Để chọn công suất máy phát điện hàng hải, hãy liệt kê mọi tải AC có thể chạy đồng thời, cộng thêm mức tăng tải khởi động của động cơ điện hoặc máy nén lớn nhất, rồi chọn tổ máy có công suất chính sao cho tải vận hành bình thường vào khoảng 50–80 phần trăm công suất đó. Trên tàu thuyền, điều này thường tương ứng với vài kW cho tàu du ngoạn nhỏ và hàng chục đến hàng trăm kW cho tàu công tác và tàu lớn, nơi thường lắp ít nhất hai tổ máy phát điện phụ.
Những điểm chính
- Tổ máy phát điện hàng hải gồm động cơ tốc độ không đổi ghép với đầu phát điện xoay chiều, có hệ thống làm mát hàng hải, hệ thống xả ướt hoặc làm mát bằng nước, bộ điều khiển và khung bệ chung.
- Máy phát điện chạy ở tốc độ cố định theo tần số: với đầu phát điện xoay chiều bốn cực, 1500 rpm tạo ra 50 Hz và 1800 rpm tạo ra 60 Hz.
- Công suất đầu ra của tổ máy phát điện được định mức bằng kW tại hệ số công suất xác định, thường là 0.8, nên kVA bằng kW chia cho 0.8; ISO 8528-1 quy định các mức công suất liên tục, chính và dự phòng.
- Động cơ điện khởi động trực tiếp thường hút dòng điện khoảng sáu lần dòng vận hành trong thời gian ngắn, điều này thường quyết định công suất máy phát điện.
- Diesel là nhiên liệu tiêu chuẩn cho máy phát điện tàu thuyền; tổ máy chạy xăng cần các bộ phận chống gây cháy và có nguy cơ carbon monoxide cao hơn.
- Tàu thuộc SOLAS cần ít nhất hai tổ máy phát điện chính, được chọn công suất sao cho các dịch vụ thiết yếu tiếp tục hoạt động nếu một tổ máy dừng.
Máy phát điện hàng hải là gì?
Máy phát điện hàng hải, thường được gọi tắt là máy phát hoặc tổ máy phát điện, là bộ động cơ và đầu phát điện xoay chiều được chế tạo để tạo điện AC trên tàu. Thiết bị này khác máy phát điện trên bờ ở hệ thống làm mát, hệ thống xả, cách lắp đặt và các tính năng an toàn.
Một máy phát điện diesel hàng hải điển hình gồm:
- Động cơ diesel tốc độ không đổi có bộ điều tốc giữ tần số ổn định khi tải thay đổi.
- Đầu phát điện xoay chiều, thường không chổi than, có bộ điều chỉnh điện áp tự động.
- Làm mát bằng bộ trao đổi nhiệt hoặc qua sống tàu, với bơm nước ngoài mạn trên các tổ máy dùng bộ trao đổi nhiệt.
- Ống góp khí xả làm mát bằng nước và cút xả ướt, giúp giữ nhiệt độ bề mặt an toàn trong không gian kín.
- Khung bệ chung đặt trên đệm chống rung, đôi khi có vỏ cách âm.
- Bộ điều khiển và bảo vệ, bao gồm chức năng dừng máy khi áp suất dầu thấp và nhiệt độ cao.
Trên tàu, động cơ dẫn động máy phát điện được gọi là động cơ phụ, hay máy phụ, để phân biệt với động cơ đẩy chính. Cùng một họ động cơ thường đảm nhiệm cả hai vai trò: động cơ kiểu 6BT dùng cho tổ máy phát điện và hàng hải được chế tạo ở phiên bản dẫn động chân vịt và phiên bản máy phát điện tốc độ không đổi, được giải thích chi tiết trong bài so sánh 6BT và 6CTA8.3 của chúng tôi.
Làm thế nào để chọn công suất máy phát điện hàng hải?
Chọn công suất máy phát điện theo tổ hợp tải lớn nhất thực tế sẽ chạy cùng nhau, cộng thêm tải tăng vọt khi khởi động, rồi chừa công suất dự phòng. Thực hiện các bước sau:
- Liệt kê mọi tải AC cùng công suất vận hành tính bằng watt hoặc kW: điều hòa, bình nước nóng, thiết bị nấu ăn, bộ sạc ắc quy, bơm, tời, thiết bị lạnh và thiết bị điện tử.
- Xác định các tải chạy đồng thời. Bình nước nóng và bếp từ có thể không bao giờ được dùng cùng lúc với toàn bộ tải điều hòa; hệ thống quản lý tải có thể bảo đảm điều này.
- Cộng mức tăng tải khởi động lớn nhất. Máy nén và bơm hút dòng điện gấp nhiều lần dòng vận hành trong một hoặc hai giây khi khởi động trực tiếp.
- Hướng tới tải 50–80 phần trăm. Đặt mục tiêu tải vận hành bình thường vào khoảng một nửa đến ba phần tư công suất chính của tổ máy.
- Tránh vận hành tải nhẹ kéo dài. Máy phát điện diesel chạy trong thời gian dài dưới khoảng 30 phần trăm tải có thể bị tích tụ nhiên liệu chưa cháy, cùng nhiên liệu chưa cháy và muội than trong hệ thống xả và dầu.
- Kiểm tra điện áp và tần số nguồn của thiết bị: 230 V/50 Hz hoặc 120/240 V/60 Hz trên tàu nhỏ, và điện ba pha 400 V/50 Hz hoặc 440–480 V/60 Hz trên tàu lớn hơn.
Bảng dưới đây minh họa danh sách tải cho du thuyền máy hoặc tàu chở thuyền viên dài 15–20 m. Số liệu thực tế thay đổi theo thiết bị, vì vậy hãy dùng giá trị trên nhãn máy.
| Tải | Công suất vận hành điển hình | Đặc tính khởi động |
|---|---|---|
| Điều hòa hàng hải, thiết bị 12000 BTU/h | Khoảng 1.0–1.3 kW | Dòng khởi động máy nén tăng gấp nhiều lần dòng vận hành |
| Bình nước nóng | 1.2–1.5 kW | Tải điện trở, không có dòng khởi động tăng vọt |
| Bếp từ, hai vùng nấu | 2–3.5 kW | Tải điện trở-điện tử, không có dòng khởi động tăng vọt lớn |
| Bộ sạc ắc quy | 0.5–2 kW | Dòng xung kích nhỏ |
| Tủ lạnh và tủ đông | Mỗi thiết bị 0.2–0.5 kW | Dòng máy nén tăng vọt mỗi chu kỳ |
| Bơm cao áp của máy tạo nước ngọt | 1–3 kW | Dòng khởi động động cơ điện tăng vọt |
Trong ví dụ này, hai máy điều hòa, bình nước nóng, các bộ sạc và thiết bị lạnh chạy cùng nhau có tổng tải khoảng 6–8 kW; cộng thêm mức tăng tải khởi động của một máy nén cho thấy nên chọn tổ máy khoảng 10–12 kW. Hướng dẫn chọn công suất máy phát điện diesel của chúng tôi trình bày sâu hơn về tính toán kW và kVA.
kW, kVA, công suất chính và công suất dự phòng khác nhau thế nào?
kW là công suất tác dụng mà máy phát điện cung cấp; kVA là công suất biểu kiến mà đầu phát điện xoay chiều phải chịu, bao gồm dòng phản kháng do động cơ điện hút. Với hệ số công suất định mức tiêu chuẩn 0.8, tổ máy phát điện 100 kW là tổ máy 125 kVA.
ISO 8528-1 quy định các mức công suất dùng cho tổ máy phát điện:
| Định mức ISO 8528-1 | Ý nghĩa | Ứng dụng hàng hải điển hình |
|---|---|---|
| Công suất liên tục (COP) | Tải không đổi, số giờ không giới hạn | Máy phát điện phục vụ tàu chịu tải nền ổn định |
| Công suất chính (PRP) | Tải biến đổi, số giờ không giới hạn, tải trung bình trong 24 h không vượt quá 70 phần trăm PRP | Phần lớn máy phát điện trên tàu, nơi tải thay đổi trong ngày |
| Công suất vận hành có giới hạn thời gian (LTP) | Tối đa 500 giờ mỗi năm | Ít được sử dụng trên tàu |
| Công suất dự phòng khẩn cấp (ESP) | Tải biến đổi, tối đa 200 giờ mỗi năm, trong thời gian mất điện hoặc thử nghiệm | Máy phát điện sự cố |
Công suất động cơ cho tổ máy phát điện thường được nêu riêng, thường theo ISO 3046-1. Vì hiệu suất đầu phát điện xoay chiều thường khoảng 88–95 phần trăm, công suất kW tổng của động cơ phải cao hơn công suất điện đầu ra kW của tổ máy.
Tôi nên chọn máy phát điện hàng hải chạy diesel hay xăng?
Chọn diesel cho hầu hết tàu thương mại và mọi tàu đã mang nhiên liệu diesel cho máy chính. Máy phát điện diesel tiêu thụ ít nhiên liệu hơn trên mỗi kWh, bền hơn ở tải cao và tránh phải chứa xăng trên tàu.
Máy phát điện hàng hải chạy xăng có thể hợp lý trên tàu nhỏ chạy xăng không muốn sử dụng thêm loại nhiên liệu thứ hai. Lựa chọn này phát sinh hai trách nhiệm bổ sung. Thứ nhất, hệ thống lắp đặt phải sử dụng các bộ phận điện có khả năng chống gây cháy trong khoang máy; tại Mỹ, đây là yêu cầu đối với tàu thuyền giải trí theo 33 CFR 183 và cũng được quy định trong các tiêu chuẩn ABYC. Thứ hai, động cơ xăng tạo ra lượng carbon monoxide nhiều hơn rất nhiều so với động cơ diesel, vì vậy thiết bị phát hiện CO trong không gian sinh hoạt (ABYC A-24, thiết bị được thử nghiệm theo UL 2034) và kiểm tra hệ thống xả thường xuyên là thiết yếu.
Động cơ phụ được bố trí trên tàu như thế nào?
Trên tàu thuộc phạm vi SOLAS Chương II-1, nguồn điện chính phải gồm ít nhất hai tổ máy phát điện, được chọn công suất sao cho nếu bất kỳ một tổ máy nào dừng, các tổ máy còn lại vẫn có thể cấp điện cho các dịch vụ cần thiết cho động lực đẩy và an toàn. Một nguồn điện sự cố độc lập, thường là máy phát điện sự cố đặt phía trên boong liên tục cao nhất và bên ngoài buồng máy chính, làm nguồn dự phòng cho các tổ máy này.
Các cách bố trí thực tế trên tàu công tác và tàu nhỏ gồm:
- Hai hoặc ba tổ máy giống nhau, để một tổ chạy, một tổ dự phòng và một tổ có thể được bảo dưỡng.
- Một tổ máy nhỏ hơn dùng khi ở cảng cho tải thấp vào ban đêm, tránh vận hành máy phát điện lớn ở tải nhẹ.
- Máy phát điện đồng trục được dẫn động từ máy chính hoặc hộp số trên tàu có hành trình dài và ổn định.
- Vận hành song song có chia tải, để có thể khởi động và dừng các tổ máy khi nhu cầu thay đổi.
Đối với tàu được phân cấp, động cơ phụ, đầu phát điện xoay chiều và bảng điện thường cần phê duyệt đăng kiểm, còn động cơ trên 130 kW trên tàu thuộc MARPOL Phụ lục VI cần chứng chỉ EIAPP. Tiêu chuẩn hóa cùng một họ động cơ cho động lực đẩy và tổ máy phát điện giúp đơn giản hóa phụ tùng, một cách tiếp cận được áp dụng trong dự án cung cấp động cơ cho đơn vị lắp ráp tổ máy phát điện.
Còn máy phát điện cho tàu nhỏ và thuyền buồm thì sao?
Máy phát điện hàng hải nhỏ cho tàu dưới khoảng 12 m thường có công suất khoảng 2 đến 8 kW. Những máy phát điện diesel hàng hải nhỏ nhất là thiết bị nhỏ gọn từ một đến ba xi lanh, có thể lắp dưới sàn khoang lái hoặc trong khoang chứa đồ ở đuôi tàu.
Trước khi lắp máy phát điện cho tàu nhỏ, hãy cân nhắc tải có đủ để biện minh cho việc lắp đặt hay không. Máy phát điện trên thuyền buồm chủ yếu dùng để sạc ắc quy; máy phát điện xoay chiều công suất cao gắn trên động cơ, các tấm pin mặt trời và bộ ắc quy lithium kèm bộ biến tần có thể đáp ứng cùng nhu cầu với khối lượng và công việc bảo dưỡng ít hơn. Điều hòa, nấu ăn bằng điện và máy tạo nước ngọt là các tải thường khiến việc lắp máy phát điện trở nên đáng giá.
Đối với tàu lớn hơn và tàu công tác, các động cơ diesel hàng hải nhỏ gọn thuộc nhóm 40–75 kW, chẳng hạn động cơ hàng hải TD226B-3C 40 kW, minh họa cỡ động cơ được sử dụng; hãy xác nhận trong bảng thông số kỹ thuật liệu một mẫu cụ thể được cung cấp ở phiên bản dẫn động chân vịt hay máy phát điện tốc độ không đổi.
Máy phát điện hàng hải có giá bao nhiêu?
Giá máy phát điện hàng hải phụ thuộc chủ yếu vào công suất đầu ra, loại làm mát, có kèm vỏ cách âm hay không, các tính năng điều khiển và hòa song song, chứng nhận đăng kiểm và cấp khí thải. Lắp đặt, hệ thống xả, đường nhiên liệu và công việc bảng điện có thể làm tăng đáng kể chi phí thiết bị, vì vậy hãy so sánh các báo giá có cùng phạm vi.
MARS cung cấp động cơ diesel cho các đơn vị chế tạo tổ máy phát điện và ứng dụng máy phụ hàng hải, chạy thử động cơ kèm báo cáo bằng văn bản và video trước khi xuất hàng, đồng thời giao hàng theo điều kiện FOB hoặc CIF Thượng Hải. Để chọn công suất và báo giá tổ máy, hãy gửi danh sách tải và thông tin tàu của bạn.
Câu hỏi thường gặp
Tôi cần máy phát điện hàng hải công suất bao nhiêu?
Cộng công suất vận hành của mọi tải hoạt động cùng nhau, cộng mức tăng tải khởi động động cơ điện lớn nhất, rồi chọn tổ máy có công suất chính sao cho tải bình thường vào khoảng 50–80 phần trăm. Tàu du ngoạn nhỏ thường cần 4–8 kW; tàu có nhiều máy điều hòa thường cần 10–25 kW.
Máy phát điện hàng hải và máy phát điện thông thường khác nhau thế nào?
Tổ máy hàng hải sử dụng làm mát bằng bộ trao đổi nhiệt hoặc qua sống tàu, hệ thống xả làm mát bằng nước, vật liệu chống ăn mòn và các chức năng dừng an toàn phù hợp với buồng máy kín. Máy phát điện trên bờ thường làm mát bằng két nước và có hệ thống xả khô, nóng, không an toàn khi đặt dưới boong.
Động cơ phụ trên tàu là gì?
Động cơ phụ là bất kỳ động cơ nào trên tàu ngoài động cơ đẩy chính, thường nhất là động cơ diesel dẫn động máy phát điện. Tàu thuộc SOLAS thường có ít nhất hai tổ máy phát điện phụ.
Tôi có thể luôn vận hành máy phát điện ở tải thấp không?
Vận hành máy phát điện diesel trong thời gian dài dưới khoảng 30 phần trăm tải có thể gây tích tụ nhiên liệu chưa cháy trong hệ thống xả, đóng muội than và nhiên liệu làm loãng dầu. Chọn tổ máy nhỏ hơn hoặc bổ sung tổ máy dùng khi ở cảng nếu tải nền của bạn thấp.
Dùng kW hay kVA để chọn công suất máy phát điện tàu thuyền?
Tính tải bằng kW, sau đó kiểm tra công suất định mức kVA của đầu phát điện xoay chiều có đáp ứng tải động cơ điện hay không; với hệ số công suất 0.8, kVA bằng kW chia cho 0.8. Tải có tỷ trọng động cơ điện lớn có thể bị giới hạn bởi kVA và dòng khởi động thay vì kW.
