướng dẫn chọn máy phát điện phù hợp cho người mua này sẽ giúp bạn đọc làm quen với một số thuật ngữ và cung cấp những hiểu biết cơ bản về các loại máy phát điện khác nhau và cách chúng hoạt động.

Dòng điện AC hay DC

Việc lựa chọn dòng điện AC hoặc DC tùy thuộc vào ứng dụng. Nếu mục tiêu chính của bạn là sạc ắc quy, nhiều người đặt máy phát điện nhỏ chỉ để sạc. Bộ sạc ắc quy sạc DC được thiết kế đặc biệt sẽ có hiệu suất cao hơn, kích thước và trọng lượng sẽ nhỏ hơn và đi kèm với lợi ích là máy phát tốc độ biến đổi.

Nếu bạn chỉ cần sạc ắc quy đơn giản, một máy phát điện nhỏ có thể đáp ứng được yêu cầu công việc.

Nhiều máy phát điện DC ban đầu chỉ đơn giản là một động cơ gas hoặc diesel với một máy phát điện ô tô, không hiệu quả và ồn ào theo tiêu chuẩn ngày nay. Công nghệ mới đã chứng kiến sự phát triển của các máy phát điện mang lại hiệu quả hơn.

Biến tần hoặc Máy phát điện

Biến tần thay đổi dòng điện DC từ khối ắc quy dự phòng thành điện AC để chạy thiết bị điện xoay chiều. Biến tần hoạt động hiệu quả đối với các thuyền có nhu cầu điện năng tương đối thấp (1000 đến 3500 watt) trong khoảng thời gian ngắn. Thuyền có nhu cầu điện năng ổn định, lớn hơn và động cơ điện thì cần có máy phát điện hoặc máy phát điện cùng với một biến tần.

Động cơ, truyền động thủy lực hay cả hai?

Được cấp điện bởi một máy bơm thủy lực trên máy chính, máy phát điện truyền động thủy lực phù hợp nhất với các tàu thuyền có yêu cầu công suất nhỏ, gián đoạn hoặc các dòng tàu thuyền phạm vi rộng. Nói chung, tốt nhất nên dựa vào máy phát điện thủy lực khi bạn chỉ cần một lượng điện nhỏ

Tốc độ hoạt động của tổ máy phát điện hàng hải

Thiết bị điện tử được thiết kế để tiêu thụ năng lượng điện với tần số cố định. Đơn vị quốc tế (SI) cho tần số là hertz (Hz) bằng một chu kỳ trên giây. Mỹ và Canada sử dụng điện 60Hz. Châu Âu, Úc, New Zealand và hầu hết các nước Châu Á sử dụng tần số 50Hz.

Đảm bảo máy phát điện đưa ra mức năng lượng điện chính xác cho khu vực mà thuyền hoạt động.

Chọn tần số sử dụng trong khu vực mà thuyền thường được sử dụng thường xuyên nhất. Công suất tần số của máy phát điện phụ thuộc vào tốc độ động cơ cố định của nó, trừ khi đang sử dụng máy phát tốc độ biến đổi mới. Để tạo ra điện 60Hz, động cơ vận hành bình thường ở 1800 hoặc 3600 vòng / phút. Máy phát điện  ở tần số 50Hz chạy ở khoảng 1500 hoặc 3000 vòng / phút. Máy phát điện bốn cực chạy ở tốc độ 1800 vòng / phút đối với tiêu chuẩn điện của Mỹ hoặc 1500 đối với tiêu chuẩn châu Âu là phổ biến nhất.

Chúng mang lại những lợi ích tuyệt vời và cực kỳ tiết kiệm nhiên liệu, tương đối yên tĩnh miễn là chúng có tấm chắn/khoang cách âm, vận hành không tốn kém và đáng tin cậy trong thời gian dài. Máy phát điện hai cực nhỏ và nhẹ, nhưng động cơ này chạy với tốc độ gấp đôi máy phát bốn cực, điều này làm tăng tiếng ồn và giảm tuổi thọ động cơ.

Tuy nhiên, động cơ hiện đại 3000 vòng/phút, tiết kiệm nhiên liệu và có tuổi thọ cao. Nó nhỏ hơn và nhẹ hơn đáng kể so với máy phát điện 1500 vòng / phút. Mặc dù tuổi thọ động cơ có thể ngắn hơn một chút nhưng khả năng động cơ chạy đủ giờ để hao mòn thiết bị là khó xảy ra. Số giờ trung bình của máy phát điện trên một chiếc thuyền du ngoạn có lẽ vào khoảng 100 đến 150 giờ mỗi năm và tuổi thọ điển hình của động cơ diesel tốc độ cao hai đến ba xi lanh hiện đại có thể là từ 3000 đến 4000 giờ. Với một khoang cách âm và động cơ thích hợp, giá đỡ cách ly, máy phát điện 3000 giờ yên tĩnh và mượt mà như thiết bị 1500 vòng / phút.

Bạn nên kết hợp loại nhiên liệu của máy phát điện với loại nhiên liệu của máy chính.

Gas hay Diesel?

Nếu máy chính của thuyền là động cơ diesel, thì máy phát điện cũng phải chạy bằng cùng một loại nhiên liệu. Hãy nhớ rằng bản chất dễ nổ của xăng cần phải có máy phát điện không có tia lửa. Điều này có thể làm cho máy phát điện diesel trở nên an toàn hơn ngay cả khi máy chính chạy bằng xăng.

Hệ làm mát

Động cơ máy phát điện làm mát bằng chất lỏng được thiết kế để sử dụng trong môi trường hàng hải và chúng có sẵn trong ba cấu hình: bộ trao đổi nhiệt, làm mát bằng keel hoặc nước biển trực tiếp. Máy phát điện phải có cùng loại chất lỏng làm mát như máy chính.

Tổ máy phát điện hàng hải làm mát bằng bộ trao đổi nhiệt có hai mạch nước làm mát. Chúng bao gồm một bánh công tác cao su hoặc máy bơm ly tâm để di chuyển nước từ bên ngoài thuyền qua bộ trao đổi nhiệt và phía sau mạn thuyền thường qua ống xả. “Mạch nước  (còn gọi là nước ngọt)” có một máy bơm tuần hoàn di chuyển hỗn hợp làm mát liên tục qua khối động cơ và ống xả (nơi làm mát chúng) và qua bộ trao đổi nhiệt, nơi nó được làm mát bằng nước biển.

Máy phát điện làm mát bằng Keel chỉ có mạch nước bên ngoài. Một máy bơm tuần hoàn di chuyển chất làm mát qua lưới làm mát ở đáy thuyền. Máy phát điện làm mát bằng keel yêu cầu bộ làm mát bằng keel riêng để chúng không bị ràng buộc với lưới của máy chính.

Máy phát điện làm mát bằng chất lỏng sẽ ngăn nước mặn xâm nhập vào các bộ phận bên trong của thiết bị.

Loại động cơ

Máy phát điện hàng hải với động cơ 4 thì thẳng hàng, dù chạy bằng diesel hay xăng đều dễ dàng lắp đặt và bảo trì. Vì máy phát điện bốn cực hoạt động ở vòng tua máy thấp, động cơ cần tạo ra mô-men xoắn tối đa gần hoặc thấp hơn tốc độ vận hành. Động cơ ô tô tạo ra mô-men xoắn cực đại ở tốc độ cao hơn. Ví dụ, khi chúng chạy ở tốc độ 1800 vòng / phút, hầu như tất cả các động cơ ô tô làm việc ở điểm dưới mô-men xoắn. Điều này sẽ hạn chế khả năng động cơ phải tải thêm phụ tải như máy chế tạo nước ngọt, máy điều hòa không khí hoặc tủ lạnh. Động cơ được sản xuất cho các ứng dụng công nghiệp, hạng nặng cung cấp mô-men xoắn mạnh mẽ, đáng tin cậy ở cấp thấp và cung cấp điện để xử lý các tải điện bổ sung, ngay cả khi chạy hết công suất. Nhược điểm là kích thước và trọng lượng bổ sung có thể đáng kể.

Máy phát sản xuất ít hơn 10 kW với động cơ 3000 vòng / phút vẫn có thể chạy động cơ hai hoặc ba xi-lanh. Nếu người dùng muốn điều tương tự từ hệ thống 1500 vòng / phút, các yêu cầu thường là đối với động cơ bốn xi-lanh. Khi công nghệ động cơ đã phát triển trong những năm gần đây, những nhược điểm đối với động cơ diesel nhỏ có vòng tua cao chắc chắn đã được giảm bớt.

Lợi ích động cơ

• Ống góp bằng thép đúc, làm mát bằng chất lỏng giúp tăng độ an toàn. Các ống góp khô có thể là một mối nguy hiểm dễ cháy. Nếu có bộ tăng áp, hãy đảm bảo nó được làm mát bằng chất lỏng.
• Tất cả các điểm dịch vụ nên được tập trung về một phía để dễ bảo trì. Điều này cho phép bạn lắp đặt phía bên kia của máy phát điện trực tiếp với vách ngăn để tiết kiệm không gian trong buồng máy.
• Trên các máy lớn hơn, hãy chọn loại có ống lót xi lanh có thể thay thế, làm mát bằng chất lỏng. Điều này làm giảm chi phí thi công lại. Nếu đó là động cơ diesel có vòng tua máy cao nhỏ hơn thì có thể rẻ hơn  chỉ bằng cách thay động cơ.
• Máy phát điện phải ngắt an toàn khi nhiệt độ nước cao và áp suất dầu thấp.
• Tìm hiểu một thiết kế loại bỏ các thiết bị không cần thiết, gây phiền hà như ống mềm, dây đai và vòng đệm.

Máy phát điện phải được sử dụng sao cho dễ dàng bảo dưỡng giống như các động cơ.

Một pha hay ba pha?

Máy phát điện hàng hải tạo ra điện một pha hoặc ba pha. Động cơ ba pha ít tốn kém hơn động cơ một pha. Và trong khi nguồn điện ba pha tốt hơn cho việc khởi động và chạy động cơ, máy phát điện từ 20kW trở xuống thường có động cơ một pha.

Máy phát điện hàng hải tốc độ biến đổi

Cho đến thời điểm gần đây, máy phát điện vòng tua cố định là công nghệ duy nhất có sẵn. Bất kể chúng là tốc độ thấp (1500 / 1800rpm) hay tốc độ cao (3000 / 3600rpm), chúng đều có chung một nhược điểm. Động cơ chỉ có thể cấp điện có sẵn ở một vòng / phút. Trong trường hợp của các máy phát tốc độ thấp, điều này dẫn đến việc một động cơ lớn được yêu cầu để phát triển một lượng điện tương đối nhỏ. Trong trường hợp của máy phát điện tốc độ cao, bạn phải chấp nhận là tiếng ồn của động cơ và tuổi thọ.

Northern Lights sản xuất đầy đủ các dòng máy phát điện chuyên dụng với nhiều kích cỡ khác nhau.

Một kịch bản lý tưởng là động cơ có thể điều chỉnh vòng tua máy để phù hợp với công suất tải yêu cầu tại bất kỳ thời điểm nào. Điều này không thể thực hiện được trên các hệ thống có tần số liên quan đến tốc độ động cơ. Do đó, cần phải có một cách tiếp cận phức tạp hơn.

Điều này liên quan đến việc tạo ra tần số cao (danh định là 400Hz) ở điện áp cao (danh định là 270VAC) và sau đó chuyển đổi tần số này thông qua một số bộ chỉnh lưu trạng thái rắn thành nguồn điện DC điện áp cao. Nguồn DC này hiện được cấp cho bộ biến tần DC thành AC có công suất cố định là 230VAC ở 50HZ. Vì công suất AC thực tế của cuộn dây máy phát được chuyển đổi thành DC nên vòng tua máy chính của động cơ có thể chạy ở các tốc độ khác nhau mà không ảnh hưởng đến tần số đầu ra của biến tần và động cơ giờ chỉ hoạt động ở tốc độ đủ để cung cấp một yêu cầu tải nhất định.

Máy phát điện Cummins này có các tấm chắn âm thanh (khoang cách âm) có thể dễ dàng tháo rời để bảo dưỡng.

Tốt nhất là nhờ đại lý máy phát điện thực hiện phân tích tải trọng thuyền của bạn để xác định loại máy phát điện có kích thước phù hợp. Các đại lý sẽ cần yêu cầu công suất được liệt kê. Sử dụng công thức này để tính công suất: amps x volt = watt. Bật thiết bị sử dụng động cơ điện sẽ tạo ra dòng điện chạy qua, có thể làm giảm điện áp và tần số cũng như làm mờ đèn. Tùy thuộc vào chất lượng và kích thước của động cơ đang được khởi động, lượng công suất cần thiết để khởi động một thiết bị có thể lên đến mười lần công suất đang chạy của nó. Đây là lý do tại sao việc cung cấp cho đại lý công suất khởi động và chạy của mỗi động cơ là rất quan trọng. Đại lý có thể tính toán tải điện của tất cả các thiết bị bạn sẽ chạy cùng một lúc

Phụ kiện

Khi  đã xác định kích thước máy phát điện, hãy lập danh sách các thiết bị tùy chọn có thể được thêm vào thuyền. PTO phía trước (tắt nguồn) là một cách tuyệt vời để lấy sức mạnh cơ học khỏi mặt trước của động cơ. Các PTO phía trước tương tác với một ly hợp điện. PTO gắn máy bơm có thể có máy bơm thủy lực được gắn để chạy thủy lực, thiết bị boong và chân vịt mũi.

Để giảm tiếng ồn của động cơ và tăng sự thoải mái trên thuyền, các khoang cách âm được trang bị tùy chọn với nhiều máy phát điện. Một số khoang cách âm khiến việc tiếp cận máy phát khó khăn hơn vì vậy khi chọn tấm/khoang cách âm, hãy đảm bảo rằng nó có các tấm dễ tháo lắp. Nên sử dụng cầu dao để bảo vệ máy phát điện khỏi ngắn mạch. Gắn cầu dao ngắt mạch càng gần máy phát điện càng tốt.

Khi kích thước máy phát điện đã được xác định, hãy nhận tư vấn độc lập vì mỗi nhà cung cấp sẽ có cách thức hoạt động khác nhau một chút. Điều này đảm bảo rằng một chiếc thuyền sẽ có một hệ thống cấp điện tuyệt vời, cung cấp độ tin cậy trong nhiều năm.