Выхлопная система генератора: трубы, глушитель и противодавление

Выхлопная линия — одна из позиций, в которых при монтаже генератора ошибаются чаще всего. Ошибки обычно не заметны в первый день. Агрегат работает, но на полной нагрузке теряет мощность, температура выхлопных газов растёт, в помещении скапливаются сажа и запах. Через несколько месяцев появляются повреждения турбокомпрессора, уплотнений или подвесов труб. В этой статье мы рассматриваем составляющие выхлопной системы, подбор диаметра трубы и моменты, которые следует учитывать при монтаже. Другие вопросы монтажа — вентиляция, топливо и основание — описаны в статье монтаж генератора.

Составляющие выхлопной системы

Типичная выхлопная линия генератора, начиная от выхода двигателя, состоит из следующих элементов:

1. Гибкое соединение (компенсатор): воспринимает вибрацию двигателя и тепловое расширение трубы. Устанавливается как можно ближе к выходу двигателя.
2. Глушитель: снижает шум выхлопа. Может быть одно- или двухступенчатым.
3. Трубы и отводы: выводят газы наружу. Отводы с большим радиусом уменьшают сопротивление.
4. Подвесы и опоры: несут вес линии и оставляют свободу перемещения в направлении расширения.
5. Слив конденсата: в самой низкой точке линии предотвращает стекание скопившейся воды обратно в двигатель.
6. Оконечное устройство выхода: дождевой клапан, косой срез или дождевой колпак.

Противодавление — критерий проектирования линии

При прохождении выхлопных газов по трубе из-за трения и изменений направления возникает сопротивление. Это сопротивление, измеренное на выходе двигателя, называют противодавлением (back pressure). Каждый производитель двигателя указывает в техническом паспорте максимально допустимое противодавление; значение обычно приводят в килопаскалях (кПа) или миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.).

Общее противодавление складывается из трёх составляющих:

• Потери в прямых трубах: растут с длиной трубы и быстро уменьшаются с увеличением диаметра.
• Потери в отводах и соединениях: каждый отвод добавляет сопротивление, эквивалентное определённой длине трубы. Крутой отвод создаёт значительно большее сопротивление, чем отвод с большим радиусом.
• Потери в глушителе: каталожное значение производителя глушителя; для глушителей с высокой степенью шумоподавления оно больше.

Если по итогам расчёта общее значение превышает предел двигателя, есть три пути: увеличить диаметр трубы, уменьшить количество отводов или выбрать глушитель с меньшими потерями. На практике самым эффективным обычно оказывается увеличение диаметра трубы на один шаг.

Диаметр трубы и трасса

При проектировании выхлопной линии помогают следующие правила:

• Выводите линию наружу по самой короткой возможной трассе. Избегайте длинных горизонтальных участков.
• Считайте диаметр выхода двигателя минимальным диаметром; ни в одной точке линии диаметр не уменьшают.
• Если длина линии превышает несколько метров или количество отводов растёт, рассмотрите следующий больший диаметр.
• Выбирайте отводы с большим радиусом; по возможности вместо отвода 90° используйте два по 45°.
• Не объединяйте выхлоп нескольких генераторов в одну линию. В неработающий агрегат будут попадать горячие газы и конденсат. Каждый агрегат следует выводить отдельной линией.

Выбор глушителя

Глушители классифицируют по уровню шумоподавления. Распространённые обозначения:

Тип глушителя	Типичная область применения
Промышленный (industrial)	Промышленные зоны, стройплощадки, места, где шум не критичен
Жилой (residential)	Объекты вблизи жилых районов, коммерческие здания
Критический (critical / hospital)	Больницы, гостиницы, установка внутри жилых зданий, места со строгими ограничениями по шуму

С ростом шумоподавления глушитель становится больше, а потери в нём растут. Поэтому целевой уровень шума следует оценивать вместе с расчётом противодавления. Выхлопной глушитель снижает только шум выхлопа; для шума двигателя и вентилятора нужны звукоизоляция помещения или кожух для генератора.

Тепло, изоляция и безопасность

Выхлопные газы дизельного двигателя, работающего на полной нагрузке, нагреваются до сотен градусов. Поэтому:

• Трубы и глушитель внутри помещения следует покрыть теплоизоляцией. Изоляция снижает температуру в помещении и риск ожогов.
• В местах прохода через стены и кровлю следует оставить достаточное расстояние до горючих материалов и использовать проходную гильзу.
• Вес линии должен передаваться не на двигатель, а на подвесы. Если нагрузка приходится на выход двигателя, могут пострадать корпус турбокомпрессора и коллектор.
• Выход выхлопа должен находиться вдали от окон, приточных отверстий вентиляции и пешеходных зон. Газы не должны засасываться обратно в воздухозаборник самого генератора.

Конденсат и дождевая вода

Когда агрегат остановлен, водяной пар в выхлопной линии конденсируется. Кроме того, через вертикальные выходы может попадать дождь. Попадание этой воды в двигатель может вызвать серьёзное повреждение при первом пуске. Меры:

• Установите в самой низкой точке линии сливной кран или конденсатоотводчик.
• На конце вертикального выхода используйте дождевой клапан или дождевой колпак.
• Придайте горизонтальным участкам небольшой уклон от двигателя наружу.

Выхлоп в агрегатах в кожухе и контейнерных агрегатах

В агрегатах в кожухе глушитель расположен внутри кожуха или на нём, а выхлопной патрубок подготовлен на заводе. Если агрегат работает на открытой площадке, дополнительная система обычно не нужна. Однако если агрегат устанавливают в нише здания, световом колодце или закрытом паркинге, выхлопные газы может потребоваться вывести на безопасную высоту. В контейнерных генераторах большой мощности выхлопную систему и глушитель размещают на крыше контейнера.

Контрольный список

• Взяты ли из технического паспорта двигателя расход выхлопных газов и допустимое противодавление?
• Рассчитано ли общее противодавление с учётом длины линии, количества отводов и потерь в глушителе?
• Есть ли на выходе двигателя компенсатор, несут ли вес линии подвесы?
• Изолированы ли трубы внутри помещения, использованы ли гильзы в местах прохода?
• Есть ли слив конденсата и дождевой клапан?
• Имеет ли каждый агрегат отдельную выхлопную линию?

Выхлопную линию должен проектировать уполномоченный инженер в соответствии с действующим законодательством. Чтобы получить расход выхлопных газов и предел противодавления для агрегата вашего проекта, достаточно указать модель в запросе коммерческого предложения — мы предоставим технический паспорт.