Spadek mocy agregatu przy wysokiej temperaturze i wysokości

Moc znamionowa agregatu obowiązuje w określonych warunkach odniesienia. Przy wysokiej temperaturze otoczenia, na przykład 48 °C w cieniu, agregat o mocy 500 kVA na tabliczce może przy obciążeniu 420 kVA zgłosić alarm wysokiej temperatury płynu chłodzącego i zrzucić obciążenie. Przyczyną nie jest usterka, lecz nieuwzględnienie temperatury na miejscu instalacji przy doborze agregatu.

To samo dzieje się na dużej wysokości. W miarę rozrzedzenia powietrza silnik pobiera go mniej, może spalić mniej paliwa i wytwarza mniejszą moc. To obniżenie mocy nazywa się deratingiem. Aby dobrać właściwy agregat, trzeba znać najwyższą temperaturę i wysokość n.p.m. miejsca instalacji, a następnie sprawdzić dane deratingu producenta.

W jakich warunkach obowiązuje moc z tabliczki?

Moce silników podaje się dla standardowych warunków odniesienia. Standardowe warunki odniesienia wg ISO 3046-1 (do której odwołuje się również ISO 8528-1 dla agregatów prądotwórczych):

Parametr	Wartość odniesienia
Całkowite ciśnienie barometryczne	100 kPa
Temperatura powietrza	25 °C
Wilgotność względna	30%

Producenci wskazują ponadto w karcie katalogowej, do jakiej temperatury i wysokości moc może być oddawana bez obniżenia. Przykładowo jeden silnik oddaje pełną moc do 40 °C i 1000 m, a inny może zacząć tracić moc przy niższej granicy. Po jej przekroczeniu zastosowanie ma krzywa lub tabela deratingu.

Trzy źródła spadku mocy

• Silnik: W gorącym i rozrzedzonym powietrzu masa powietrza dostającego się do cylindra maleje. Silniki z turbodoładowaniem kompensują to do pewnego punktu; powyżej niego moc spada. Ponieważ układ turbodoładowania, układ paliwowy i ustawienia emisji różnią się w zależności od silnika, różny jest też spadek mocy.
• Chłodzenie: Chłodnica jest projektowana dla określonej temperatury otoczenia. Na dużej wysokości gęstość powietrza spada, więc maleje też masa powietrza przetłaczanego przez wentylator. Jeśli chłodzenie jest niewystarczające, alarm temperatury ograniczy agregat wcześniej niż jego moc.
• Prądnica (alternator): Prądnice ocenia się zwykle według warunków z IEC 60034-1, czyli dla powietrza chłodzącego o temperaturze 40 °C i wysokości 1000 m. Powyżej tych wartości uzwojenia pracują w wyższej temperaturze, a wartość kVA spada zgodnie z tabelą producenta prądnicy.

Moc, jaką agregat może oddać na miejscu instalacji, jest ograniczona przez ten z trzech czynników, który jest najbardziej restrykcyjny.

Jak odczytać przykładową tabelę deratingu?

Poniższa tabela jest całkowicie hipotetyczna; przygotowano ją, aby pokazać metodę, i nie dotyczy żadnego silnika ani marki. Rzeczywiste wartości znajdują się w karcie katalogowej każdego silnika.

Wysokość / Temperatura	25 °C	40 °C	45 °C	50 °C
≤ 1000 m	100%	100%	96%	92%
1500 m	97%	95%	91%	87%
2000 m	93%	90%	86%	82%
2500 m	88%	85%	81%	77%

Odczyt: należy ustalić najwyższą temperaturę i wysokość miejsca instalacji; wartość procentowa na przecięciu to stosunek mocy, jaką silnik może oddać w tych warunkach, do mocy znamionowej z tabliczki.

Przykład obliczeń (na wartościach hipotetycznych)

Miejsce instalacji: wysokość 1500 m, najwyższa temperatura latem 45 °C. Wymagana moc: 400 kW (500 kVA).

1. Silnik: Współczynnik z tabeli 91% → wymagana moc znamionowa ≈ 400 ÷ 0,91 ≈ 440 kW.
2. Prądnica: W tabeli producenta prądnicy dla tych warunków np. 94% → wymagana moc prądnicy ≈ 500 ÷ 0,94 ≈ 532 kVA.
3. Wynik: Jako wstępny wybór rozpatruje się agregat spełniający oba warunki jednocześnie, czyli w tym przykładzie z klasy około 550 kVA.
4. Chłodzenie: Należy dodatkowo potwierdzić, że chłodnica jest wystarczająca przy temperaturze otoczenia 45 °C i na wysokości 1500 m.

Wzór ogólny:

Wymagana moc znamionowa = moc wymagana na miejscu instalacji ÷ współczynnik deratingu

Aby od początku obliczyć zapotrzebowanie na moc, można skorzystać z narzędzia kalkulator mocy oraz z naszego artykułu jakiej mocy agregat w kVA wybrać.

Częste błędy w praktyce

• Dobór na podstawie średniej temperatury. Obliczenia wykonuje się nie dla średniej rocznej, lecz dla popołudnia najgorętszego dnia.
• Pominięcie temperatury na wlocie powietrza. Powietrze wewnątrz obudowy lub pomieszczenia agregatu może być o kilka stopni cieplejsze niż na zewnątrz, a przy złej wentylacji znacznie cieplejsze. Decydująca jest temperatura powietrza wpływającego do filtra powietrza i chłodnicy. Zob. pomieszczenie agregatu i instalacja oraz obudowa agregatu.
• Recyrkulacja gorącego powietrza. Jeśli gorące powietrze wychodzące z chłodnicy jest ponownie zasysane, agregat pracuje na powietrzu znacznie cieplejszym niż temperatura otoczenia.
• Uwzględnianie wyłącznie silnika. Czynnikiem ograniczającym mogą być również prądnica i chłodnica.
• Pomylenie częstotliwości. Krzywe deratingu tego samego silnika dla 50 Hz i 60 Hz mogą się różnić; zob. różnica między agregatami 50 Hz i 60 Hz.
• Pominięcie klasy mocy. Derating stosuje się do wybranej klasy mocy (standby lub prime); zob. różnica między mocą standby, prime i continuous.

Lista kontrolna

• Czy wysokość miejsca instalacji jest znana?
• Czy obliczenia wykonano dla najwyższej temperatury w najgorętszym okresie?
• Czy oszacowano rzeczywistą temperaturę powietrza na wlocie filtra powietrza i chłodnicy?
• Czy sprawdzono tabelę lub krzywą deratingu w karcie katalogowej silnika?
• Czy sprawdzono wartość deratingu prądnicy?
• Czy potwierdzono wydajność chłodnicy przy danej temperaturze i wysokości?
• Czy obliczenia wykonano dla właściwej klasy mocy (standby/prime) i częstotliwości?

Następny krok

Przy doborze agregatu do gorącego klimatu lub na miejsca położone wysoko prosimy przekazać zespołowi Terex Diesel wysokość miejsca instalacji, najwyższą temperaturę oraz dane o obciążeniu. Wspólnie ocenimy odpowiednie połączenie silnika i prądnicy na podstawie kart katalogowych: prosimy o kontakt.