<Desc/Clms Page number 1>
Stroomaggregaat.
Deze uitvinding heeft betrekking op een stroomaggregaat dat een ontploffingsmotor bevat die gekoeld wordt door een koelfluïdum, een aan deze ontploffingsmotor gekoppelde stroomgenerator, een koelcircuit voor het koelfluïdum, dat zieh over de ontploffingsmotor uitstrekt, en een koeler voor het afkoelen van het fluïdum, welke koeler van het type is dat een in het koelcircuit opgestelde radiator en een daarmee samenwerkende ventilator bevat.
Dergelijke stroomaggregaten zijn in veel gevallen mobiele eenheden die gebruikt worden voor het leveren van wisselstroom op plaatsen waar geen netstroom voorhanden is of als noodaggregaat om stroom te leveren wanneer de netstroom is uitgevallen.
Deze stroomaggregaten moeten stroom met een constante frequentie, meestel 50 Hz of 60 Hz leveren, hetgeen betekent dat de motor, meestal een dieselmotor, een constant toerental moet hebben.
Het afgenomen vermogen van het aggregaat is evenwel niet constant en dus ook de belasting van de motor varieert.
Hoe groter de belasting van de motor, hoe groter ook de hoeveelheid warmte die hij produceert en hoe meer hij gekoeld moet worden. Bij maximale belasting moet hij nog voldoende gekoeld worden om zijn temperatuur niet boven een bepaalde maximum temperatuur te laten stijgen.
<Desc/Clms Page number 2>
Bij bekende stroomaggregaten wordt de ventilator van de koeler aangedreven met een constant toerental, doorgaans via een overbrenging, meestal een riemoverbrenging, door de krukas van de ontploffingsmotor.
De koeler wordt dan ook zo berekend dat hij ook in de slechtste omstandigheden, dit is bij maximale belasting van de ontploffingsmotor en de hoogste omgevingstemperatuur, dit fluidum voldoende kan koelen.
De belasting van de ontploffingsmotor kan sterk variëren, van bijvoorbeeld 5% tot 100%, terwijl ook de
EMI2.1
omgevingstemperatuur sterk kan variëren, bijvoorbeeld tussen-10 C en 45 C. Doordat het toerental van de ventilator gelijk blijft en dus zijn energieverbruik hetzelfde blijft, wordt bij lagere belasting van de ontploffingsmotor, meer energie door de ventilator verbruikt dan nodig, hetgeen het energetisch rendement van het stroomaggregaat nadelig beïnvloedt.
Een te sterke koeling van de motor kan vermeden worden door een thermostaat in het koelcircuit.
Vooral bij grote vermogens kan dit een niet onbelangrijke verspilling van brandstof zijn.
De uitvinding heeft een stroomaggregaat als doel die voornoemde nadelen niet vertoont en een beter energetisch rendement bezit.
<Desc/Clms Page number 3>
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat aan de ontploffingsmotor een controle-inrichting gekoppeld is die kritische parameters van de ontploffingsmotor controleert waaronder minstens de temperatuur van het koelfluidum en de ventilator een elektrische motor met regelbare snelheid bevat die voor zijn energievoorziening aan de uitgang van de generator gekoppeld is via een besturingsinrichting die in functie van het signaal van de controle-inrichting en dus minstens in functie van de temperatuur van het koelfluïdum de snelheid van de elektrische motor regelt.
De temperatuur van het koelfluidum komt overeen met de temperatuur van de ontploffingsmotor en is afhankelijk van de belasting en de omgevingstemperatuur.
De besturingsinrichting regelt dit toerental zodanig dat het voor elke graad van belasting van de ontploffingsmotor minimaal is, en dus afneemt als de belasting afneemt, zonder dat het evenwel onder het toerental daalt waarbij de ontploffingsmotor niet meer veilig kan werken.
De besturingsinrichting regelt dit toerental zodanig dat de maximum temperatuur van het koelfluidum niet overschreden wordt. Eventueel wordt het toerental ook zo geregeld dat de maximum temperatuur van een ander fluidum met kritische maximum temperatuur zoals de maximum temperatuur van de smeerolie van de ontploffingsmotor of de maximum temperatuur van de door deze laatste aangezogen lucht, niet overschreden wordt.
<Desc/Clms Page number 4>
Deze maximum temperatuur van het koelfluidum hangt af van het type van motor maar kan door de constructeur worden opgegeven.
De besturingsinrichting kan een frequentie-omvormer bevatten en dus van het type zijn dat de snelheid van de elektrische motor bestuurt door het veranderen van de frequentie.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een stroomaggregaat volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekening die een dergelijk stroomaggregaat weergeeft.
Het stroomaggregaat weergegeven in de figuur is opgesteld in een bij voorkeur mobiele behuizing waarvan enkel de basis 1 is weergegeven en bestaat in hoofdzaak uit een dieselmotor 2, een door een koppeling 3 daaraan gekoppelde wisselstroomgenerator of alternator 4, bijvoorbeeld een 400 V/50Hz alternator, een koeler 5 bestaande uit een radiator 6 die in het koelcircuit 7 van de dieselmotor 2 opgesteld is en een ventilator 8 die aangedreven wordt door een elektrische motor 9 met instelbaar toerental, die bestuurd wordt door een besturingsinrichting 10.
Op de stroomuitgang van de alternator 4 sluit een aftakking aan waar de elektrische energie wordt afgetakt die via de besturingsinrichting 10 dient voor het aandrijven van de motor 9 van de ventilator 8.
<Desc/Clms Page number 5>
In deze aftakking is, voor de besturingsinrichting 10, nog een stroomonderbreker 11, een filter 12 en een lijnreactor 13 opgesteld.
De motor 9 is bijvoorbeeld een inductiemotor waarvan het toerental afhangt van de frequentie van zijn voeding.
De besturingsinrichting 10 bevat een frequentie-omvormer 14 die de frequentie kan variëren tussen bijvoorbeeld 0 en 100 Hz, die via een signaalomvormer 15 gekoppeld is aan een controle-inrichting 16 die aan de dieselmotor 2 is gekoppeld en die een of meer kritische parameters van deze dieselmotor 2 bewaakt.
Deze controle-inrichting 16 bewaakt minstens de temperatuur van het koelfluïdum, namelijk het koelwater, dat door het koelcircuit 7 wordt gepompt, en bevat dus een temperatuurmeter 16A die aan de uitgang of stroomafwaarts van de ontploffingsmotor in of op dit koelcircuit 7 is aangebracht.
Deze temperatuur komt overeen met de temperatuur van de dieselmotor 2 die een functie is van de belasting en de temperatuur van de omgeving.
De besturingsinrichting 10 regelt het toerental van de motor 9 zodanig dat de maximum temperatuur van het koelfluidum en dus de maximum temperatuur van de dieselmotor 2 niet overschreden wordt.
<Desc/Clms Page number 6>
Bij voorkeur bewaakt de controle-inrichting 16 ook andere kritische parameters van de dieselmotor 2, zoals de temperatuur van de smeerolie in het carter van de motor en de temperatuur van de lucht aangezogen door de dieselmotor voor de verbranding, en bevat ze dus een temperatuurmeter 16B in het carter en een temperatuurmeter 16C in de luchtinlaat 17 van de dieselmotor 2.
De besturingsinrichting 10 bestuurt de motor 9 zodanig dat de temperatuur van een ander fluïdum met kritische maximum temperatuur zoals de temperatuur van de smeerolie van de dieselmotor 2 of de temperatuur van de door deze laatste aangezogen lucht, hun toegelaten maximum niet overschrijden.
Eventueel kan ook de temperatuur van de brandstof worden gemeten.
Indien de dieselmotor 2 van het type met turbo en tussenkoeler is, kan de controle-inrichting ook een temperatuurmeter bezitten die de temperatuur van de tussenkoeler meet.
Deze tussenkoeler kan ook een radiator bevatten die naast de radiator 6 van de koeler 5 kan zijn opgesteld en dus gekoeld wordt door voornoemde door de motor 9 aangedreven ventilator 8.
Dit signaal wordt dan omgevormd in de signaalomvormer 15 tot een stroom die de frequentie-omvormer 14 bestuurt, zodanig dat de snelheid van de motor 9 van de ventilator 8
<Desc/Clms Page number 7>
minimaal is zonder dat er gevaar bestaat dat de werking van de dieselmotor 2 onveilig is.
Normaal gezien zal dus de frequentie van de motor 9 worden vermindert wanneer de belasting en dus de temperatuur van het koelfluïdum in het koelcircuit 7 afneemt.
Indien ook andere temperaturen worden bewaakt, kan de sturing via de besturingsinrichting 10 met deze temperaturen rekening houden zodat de dieselmotor 2 veilig blijft draaien.
Zo kan, indien om een of andere reden de temperatuur van de smeerolie in het carter te hoog wordt, de vermindering van het toerental van de motor 9 minder snel of zelfs niet plaatsvinden.
De smeerolie kan zelf worden gekoeld en door een circuit worden gepompt waarin een koelradiator is aangebracht en die eveneens tegenover voornoemde door de motor 9 aangedreven ventilator 8 is opgesteld.
Opgemerkt kan worden dat er zijn reeds dieselmotoren bekend zijn waarin een controle-inrichting 16 ingebouwd is die parameters van de dieselmotor 2 meet en een outputsignaal geeft.
Dit signaal kan na omvorming in de omvormer 20 gebruikt worden voor het regelen van de snelheid van de motor 9 van de ventilator 8.
<Desc/Clms Page number 8>
Proefondervindelijk is gebleken dat voor een dieselmotoralternator-aggregaat van 1000 kVA, een dieselbesparing van meer dan 10 l/h kan worden verkregen. Tevens werd een gemiddelde geluidsvermindering van 2 dB (A) verkregen.
Het toerental van de motor 9 van de ventilator 8 moet niet noodzakelijk ingesteld worden door middel van een frequentieomvormer. Er zijn andere elektronisch stuurbare motoren bekend waarvan de snelheid op andere manieren regelbaar is dan door de frequentie te regelen.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven of in de hieraan toegevoegde tekening weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijk stroomaggregaat kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Power generator.
This invention relates to a power unit comprising an explosion engine cooled by a cooling fluid, a current generator coupled to this explosion engine, a cooling circuit for the cooling fluid extending over the explosion engine, and a cooler for cooling the fluid, which cooler is of the type that includes a radiator disposed in the cooling circuit and a fan cooperating with it.
Such power generators are in many cases mobile units used to supply alternating current to places where no mains power is available or as an emergency generator to supply power when the mains power has failed.
These generating sets must supply a constant frequency, usually 50 Hz or 60 Hz, which means that the engine, usually a diesel engine, must have a constant speed.
However, the power consumption of the unit is not constant and therefore the load on the motor varies.
The greater the load on the engine, the greater the amount of heat it produces and the more it needs to be cooled. At maximum load, it must still be cooled sufficiently so that its temperature does not rise above a certain maximum temperature.
<Desc / Clms Page number 2>
In known power units, the fan of the cooler is driven at a constant speed, usually via a transmission, usually a belt transmission, by the crankshaft of the explosion engine.
The cooler is therefore calculated in such a way that it can sufficiently cool this fluid even under the worst conditions, that is at the maximum load of the explosion engine and the highest ambient temperature.
The load of the explosion engine can vary greatly, for example from 5% to 100%, while also the
EMI2.1
ambient temperature can vary greatly, for example between -10 C and 45 C. Because the speed of the fan remains the same and therefore its energy consumption remains the same, more energy is consumed by the fan than necessary, with a lower load of the blast engine, which reduces the energy efficiency of the generating set.
Excessive cooling of the motor can be avoided by a thermostat in the cooling circuit.
This can be a significant waste of fuel, especially at high power.
The invention has for its object to provide a power generator which does not have the aforementioned disadvantages and has a better energetic efficiency.
<Desc / Clms Page number 3>
This object is achieved according to the invention in that a control device is coupled to the blast engine that controls critical parameters of the blast engine including at least the temperature of the cooling fluid and the fan an electric motor with adjustable speed which for its energy supply at the output of the blast generator is coupled via a control device which controls the speed of the electric motor as a function of the signal from the control device and thus at least as a function of the temperature of the cooling fluid.
The temperature of the cooling fluid corresponds to the temperature of the explosion engine and is dependent on the load and the ambient temperature.
The control device controls this speed in such a way that it is minimal for every degree of loading of the explosion engine, and therefore decreases as the load decreases, without, however, falling below the speed at which the explosion engine can no longer work safely.
The control device controls this speed such that the maximum temperature of the cooling fluid is not exceeded. Optionally, the speed is also regulated so that the maximum temperature of another fluid with critical maximum temperature, such as the maximum temperature of the lubricating oil of the explosion engine or the maximum temperature of the air drawn in by the latter, is not exceeded.
<Desc / Clms Page number 4>
This maximum temperature of the cooling fluid depends on the type of engine but can be specified by the manufacturer.
The control device may include a frequency converter and thus be of the type that controls the speed of the electric motor by changing the frequency.
With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a preferred embodiment of a generating set according to the invention is described below as an example without any limiting character with reference to the accompanying drawing which shows such a generating set.
The generating set shown in the figure is arranged in a preferably mobile housing of which only the base 1 is shown and consists essentially of a diesel engine 2, an alternating current generator or alternator 4 coupled by a coupling 3, for example a 400 V / 50 Hz alternator, a cooler 5 consisting of a radiator 6 arranged in the cooling circuit 7 of the diesel engine 2 and a fan 8 which is driven by an electric motor 9 with adjustable speed, which is controlled by a control device 10.
A branch connects to the current output of the alternator 4 where the electrical energy is tapped which, via the control device 10, serves to drive the motor 9 of the fan 8.
<Desc / Clms Page number 5>
In this tap, for the control device 10, a further circuit breaker 11, a filter 12 and a line reactor 13 are arranged.
The motor 9 is, for example, an induction motor whose speed depends on the frequency of its supply.
The control device 10 comprises a frequency converter 14 which can vary the frequency between, for example, 0 and 100 Hz, which is coupled via a signal converter 15 to a control device 16 which is coupled to the diesel engine 2 and which has one or more critical parameters of this diesel engine 2 monitored.
This control device 16 monitors at least the temperature of the cooling fluid, namely the cooling water that is pumped through the cooling circuit 7, and thus contains a temperature meter 16A which is arranged in or on this cooling circuit 7 at the output or downstream of the blast motor.
This temperature corresponds to the temperature of the diesel engine 2 which is a function of the load and the temperature of the environment.
The control device 10 controls the speed of the engine 9 such that the maximum temperature of the cooling fluid and therefore the maximum temperature of the diesel engine 2 is not exceeded.
<Desc / Clms Page number 6>
Preferably, the control device 16 also monitors other critical parameters of the diesel engine 2, such as the temperature of the lubricating oil in the crankcase of the engine and the temperature of the air sucked in by the diesel engine for combustion, and thus contains a temperature meter 16B in the crankcase and a temperature meter 16C in the air inlet 17 of the diesel engine 2.
The control device 10 controls the motor 9 such that the temperature of another fluid with critical maximum temperature, such as the temperature of the lubricating oil of the diesel engine 2 or the temperature of the air drawn in by the latter, does not exceed their permitted maximum.
Optionally, the temperature of the fuel can also be measured.
If the diesel engine 2 is of the turbo and intercooler type, the control device can also have a temperature meter which measures the temperature of the intercooler.
This intermediate cooler can also contain a radiator which can be arranged next to the radiator 6 of the cooler 5 and is therefore cooled by the aforementioned fan 8 driven by the motor 9.
This signal is then converted in the signal converter 15 into a current that controls the frequency converter 14 such that the speed of the motor 9 of the fan 8
<Desc / Clms Page number 7>
is minimal without there being a risk that the operation of the diesel engine 2 is unsafe.
Normally, therefore, the frequency of the motor 9 will be reduced as the load and thus the temperature of the cooling fluid in the cooling circuit 7 decreases.
If other temperatures are also monitored, the control via the control device 10 can take these temperatures into account so that the diesel engine 2 continues to run safely.
Thus, if for some reason the temperature of the lubricating oil in the crankcase becomes too high, the reduction of the speed of the engine 9 may occur less rapidly or even not.
The lubricating oil can itself be cooled and pumped through a circuit in which a cooling radiator is arranged and which is also arranged opposite said fan 8 driven by the motor 9.
It can be noted that diesel engines are already known in which a control device 16 is built in which measures parameters of the diesel engine 2 and gives an output signal.
This signal can be used, after conversion in the inverter 20, to control the speed of the motor 9 of the fan 8.
<Desc / Clms Page number 8>
It has been found experimentally that for a diesel engine alternator aggregate of 1000 kVA, a diesel saving of more than 10 l / h can be obtained. An average noise reduction of 2 dB (A) was also obtained.
The speed of the motor 9 of the fan 8 does not necessarily have to be set by means of a frequency converter. Other electronically controllable motors are known whose speed can be adjusted in other ways than by controlling the frequency.
The invention is in no way limited to the embodiment described above or represented in the accompanying drawing, but such a power unit can be realized in various variants without departing from the scope of the invention.