ในการเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ ให้จัดทำรายการโหลด AC ทุกตัวที่อาจทำงานพร้อมกัน บวกโหลดกระชากขณะเริ่มทำงานของมอเตอร์หรือคอมเพรสเซอร์ที่ใหญ่ที่สุด แล้วเลือกชุดที่มีพิกัดกำลังหลักซึ่งทำให้โหลดขณะทำงานปกติอยู่ที่ประมาณ 50–80 เปอร์เซ็นต์ของความสามารถในการจ่ายกำลัง สำหรับเรือ โดยทั่วไปมีตั้งแต่ไม่กี่ kW สำหรับเรือครูซเซอร์ขนาดเล็ก ไปจนถึงหลักสิบหรือหลักร้อย kW สำหรับเรือใช้งานและเรือเดินทะเล ซึ่งปกติติดตั้งชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยอย่างน้อย 2 ชุด
ประเด็นสำคัญ
- ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือประกอบด้วยเครื่องยนต์ความเร็วคงที่ต่อกับอัลเทอร์เนเตอร์ พร้อมระบบระบายความร้อนสำหรับเรือ ระบบไอเสียแบบเปียกหรือระบายความร้อนด้วยน้ำ ระบบควบคุม และโครงฐานร่วม
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานที่ความเร็วคงที่ตามความถี่ของระบบ โดยอัลเทอร์เนเตอร์แบบ 4 ขั้วจะให้ความถี่ 50 Hz ที่ 1500 rpm และ 60 Hz ที่ 1800 rpm
- กำลังขาออกของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบุเป็น kW ที่ตัวประกอบกำลังที่กำหนด ซึ่งมักเป็น 0.8 ดังนั้น kVA จึงเท่ากับ kW หารด้วย 0.8 มาตรฐาน ISO 8528-1 กำหนดพิกัดกำลังต่อเนื่อง กำลังหลัก และกำลังสำรอง
- มอเตอร์ไฟฟ้าที่เริ่มทำงานแบบต่อตรงเข้าระบบไฟฟ้ามักดึงกระแสประมาณ 6 เท่าของกระแสขณะทำงานเป็นช่วงสั้น ๆ ซึ่งมักเป็นปัจจัยกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- ดีเซลเป็นเชื้อเพลิงมาตรฐานสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ ส่วนชุดที่ใช้เบนซินต้องมีชิ้นส่วนที่ป้องกันการจุดติดไอเชื้อเพลิงและมีความเสี่ยงจากคาร์บอนมอนอกไซด์สูงกว่า
- เรือภายใต้ SOLAS ต้องมีชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักอย่างน้อย 2 ชุด โดยเลือกขนาดให้ระบบที่จำเป็นยังคงทำงานได้หากชุดหนึ่งหยุดทำงาน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือคืออะไร?
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ ซึ่งมักเรียกสั้น ๆ ว่า marine gen หรือ genset เป็นชุดเครื่องยนต์และอัลเทอร์เนเตอร์ที่สร้างขึ้นเพื่อผลิตไฟฟ้า AC บนเรือ แตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนบกในด้านระบบระบายความร้อน ระบบไอเสีย การติดตั้ง และคุณลักษณะด้านความปลอดภัย
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเรือทั่วไปประกอบด้วย:
- เครื่องยนต์ดีเซลความเร็วคงที่พร้อมเครื่องควบคุมความเร็วที่รักษาความถี่ให้คงที่เมื่อโหลดเปลี่ยน
- อัลเทอร์เนเตอร์ ซึ่งมักเป็นแบบไร้แปรงถ่าน พร้อมตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ
- ระบบระบายความร้อนด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือชุดระบายความร้อนใต้ท้องเรือ โดยชุดที่ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะมีปั๊มน้ำดิบ
- ท่อร่วมไอเสียระบายความร้อนด้วยน้ำและข้องอไอเสียแบบเปียก ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ในระดับปลอดภัยในพื้นที่ปิด
- โครงฐานร่วมบนแท่นรองกันสั่น บางชุดมีครอบเก็บเสียง
- ระบบควบคุมและป้องกัน รวมถึงระบบหยุดเครื่องเมื่อแรงดันน้ำมันต่ำและอุณหภูมิสูง
บนเรือ เครื่องยนต์ที่ขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าเครื่องยนต์ช่วย หรือ aux engine เพื่อแยกจากเครื่องยนต์ขับเคลื่อนหลัก เครื่องยนต์ตระกูลเดียวกันมักใช้ได้ทั้ง 2 บทบาท โดยเครื่องยนต์แบบ 6BT สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเรือผลิตทั้งรุ่นขับเคลื่อนและรุ่นความเร็วคงที่สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งบทความเปรียบเทียบ 6BT กับ 6CTA8.3ของเราอธิบายไว้โดยละเอียด
ควรเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรืออย่างไร?
เลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้รองรับชุดโหลดรวมสูงสุดที่จะทำงานพร้อมกันจริง บวกโหลดกระชากขณะเริ่มทำงาน แล้วเผื่อกำลังสำรอง ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
- จัดทำรายการโหลด AC ทุกตัวพร้อมกำลังขณะทำงานเป็นวัตต์หรือ kW ได้แก่ เครื่องปรับอากาศ เครื่องทำน้ำร้อน อุปกรณ์ทำอาหาร เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ ปั๊ม กว้าน ระบบทำความเย็น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
- กำหนดว่าโหลดใดทำงานพร้อมกัน เครื่องทำน้ำร้อนและเตาแม่เหล็กไฟฟ้าอาจไม่จำเป็นต้องใช้พร้อมกับเครื่องปรับอากาศที่ทำงานเต็มโหลด ระบบจัดการโหลดสามารถควบคุมให้เป็นไปตามนั้นได้
- บวกโหลดกระชากขณะเริ่มทำงานที่สูงที่สุด คอมเพรสเซอร์และปั๊มดึงกระแสหลายเท่าของกระแสขณะทำงานนานประมาณ 1 หรือ 2 วินาที เมื่อเริ่มทำงานแบบต่อตรงเข้าระบบไฟฟ้า
- ตั้งเป้าโหลดที่ 50–80 เปอร์เซ็นต์. ตั้งเป้าให้โหลดขณะทำงานปกติอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งถึงสามในสี่ของพิกัดกำลังหลักของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า.
- หลีกเลี่ยงการทำงานที่โหลดต่ำเป็นประจำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลที่ทำงานเป็นเวลานานที่โหลดต่ำกว่าประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ อาจเกิดการสะสมเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่หมดและเขม่าในระบบไอเสียและน้ำมันหล่อลื่น
- ตรวจสอบแรงดันและความถี่ไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ ได้แก่ 230 V/50 Hz หรือ 120/240 V/60 Hz สำหรับเรือขนาดเล็ก และไฟฟ้า 3 เฟส 400 V/50 Hz หรือ 440–480 V/60 Hz สำหรับเรือขนาดใหญ่
ตารางด้านล่างแสดงตัวอย่างรายการโหลดสำหรับเรือยอชต์เครื่องยนต์หรือเรือรับส่งลูกเรือขนาด 15–20 m ค่าจริงแตกต่างกันตามอุปกรณ์ จึงควรใช้ค่าจากป้ายพิกัด
| โหลด | กำลังขณะทำงานโดยทั่วไป | ลักษณะขณะเริ่มทำงาน |
|---|---|---|
| เครื่องปรับอากาศเรือ ขนาด 12000 BTU/h | ประมาณ 1.0–1.3 kW | คอมเพรสเซอร์มีกระแสกระชากหลายเท่าของกระแสขณะทำงาน |
| เครื่องทำน้ำร้อน | 1.2–1.5 kW | โหลดความต้านทาน ไม่มีกระแสกระชาก |
| เตาแม่เหล็กไฟฟ้า 2 หัว | 2–3.5 kW | โหลดความต้านทานและอิเล็กทรอนิกส์ ไม่มีกระแสกระชากสูง |
| เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ | 0.5–2 kW | กระแสกระชากเริ่มต้นเล็กน้อย |
| ตู้เย็นและตู้แช่แข็ง | เครื่องละ 0.2–0.5 kW | คอมเพรสเซอร์มีกระแสกระชากในแต่ละรอบการทำงาน |
| ปั๊มแรงดันสูงของเครื่องผลิตน้ำจืด | 1–3 kW | กระแสกระชากของมอเตอร์ |
ในตัวอย่างนี้ เครื่องปรับอากาศ 2 เครื่อง เครื่องทำน้ำร้อน เครื่องชาร์จ และระบบทำความเย็นที่ทำงานพร้อมกันมีโหลดรวมประมาณ 6–8 kW และเมื่อเพิ่มโหลดกระชากขณะเริ่มทำงานของคอมเพรสเซอร์ จึงเหมาะกับชุดขนาดประมาณ 10–12 kW คู่มือการเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลของเราอธิบายการคำนวณ kW และ kVA ไว้อย่างละเอียดเพิ่มเติม
kW, kVA, พิกัดกำลังหลัก และพิกัดกำลังสำรอง ต่างกันอย่างไร?
kW คือกำลังไฟฟ้าจริงที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่าย ส่วน kVA คือกำลังไฟฟ้าปรากฏที่อัลเทอร์เนเตอร์ต้องรองรับ รวมถึงกระแสรีแอกทีฟที่มอเตอร์ดึงใช้ ที่ตัวประกอบกำลังพิกัดมาตรฐาน 0.8 ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 100 kW จะเท่ากับชุดขนาด 125 kVA
ISO 8528-1 กำหนดพิกัดกำลังที่ใช้สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้ดังนี้:
| พิกัดตาม ISO 8528-1 | ความหมาย | การใช้งานบนเรือโดยทั่วไป |
|---|---|---|
| กำลังต่อเนื่อง (COP) | ภาระคงที่ ไม่จำกัดชั่วโมง | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับระบบบริการบนเรือที่รองรับโหลดฐานคงที่ |
| กำลังหลัก (PRP) | โหลดแปรผัน ไม่จำกัดชั่วโมง โดยโหลดเฉลี่ยตลอด 24 h ไม่เกิน 70 เปอร์เซ็นต์ของ PRP | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือส่วนใหญ่ที่โหลดเปลี่ยนแปลงตลอดวัน |
| กำลังใช้งานแบบจำกัดเวลา (LTP) | สูงสุด 500 ชั่วโมงต่อปี | ไม่ค่อยใช้บนเรือ |
| กำลังสำรองฉุกเฉิน (ESP) | โหลดแปรผัน สูงสุด 200 ชั่วโมงต่อปี ระหว่างไฟฟ้าดับหรือการทดสอบ | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน |
กำลังเครื่องยนต์สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักระบุแยกต่างหาก โดยมักอ้างอิง ISO 3046-1 เนื่องจากประสิทธิภาพอัลเทอร์เนเตอร์โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 88–95 เปอร์เซ็นต์ กำลังรวมของเครื่องยนต์เป็น kW จึงต้องสูงกว่ากำลังไฟฟ้าขาออกของชุดเป็น kW
ควรเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือแบบดีเซลหรือเบนซิน?
เลือกดีเซลสำหรับเรือเชิงพาณิชย์แทบทุกลำ และเรือทุกลำที่มีดีเซลสำหรับเครื่องยนต์หลักอยู่แล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลใช้เชื้อเพลิงต่อ kWh น้อยกว่า มีอายุใช้งานยาวนานกว่าที่โหลดสูง และไม่ต้องเก็บเบนซินไว้บนเรือ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือแบบเบนซินอาจเหมาะกับเรือขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยเบนซินและไม่ต้องการใช้เชื้อเพลิงอีกชนิดหนึ่ง แต่มีข้อปฏิบัติเพิ่มเติม 2 ประการ ประการแรก การติดตั้งต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ป้องกันการจุดติดไอเชื้อเพลิงในห้องเครื่อง ในสหรัฐฯ เป็นข้อกำหนดสำหรับเรือสันทนาการตาม 33 CFR 183 และระบุไว้ในมาตรฐาน ABYC ด้วย ประการที่ 2 เครื่องยนต์เบนซินผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์มากกว่าเครื่องยนต์ดีเซลอย่างมาก จึงจำเป็นต้องมีเครื่องตรวจจับ CO ในพื้นที่พักอาศัย (ABYC A-24 โดยเครื่องตรวจจับผ่านการทดสอบตาม UL 2034) และตรวจสอบระบบไอเสียเป็นประจำ
เครื่องยนต์ช่วยบนเรือจัดวางอย่างไร?
บนเรือที่อยู่ภายใต้ SOLAS บทที่ II-1 แหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักต้องประกอบด้วยชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างน้อย 2 ชุด โดยมีขนาดเพียงพอให้ชุดที่เหลือยังจ่ายไฟแก่ระบบที่จำเป็นต่อการขับเคลื่อนและความปลอดภัยได้ หากชุดใดชุดหนึ่งหยุดทำงาน แหล่งจ่ายไฟฟ้าฉุกเฉินที่ทำงานเป็นอิสระ ซึ่งโดยทั่วไปเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉินที่ติดตั้งเหนือดาดฟ้าต่อเนื่องชั้นบนสุดและอยู่นอกห้องเครื่องจักรหลัก จะทำหน้าที่สำรองให้ระบบเหล่านี้
รูปแบบการจัดระบบที่ใช้จริงในเรือใช้งานและเรือเดินทะเลขนาดเล็ก ได้แก่:
- ชุดที่เหมือนกัน 2 หรือ 3 ชุด เพื่อให้ชุดหนึ่งทำงาน ชุดหนึ่งสำรอง และอีกชุดสามารถเข้าบำรุงรักษาได้
- ชุดขนาดเล็กสำหรับใช้ในท่าเรือ เพื่อรองรับโหลดต่ำในเวลากลางคืน ช่วยหลีกเลี่ยงการเดินเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่โหลดต่ำ
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับด้วยเพลา รับกำลังจากเครื่องยนต์หลักหรือเกียร์ บนเรือที่เดินทางไกลด้วยการทำงานคงที่
- การทำงานขนานพร้อมแบ่งโหลด เพื่อเริ่มและหยุดชุดตามความต้องการที่เปลี่ยนไป
สำหรับเรือที่ได้รับการจัดชั้น เครื่องยนต์ช่วย อัลเทอร์เนเตอร์ และแผงสวิตช์ไฟฟ้ามักต้องได้รับการรับรองชั้นเรือ และเครื่องยนต์ที่มีกำลังมากกว่า 130 kW บนเรือภายใต้ MARPOL ภาคผนวก VI ต้องมีใบรับรอง EIAPP การกำหนดให้ใช้เครื่องยนต์ตระกูลเดียวกันสำหรับระบบขับเคลื่อนและชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยให้การจัดการอะไหล่ง่ายขึ้น แนวทางนี้ใช้ในโครงการจัดหาเครื่องยนต์ให้ผู้ประกอบชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
แล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับเรือเล็กและเรือใบล่ะ?
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือขนาดเล็กสำหรับเรือที่ยาวไม่เกินประมาณ 12 m โดยทั่วไปมีขนาดประมาณ 2 ถึง 8 kW เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเรือที่เล็กที่สุดเป็นชุดกะทัดรัดแบบ 1 ถึง 3 สูบ ซึ่งติดตั้งใต้พื้นพื้นที่ควบคุมเรือหรือในห้องเก็บของท้ายเรือได้
ก่อนติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเรือขนาดเล็ก ควรพิจารณาว่าโหลดคุ้มค่ากับการติดตั้งหรือไม่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือใบส่วนใหญ่ใช้ชาร์จแบตเตอรี่ และอัลเทอร์เนเตอร์กำลังสูงที่ติดกับเครื่องยนต์ แผงโซลาร์เซลล์ และชุดแบตเตอรี่ลิเธียมพร้อมอินเวอร์เตอร์ อาจตอบโจทย์เดียวกันได้โดยมีน้ำหนักและภาระบำรุงรักษาน้อยกว่า เครื่องปรับอากาศ อุปกรณ์ทำอาหารไฟฟ้า และเครื่องผลิตน้ำจืดเป็นโหลดที่มักทำให้การติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคุ้มค่า
สำหรับเรือขนาดใหญ่ขึ้นและเรือใช้งาน เครื่องยนต์ดีเซลเรือขนาดกะทัดรัดในกลุ่ม 40–75 kW เช่น เครื่องยนต์เรือ TD226B-3C 40 kW เป็นตัวอย่างของขนาดเครื่องยนต์ที่เกี่ยวข้อง โปรดยืนยันในเอกสารข้อมูลว่ารุ่นนั้นจัดจำหน่ายเป็นรุ่นขับเคลื่อนหรือรุ่นความเร็วคงที่สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือราคาเท่าไร?
ราคาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือขึ้นอยู่กับกำลังขาออก ประเภทการระบายความร้อน การมีครอบเก็บเสียงรวมอยู่ด้วย คุณสมบัติการควบคุมและการทำงานขนาน การรับรองชั้นเรือ และระดับมาตรฐานการปล่อยมลพิษเป็นหลัก งานติดตั้ง ระบบไอเสีย ท่อเชื้อเพลิง และงานแผงสวิตช์ไฟฟ้าอาจเพิ่มต้นทุนจากราคาอุปกรณ์อย่างมาก จึงควรเปรียบเทียบใบเสนอราคาที่มีขอบเขตเดียวกัน
MARS จัดหาเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับผู้ผลิตชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการใช้งานเป็นเครื่องยนต์ช่วยบนเรือ ทดสอบเดินเครื่องก่อนจัดส่งพร้อมรายงานเป็นลายลักษณ์อักษรและวิดีโอ และจัดส่งแบบ FOB หรือ CIF เซี่ยงไฮ้ หากต้องการเลือกขนาดและขอราคาชุด ส่งรายการโหลดและรายละเอียดเรือของคุณ
คำถามที่พบบ่อย
ควรใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือขนาดเท่าใด?
รวมกำลังขณะทำงานของโหลดทั้งหมดที่ทำงานพร้อมกัน บวกโหลดกระชากขณะเริ่มทำงานของมอเตอร์ที่สูงที่สุด แล้วเลือกชุดที่มีพิกัดกำลังหลักซึ่งทำให้โหลดปกติอยู่ที่ประมาณ 50–80 เปอร์เซ็นต์ เรือครูซเซอร์ขนาดเล็กมักต้องการ 4–8 kW ส่วนเรือที่มีเครื่องปรับอากาศหลายเครื่องมักต้องการ 10–25 kW
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปต่างกันอย่างไร?
ชุดสำหรับเรือใช้ระบบระบายความร้อนด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือชุดระบายความร้อนใต้ท้องเรือ ระบบไอเสียระบายความร้อนด้วยน้ำ วัสดุทนการกัดกร่อน และระบบหยุดเครื่องเพื่อความปลอดภัยที่เหมาะกับห้องเครื่องแบบปิด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนบกมักใช้หม้อน้ำระบายความร้อนและระบบไอเสียแห้งที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งไม่ปลอดภัยสำหรับพื้นที่ใต้ดาดฟ้า
เครื่องยนต์ช่วยบนเรือคืออะไร?
เครื่องยนต์ช่วยคือเครื่องยนต์ใด ๆ บนเรือนอกเหนือจากเครื่องยนต์ขับเคลื่อนหลัก โดยส่วนใหญ่เป็นเครื่องยนต์ดีเซลที่ขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เรือภายใต้ SOLAS โดยปกติมีชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยอย่างน้อย 2 ชุด
เดินเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โหลดต่ำตลอดเวลาได้หรือไม่?
การเดินเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเป็นเวลานานที่โหลดต่ำกว่าประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ อาจทำให้เชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่หมดสะสมในระบบไอเสีย เกิดเขม่าสะสม และเชื้อเพลิงเจือจางน้ำมันหล่อลื่น หากโหลดฐานต่ำ ให้เลือกชุดขนาดเล็กลงหรือเพิ่มชุดสำหรับใช้ในท่าเรือ
ใช้ kW หรือ kVA ในการเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ?
คำนวณขนาดโหลดเป็น kW จากนั้นตรวจสอบว่าพิกัด kVA ของอัลเทอร์เนเตอร์รองรับโหลดมอเตอร์ได้ ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ค่า kVA เท่ากับ kW หารด้วย 0.8 โหลดที่มีมอเตอร์เป็นสัดส่วนมากอาจถูกจำกัดด้วย kVA และกระแสเริ่มทำงาน แทนที่จะเป็น kW
