Het brandstofverbruik van een dieselgenerator berekenen: een praktische gids voor operators

Elk exploitatiebudget heeft een brandstofnummer nodig. Neem een ​​middelgrote fabriek met een stand-bygenerator van 500 kVA, die naar verwachting elke maand ongeveer twaalf uur een productielijn zal draaien. Het gegevensblad van de leverancier vermeldt het brandstofverbruik bij volledige belasting, maar de unit draait zelden op volledige belasting. De werkelijke belasting bedraagt ​​gemiddeld ongeveer 60 procent van het nominale vermogen, en de fabrieksmanager moet weten hoeveel liter diesel hij moet aanschaffen, hoe groot de opslagtank moet zijn en hoe de maandelijkse brandstofrekening eruit zal zien. Zonder een betrouwbare methode om het verbruik bij deellast te schatten, koopt de fabriek óf te veel brandstof in en verhoogt de bedrijfskosten, óf de tank wordt te weinig gevuld, waardoor het risico bestaat dat de ondersteuningsrun wordt afgebroken. Geen van beide uitkomsten is acceptabel, en beide zijn te vermijden met een eenvoudige berekeningsaanpak.

In deze handleiding wordt uitgelegd hoe u het brandstofverbruik van een dieselgenerator kunt berekenen met behulp van een eenvoudige formule, realistische specifieke brandstofverbruikswaarden, referentietabellen en uitgewerkte voorbeelden. Het korte antwoord, als u slechts één getal nodig heeft, is dit: vermenigvuldig de werkelijke belasting in kilowatt met het motorspecifieke brandstofverbruik in liters per kilowattuur. Voor een moderne dieselgeneratorset is een typische waarde bij volledige belasting ongeveer 0,25 liter per kilowattuur, of ongeveer 0,066 US gallons per kilowattuur, en die waarde stijgt naarmate het belastingspercentage daalt. De rest van dit artikel definieert elke term, laat zien hoe de methode op reële situaties kan worden toegepast en legt de variabelen uit die een planningsschatting onderscheiden van een gemeten operationeel cijfer.

Waarom nauwkeurige schattingen van het brandstofverbruik belangrijk zijn

Brandstof is doorgaans de grootste variabele bedrijfskosten van een dieselgenerator. Voor een set die een paar honderd uur per jaar draait, kan dieselbrandstof gemakkelijk de gecombineerde kosten van routineonderhoud en kleine reparaties overschrijden. Een schatting die er met tien tot vijftien procent naast zit, lijkt bij een snelle berekening misschien acceptabel, maar wanneer deze wordt vermenigvuldigd met honderden bedrijfsuren en een fluctuerende brandstofprijs, worden de financiële gevolgen aanzienlijk. Nauwkeurige verbruikscijfers maken van vage bedrijfskosten een regelitem dat kan worden gepland, gecontroleerd en geverifieerd.

Brandstofinkoop is een andere praktische reden om de cijfers goed te krijgen. Een fabriek die het maandelijkse verbruik kent, kan de brandstoflevering in bulk contracteren, de leveringen volgens een vaste kalender plannen en noodtankbeurten tegen premiumprijzen vermijden. Een installatie die zijn verbruik niet kent, reageert uiteindelijk op lage tankniveaus in plaats van de voorraad te beheren. Het verschil is het belangrijkst op afgelegen locaties, mijnkampen, telecominstallaties en bouwprojecten waar de levering van brandstof zelf kosten en een lange aanlooptijd met zich meebrengt.

De tankafmetingen zijn ook afhankelijk van dezelfde berekening. Een generator van 100 kW bij volledige belasting verbrandt ongeveer 25 liter per uur, dus een autonomievereiste van 24 uur maakt een tank van 600 liter noodzakelijk voordat er enige reserve wordt toegevoegd. Verander de belasting naar 50 procent en dezelfde machine heeft slechts ongeveer 14 liter per uur nodig, wat zowel het tankvolume als het tankinterval verandert. De formule in dit artikel is dezelfde als die wordt gebruikt om te bepalen of een locatie een dagtank van 1.000 liter of een bulkinstallatie van 10.000 liter nodig heeft.

Verbruiksgegevens zijn ook van belang bij het vergelijken van voorstellen van verschillende leveranciers. Leveranciers citeren soms verbruikscijfers bij volledige belasting die zijn gemeten onder verschillende testomstandigheden, temperaturen of belastingsdefinities. Twee voorstellen voor hetzelfde nominale vermogen kunnen een paar liter per uur lijken te verschillen, terwijl het echte verschil eenvoudigweg de belastingaanname is die achter het getal verborgen ligt. Door elke prijsopgave te normaliseren op hetzelfde belastingprofiel, kan een operator machines op gelijke voorwaarden vergelijken en zien welke eenheid daadwerkelijk minder zal kosten om te gebruiken.

Ten slotte is het brandstofverbruik een directe input voor de selectie van apparatuur en milieurapportage. Extra grote generatoren draaien op een lage belasting, verbranden meer brandstof per geproduceerd kilowattuur en verlengen de terugverdientijd van de investering. Emissieberekeningen, CO2-boekhouding en rapporten over de duurzaamheid van locaties gaan allemaal uit van hetzelfde cijfer voor het dieselverbruik. Een geloofwaardige schatting van het brandstofverbruik ondersteunt daarom tegelijkertijd technische beslissingen, financiële beslissingen en compliance-beslissingen.

De basisvoorwaarden: kVA, kW, arbeidsfactor en belasting

Generatorsets worden meestal in kVA aangegeven, omdat het vermogen van de dynamo wordt beperkt door stroom en spanning in plaats van door het werkelijke vermogen dat door de belasting wordt opgenomen. De dieselmotor verbrandt echter brandstof in overeenstemming met het werkelijke elektrische vermogen dat hij moet produceren, gemeten in kilowatt. De relatie tussen de twee is de machtsfactor. Voor de meeste driefasige generatorsets is de standaard karakteristieke arbeidsfactor 0,8, wat betekent dat het bruikbare werkelijke vermogen in kW gelijk is aan het kVA-vermogen vermenigvuldigd met 0,8.

Een generatorset van 500 kVA heeft dus een reëel vermogen van 400 kW bij een vermogensfactor van 0,8. Als de aangesloten belasting minder trekt, draait de machine op deellast. Een set van 250 kVA heeft een werkelijk vermogen van 200 kW, en een set van 1.000 kVA heeft 800 kW. Deze conversie is de eerste stap bij elke brandstofberekening, omdat het verbruik evenredig is aan de daadwerkelijk geleverde kilowatt, en niet aan de kVA-waarde die op het typeplaatje staat.

Op bijna elk gegevensblad staan ​​twee extra beoordelingstermen. Het standby-vermogen is het maximale vermogen dat gedurende een beperkt aantal uren per jaar kan worden geleverd, meestal tijdens een stroomstoring of gepland onderhoud, zonder dat er sprake is van overbelasting. Het primaire vermogen is het vermogen dat continu kan worden geleverd aan een variërende belasting. Het brandstofverbruik moet altijd gerelateerd zijn aan de werkelijke belasting van de machine, ongeacht of die belasting binnen het standby-bereik of het primaire bereik valt.

De belastingsfactor is de verhouding tussen het werkelijk geleverde vermogen en het nominale werkelijke vermogen van de set. Een generator van 200 kW die 150 kW produceert, draait met een belastingsfactor van 75 procent. Een generator van 400 kW die 100 kW produceert, draait op een belastingsfactor van slechts 25 procent. Dezelfde machine kan heel verschillende hoeveelheden brandstof verbranden, afhankelijk van waar hij zich op de belastingscurve bevindt. Daarom is de belastingsfactor het op één na belangrijkste getal, na het kW-vermogen zelf.

Omdat het brandstofverbruik meegroeit met het werkelijke vermogen, verbrandt een machine die op 75 procent belasting draait aanzienlijk minder dan dezelfde machine die op 100 procent belasting draait. Het omgekeerde is ook waar: een generator die zwaar overgedimensioneerd is voor zijn werk, werkt met een lage belastingsfactor en verbruikt meer brandstof per geleverde kilowattuur dan een machine met de juiste afmetingen. Beide principes staan ​​centraal in de berekeningswijze die volgt.

De standaardformule voor brandstofverbruik

De meeste praktische brandstofberekeningen zijn terug te brengen tot één enkele vergelijking. Het brandstofverbruik in liters per uur is het werkelijke vermogen in kilowatt vermenigvuldigd met het specifieke brandstofverbruik in liters per kilowattuur:

Brandstofverbruik (l/u) = werkelijk vermogen (kW) × specifiek brandstofverbruik (l/kWh)

Het specifieke brandstofverbruik is de hoeveelheid diesel die nodig is om één kilowattuur elektrische energie te produceren. Het varieert afhankelijk van het motorontwerp, de snelheid, de turbolading, de emissiekalibratie, de belasting en de staat. Moderne dieselmotoren met turbocompressor die in generatorsets worden gebruikt, halen doorgaans ongeveer 0,25 l/kWh bij volledige belasting. Grote industriële motoren met geoptimaliseerde verbranding kunnen 0,21 tot 0,23 l/kWh bereiken, terwijl kleinere hogesnelheidsmotoren tussen 0,28 en 0,30 l/kWh kunnen zitten. Wanneer er geen specifieke gegevens beschikbaar zijn, bieden de planningswaarden in onderstaande tabel een redelijk uitgangspunt.

Het specifieke brandstofverbruik is niet constant over het gehele belastingsbereik. Dieselmotoren bereiken hun beste thermische efficiëntie bij ongeveer 70 tot 90 procent van de nominale belasting. Bij lagere belastingen daalt het rendement en nemen de liters brandstof per kilowattuur toe. Het effect is bescheiden tussen 50 en 100 procent belasting, maar wordt uitgesproken onder 30 procent belasting, waarbij de motor ook gevoeliger wordt voor koolstofophoping en nat stapelen.

Een bekende vuistregel in Noord-Amerika is dat een dieselgenerator bij volledige belasting ongeveer 0,1 US gallon brandstof per kilowattuur verbrandt. In metrische termen is dat ongeveer 0,38 l/kWh. Deze regel is bewust conservatief. Het is handig voor een snelle screening van een nieuwe toepassing, omdat hierdoor de brandstofrekening niet wordt onderschat, maar doorgaans het werkelijke verbruik van een moderne generatorset met turbocompressor wordt overschat, die bij volledige belasting vaak tussen de 0,066 en 0,08 gal/kWh levert. Voor oudere motoren, mechanisch bediende eenheden of machines in slechte staat kan het hogere cijfer realistisch zijn. Beschouw 0,1 gal/kWh als een planningsgetal met een bovengrens en verfijn dit zodra u over gegevens van de fabrikant of gemeten waarden beschikt.

In de metrische praktijk worden de planningswaarden in de bovenstaande tabel goed geaccepteerd voor moderne turbomotoren. Een model met natuurlijke aanzuiging of een ouder ontwerp zal hoger uitvallen, dus een locatie met verouderde apparatuur zou vijf tot tien procent aan de schatting moeten toevoegen. Voor elk kritisch project zou de door de fabrikant gepubliceerde verbruikscurve deze generieke waarden moeten vervangen.

Referentietabel brandstofverbruik dieselgenerator per belasting

Met behulp van de planningswaarden uit de vorige sectie kan voor elk generatorvermogen een referentietabel worden opgesteld. De onderstaande tabel geeft afgeronde verbruikscijfers weer in liters per uur voor gangbare generatorgroottes die werken op een belasting van 25, 50, 75 en 100 procent. Deze cijfers gaan uit van een moderne dieselmotor met turbocompressor bij standaard omgevingsomstandigheden, vlakbij zeeniveau, met goede brandstof en een goed onderhouden motor.

Om liters per uur om te rekenen naar US gallons per uur, deelt u deze door 3,785. Om te converteren naar imperiale gallons, deelt u door 4,546. Een generator van 400 kW verbruikt bij volledige belasting bijvoorbeeld ongeveer 100 l/u, wat ongeveer 26,4 US gallons per uur of 22 imperial gallons per uur is. Dezelfde machine verbrandt bij halve belasting 56 l/u, of ongeveer 14,8 US gallons per uur. Het in gedachten houden van beide eenheden helpt bij het vergelijken van locatierapporten die zijn opgesteld door verschillende teams of leveranciers.

Stapsgewijze methode voor het berekenen van het verbruik

De berekening is eenvoudig genoeg om in een notitieboekje te doen, maar verdient een gedisciplineerde volgorde, zodat geen enkele belangrijke aanname wordt overgeslagen. Volg deze stappen wanneer een schatting van het brandstofverbruik nodig is.

1. Converteer het generatorvermogen van kVA naar kW door te vermenigvuldigen met de arbeidsfactor, doorgaans 0,8.
2. Stel het verwachte belastingsprofiel vast: de werkelijke kW die door de aangesloten apparatuur wordt afgenomen, uitgedrukt als een percentage van het nominale vermogen.
3. Selecteer het specifieke brandstofverbruik voor dat beladingspercentage uit de bovenstaande tabel, of uit het gegevensblad van de fabrikant voor het exacte model.
4. Vermenigvuldig het werkelijke vermogen in kW met het specifieke brandstofverbruik om het verbruik in liters per uur te verkrijgen.
5. Vermenigvuldig het tarief met de geplande bedrijfsuren en herhaal dit voor elk ander belastingssegment als de inschakelduur varieert.

Voorbeeld 1: een locatie is eigenaar van een generatorset van 250 kVA met een vermogen van 200 kW en een arbeidsfactor van 0,8. De belasting bedraagt ​​150 kW, wat 75 procent van het vermogen is. Bij een specifiek brandstofverbruik van 0,26 l/kWh bij 75 procent belasting bedraagt ​​het verbruik 150 × 0,26 = 39 l/u. Tijdens een productiedienst van 10 uur verbrandt de unit ongeveer 390 liter diesel. Machines in deze klasse zijn gebruikelijk in de hele industrie; Dieselgeneratorsets van 100-300 kVA worden vaak gebruikt voor fabrieksondersteuning, bouwstroom en kleine commerciële toepassingen, en hun verbruikscijfers passen in hetzelfde berekeningspatroon.

Voorbeeld 2: een standby-generator van 500 kVA, met een vermogen van 400 kW, bedient een fabriek met een gemiddelde belasting van 240 kW. Dat is 60 procent van de beoordeling. Interpolatie tussen de waarden van 50 procent en 75 procent levert een specifiek brandstofverbruik op van ongeveer 0,27 l/kWh. Het verbruik bedraagt ​​240 × 0,27 = 64,8 l/u. Als de unit tijdens netstoringen 12 uur per maand draait, bedraagt ​​de maandelijkse brandstofbehoefte ongeveer 778 liter. Over een heel jaar, met hetzelfde patroon, bedraagt ​​het jaarverbruik ongeveer 9.340 liter.

Voorbeeld 3: een datacenter installeert een back-upgenerator van 2.000 kW die tijdens tests en gedeeltelijke UPS-ondersteuning ongeveer 200 uur per jaar draait bij een gemiddelde belasting van 40 procent. Het werkelijke vermogen bedraagt ​​800 kW. Bij een belasting van 40 procent bedraagt ​​het specifieke brandstofverbruik circa 0,30 l/kWh. Het verbruik bedraagt ​​800 × 0,30 = 240 L/u. Over 200 uur bedraagt ​​het jaarlijkse brandstofverbruik 48.000 liter, of ongeveer 12.700 US gallons. Dit cijfer wordt de basis voor het brandstofleveringscontract, de opslagtankcapaciteit en de milieurapportage voor de faciliteit.

Wanneer een site verschillende afzonderlijke belastingssegmenten heeft, zoals vier uur bij volledige belasting gevolgd door zes uur bij halve belasting, berekent u elk segment afzonderlijk en voegt u de resultaten toe. Door het beladingspercentage over de tijd te middelen zonder weging in uren kan het verbruik onderschat worden, omdat het specifieke brandstofverbruik hoger is bij lichte belading.

Hoe u de brandstofkosten van een generator per uur kunt berekenen

De berekening van de brandstofkosten is een directe uitbreiding van de verbruiksformule. De brandstofkosten per uur zijn het verbruik in liters per uur vermenigvuldigd met de geleverde prijs per liter. De jaarlijkse brandstofkosten zijn het totale jaarlijkse verbruik in liters vermenigvuldigd met dezelfde prijs.

Als we het 500 kVA-voorbeeld uit de vorige sectie gebruiken, kost de maandelijkse run van 778 liter, bij een geleverde dieselprijs van $ 1,10 per liter, ongeveer $ 856 per run. Over een periode van twaalf maanden bedragen de jaarlijkse brandstofkosten ongeveer $ 10.270. Dat is het getal dat in het exploitatiebudget zou moeten verschijnen, niet het verbruik bij volledige belasting uit het gegevensblad vermenigvuldigd met uren, omdat het cijfer bij volledige belasting de kosten met ongeveer 30 procent zou overdrijven voor een machine die een gemiddelde belasting van slechts 60 procent bereikt.

Voor afgelegen locaties kan de geleverde prijs van diesel aanzienlijk hoger zijn dan de prijs van de bulkterminal. Een mijnsite of telecomtoren die afhankelijk is van wegtransport moet de leveringskosten en de kosten van brandstofopslagverliezen meerekenen. In dergelijke gevallen is het verstandig om een ​​marge van vijf tot tien procent toe te voegen aan het berekende volume, niet om de schatting van het verbruik te verhogen, maar om verdamping, morsen, tankreiniging en brandstofdegradatie tijdens lange opslagperioden te dekken.

Maak ten slotte onderscheid tussen de brandstof die wordt verbruikt tijdens een stroomstoring en de brandstof die wordt verbruikt tijdens routinetests. Veel standby-installaties voeren wekelijks of maandelijks een test uit bij een belasting van 30 tot 50 procent om de motor droog te houden en de accu's opgeladen. Deze testritten verbranden echte brandstof en moeten in de jaarlijkse kosten worden opgenomen. Een locatie die maandelijks één uur lang test bij een belasting van 50 procent op een machine van 400 kW, voegt grofweg 12 maanden × 56 l/u × 1 uur = 672 liter toe aan het jaarlijkse brandstofverbruik, wat een betekenisvol bedrag is voor zowel het budget als de tankplanning.

Factoren die het brandstofverbruik van dieselgeneratoren beïnvloeden

De planningswaarden in de referentietabel gaan uit van een gematigde omgevingstemperatuur, hoogte op zeeniveau, schone brandstof en een goed onderhouden motor. Werkelijke bedrijfsresultaten kunnen om een ​​aantal redenen verschillen. Door deze factoren te begrijpen, kan een exploitant beoordelen of het werkelijke verbruik binnen het normale bereik ligt of dat een onderzoek nodig is.

Belastingsniveau en bedrijfspunt

Belastingniveau is de dominante factor. Het verbruik is evenredig met het werkelijk geproduceerde vermogen, maar de evenredigheidsfactor wordt erger bij lage belasting. Een generator die op 25 procent belasting draait, verbruikt meer brandstof per kilowattuur dan een generator die op 75 procent belasting draait. Langdurig gebruik onder een belasting van 30 procent is niet alleen inefficiënt; het kan ook natte stapeling veroorzaken, waarbij onverbrande brandstof en koolstof zich ophopen in het uitlaatsysteem en de efficiëntie verder aantasten.

Motorplatform en efficiëntie

Moderne elektronische common-railmotoren met hogedrukbrandstofinjectie zorgen voor een betere controle van de verbranding en een lager specifiek brandstofverbruik dan oudere mechanisch bediende motoren. Turbocompressie en nakoeling verbeteren de luchtdichtheid en de verbrandingsefficiëntie bij hogere belastingen. Zelfs binnen hetzelfde kW-vermogen kunnen twee verschillende motorplatforms bij hetzelfde laadpunt vijf tot tien procent verschillen in brandstofverbruik. Dit is de reden dat fabrikantspecifieke gegevens bij aanbestedingsbeslissingen altijd voorrang moeten krijgen op generieke tabellen.

Correcte generatorafmetingen

Een generator die te groot is voor zijn toepassing, draait op een lage belastingsfactor en verbrandt meer brandstof per kilowattuur. Het accumuleert ook meer motoruren per eenheid nuttig werk. Een algemene aanbeveling is om een ​​generator te kiezen die zo groot is dat de verwachte belasting tussen 60 en 80 procent van de standby-waarde valt. Hierdoor blijft de motor in het meest efficiënte werkingsvenster, terwijl er een marge behouden blijft voor tijdelijke overbelasting.

Onderhoudsconditie

Verstopte luchtfilters beperken de verbrandingslucht, versleten injectoren verstoren het brandstofsproeipatroon en een slechte klepspeling verandert de verbrandingstiming. Een lage koelvloeistoftemperatuur door een defecte thermostaat dwingt de motor om in een minder efficiënt regime te draaien. Een verwaarloosde motor kan vijf tot vijftien procent meer brandstof verbruiken dan een goed onderhouden exemplaar van hetzelfde model. Regelmatige inspectie van brandstoffilters, luchtfilters en smeerolie is daarom een ​​directe brandstofbesparende maatregel.

Omgevingstemperatuur en hoogte

Hoge omgevingstemperaturen en grote hoogte verminderen de luchtdichtheid, waardoor het vermogen van een dieselmotor beperkt wordt. De generatorcontroller kan de belasting beperken, of de motor kan worden aangepast aan de omstandigheden ter plaatse. Als de toepassing dezelfde elektrische belasting vereist op een locatie op grote hoogte, moet een grotere machine worden geselecteerd, en die machine zal onder normale omstandigheden op een lager belastingspunt werken, met een overeenkomstige impact op het specifieke brandstofverbruik. De referentietabellen gelden voor locaties op zeeniveau met een omgevingstemperatuur van 25 tot 30 graden Celsius.

Brandstofkwaliteit en seizoenskwaliteit

Dieselbrandstof met een laag cetaangetal, een hoge dichtheid of een hoog watergehalte verbrandt minder efficiënt en verhoogt de filtervervangingsfrequentie. Brandstof van winterkwaliteit heeft een hogere vluchtigheid waardoor de energie-inhoud per liter enigszins kan afnemen, terwijl brandstof van zomerkwaliteit bij koud weer kan vertroebelen of geleren als de verkeerde kwaliteit wordt gebruikt. Bij langdurige opslag kunnen brandstofdegradatie en microbiële groei ook de verbrandingseigenschappen veranderen. Door de juiste seizoensklasse te gebruiken en een goede tankreiniging te beoefenen, blijft de motor dicht bij de gepubliceerde prestatiecurve.

Gebruik van fabrikantgegevens en specificatiebladen

Algemene vuistregels zijn voldoende voor haalbaarheidsstudies en voorlopige begrotingen, maar een definitief brandstofplan moet gebaseerd zijn op de gepubliceerde verbruiksgegevens van het exacte generatormodel dat wordt overwogen. De meeste fabrikanten publiceren brandstofverbruikscijfers bij 25, 50, 75 en 100 procent belasting in hun technische gegevensbladen. Sommigen publiceren de volledige verbruikscurve plus de omstandigheden waaronder de waarden zijn gemeten, zoals omgevingstemperatuur, barometerdruk en lagere stookwaarde van de brandstof.

Hetzelfde nominale vermogen kan verschillende verbruikscijfers opleveren, afhankelijk van het motorplatform en de emissiekalibratie. Een generator die is geassembleerd met een hoogefficiënte motor en een hoogwaardige dynamo zal bij volledige belasting doorgaans een lager aantal liters per uur laten zien dan een generator die rond een oudere motorenfamilie is gebouwd. Vragen naar de volledige belastingscurve voor het specifieke model is de enige betrouwbare manier om machines te vergelijken. Een voorstel dat alleen het vollastcijfer vermeldt, kan een minder efficiënt deellastgedrag verbergen dat van belang is wanneer de unit voornamelijk onder een belasting van 75 procent werkt.

Bij het evalueren van een aankoop is het de moeite waard om verschillende opties op gelijke voorwaarden naast elkaar te vergelijken: hetzelfde vermogen in kW, dezelfde belastingspercentages, dezelfde brandstofspecificatie en dezelfde locatieomstandigheden. Gepubliceerde cijfers van een fabrikant, zoals een compleet assortiment dieselgeneratorsets, bieden een bruikbare basis voor dergelijke vergelijkingen. Als wordt verwacht dat de toepassing zal werken op een ongebruikelijk belastingspunt of onder extreme omgevingsomstandigheden, moet de fabrikant aangepaste brandstofgegevens voor die omstandigheden verstrekken in plaats van een eenvoudige kopie van de standaardtabel.

Voor projecten met ongebruikelijke belastingsprofielen is de standaard catalogusmachine mogelijk niet de meest efficiënte keuze. Een op maat gemaakt ontwerp van een generatorset kan het motorplatform, de afmetingen van de radiator, de regelinstellingen en het vermogen afstemmen op de werkelijke bedrijfscyclus, waardoor zowel het brandstofverbruik als de kapitaalkosten gedurende de levensduur van de installatie kunnen worden verlaagd. Zelfs een bescheiden verbetering van het specifieke brandstofverbruik over duizenden bedrijfsuren vertaalt zich in een meetbare vermindering van de brandstofuitgaven en emissies.

Grootte van brandstoftanks en planning van de looptijd

Zodra het verbruik per uur bekend is, wordt de tankgrootte een eenvoudige vermenigvuldiging. De benodigde bruikbare tankinhoud is het verwachte verbruik in liters per uur vermenigvuldigd met de benodigde autonomie in uren, plus een reservemarge. Een typische reservemarge bedraagt ​​10 tot 20 procent, wat rekening houdt met het onbruikbare volume onder de tankuitlaat, de brandstof die tijdens de testritten wordt verbruikt en het feit dat de generator vaak op een iets hogere belasting draait dan gepland.

Een generator van 200 kW verbruikt bij volledige belasting bijvoorbeeld ongeveer 50 l/uur. Voor 24 uur continubedrijf is de benodigde bruikbare capaciteit 1.200 liter. Met een reserve van 15 procent komt de specificatie op ongeveer 1.380 liter, dus een standaard tank van 1.500 liter is een redelijke keuze. Als dezelfde machine in plaats daarvan op 50 procent belasting draait, daalt het verbruik naar 28 l/u en biedt een tank van 1.000 liter meer dan 35 uur autonomie. Het verschil tussen deze twee getallen is de reden dat de beladingsfactor moet worden vastgesteld voordat de tank wordt gespecificeerd.

Veel installaties maken gebruik van een tweelaags opslagsysteem. Een kleine dagtank, geschikt voor 8 tot 12 bedrijfsuren, voedt de generator rechtstreeks door zwaartekracht of met een kleine opvoerpomp. Een grotere bulkopslagtank vult de dagtank via een transferpomp in een niveaugestuurde cyclus. Door deze opstelling blijft de brandstof in de hoofdtank gedurende lange perioden onaangeroerd tijdens standby-toepassingen, waardoor het risico op waterophoping en microbiële groei wordt verminderd, terwijl het tanken veiliger en gemakkelijker te beheren wordt.

Kritieke faciliteiten volgen vaak gepubliceerde codes en normen. De NFPA 110-norm voor nood- en stand-bystroomsystemen vereist bijvoorbeeld doorgaans dat systemen van niveau 1 worden voorzien van voldoende brandstof voor 96 uur vollast, tenzij een grotere voorraad nodig is om aan de maximale ontwerpuitval te voldoen. De exacte vereiste is afhankelijk van de toepassing en de bevoegde autoriteit. De eerste stap bij elk tankontwerp is dus het bevestigen van de lokale codevereiste en het vervolgens toepassen van de verbruiksberekening om uren om te zetten in liters.

Brandstofopslagbeheer maakt het plaatje compleet. Voor de langdurige opslag van diesel zijn periodieke tests, waterafscheiding en vaak een brandstofpolijstprogramma nodig om deeltjes en biologische verontreiniging te verwijderen. Een tank die is gedimensioneerd op basis van een nauwkeurige schatting van het verbruik, heeft een redelijke brandstofomloopsnelheid, waardoor het risico op verouderde brandstof wordt verkleind en het systeem gereed blijft voor een noodstart.

Brandstofverbruik in parallelle generatorsystemen

Wanneer meerdere generatoren parallel werken, moet bij de brandstofberekening rekening worden gehouden met de manier waarop de belasting over de machines wordt verdeeld. Het totale brandstofverbruik van het systeem is de som van het individuele verbruik van elke online machine, en de efficiëntie van het systeem hangt af van waar elke machine zich bevindt op zijn specifieke brandstofverbruikscurve.

Beschouw een locatie met twee generatoren van 400 kW die een totale belasting van 300 kW nodig hebben. Als beide machines online zijn, leveren ze elk 150 kW, oftewel ongeveer 37 procent van hun vermogen. Bij die belasting is het specifieke brandstofverbruik ongeveer 0,31 l/kWh, dus elke machine verbrandt ongeveer 46,5 l/u, en het systeem verbruikt ongeveer 93 l/u. Als er in plaats daarvan slechts één machine draait en de volledige 300 kW levert, wat 75 procent van het vermogen is, bedraagt ​​het verbruik 300 × 0,26 = 78 l/u. De configuratie met één machine bespaart ongeveer 15 l/u en halveert ook het aantal motoruren in de vloot. Dit is precies het soort beslissing dat een speciale controller in een installatie van parallelle generatorsystemen kan automatiseren door eenheden te starten en stoppen op basis van de belastingvraag.

De voordelen van parallelschakeling worden duidelijk wanneer de belasting in de loop van de tijd varieert. Overdag kan een fabriek 600 kW nodig hebben, en 's nachts slechts 200 kW. Met twee of drie middelgrote units parallel kan de controller de belasting op het optimale aantal machines houden in plaats van één grote unit op lage belasting te laten draaien. Voor installaties in het bereik van 300-1000 kVA is deze operationele flexibiliteit een van de belangrijkste redenen waarom projectteams een parallelle configuratie verkiezen boven één enkele grote machine. De brandstofbesparing door het werken op het juiste laadpunt, gecombineerd met de betrouwbaarheid van N 1-redundantie, rechtvaardigt vaak de extra kosten voor schakelapparatuur en controles.

Uw verbruiksschatting verifiëren met echte gegevens

Geen enkele berekening is compleet totdat deze is getoetst aan de werkelijkheid. De meest betrouwbare manier om een ​​schatting te verifiëren, is door het werkelijke verbruik van de generator gedurende een bekende bedrijfsperiode te registreren. De gemeten waarde geeft de werkelijke motorconditie, het werkelijke belastingspatroon en de werkelijke brandstofkwaliteit weer op een manier die geen enkele tabel of formule kan bieden.

Several methods are available. De eenvoudigste is het aflezen van de tankpeilstok voor en na een run, gecombineerd met een urentellerstand. Een nauwkeurigere benadering is een brandstofstroommeter die in de toevoerleiding naar de motor is geïnstalleerd. Veel moderne generatorcontrollers geven ook verbruiksgegevens weer die zijn berekend via de motorregelmodule, wat een realtime cijfer in liters per uur oplevert. Brandstofbeheersoftware kan deze metingen over meerdere locaties verzamelen en de maandelijkse rapporten produceren die nodig zijn voor budgetbeoordelingen.

Het bijhouden van het verbruik over meerdere weken is bijzonder waardevol omdat het de variatie tussen individuele runs verzacht. Als het gemeten verbruik de berekende schatting consequent met meer dan tien procent overschrijdt, kan het zijn dat de motor onderhoud nodig heeft, dat de brandstof verontreinigd is of dat het belastingsprofiel afwijkt van wat werd aangenomen. Als de gemeten waarde aanzienlijk lager is, kan de in de berekening gebruikte arbeidsfactor of belastingspercentage onjuist zijn. In beide gevallen heeft de gegevensverzameling zijn werk gedaan: er is een discrepantie aan het licht gekomen die kan worden gecorrigeerd voordat dit een budgetoverschrijding of een tanktekort veroorzaakt.

Praktische tips voor het verminderen van het dieselverbruik

Het verminderen van het verbruik gaat zelden over het verversen van de brandstof; het gaat over het veranderen van de bedrijfsomstandigheden en de apparatuurkeuzes. De volgende praktijken leveren de meest betrouwbare besparingen op voor een breed scala aan toepassingen.

• Zorg ervoor dat de generator geschikt is voor de daadwerkelijke belasting, met een redelijke marge, waarbij normaal gesproken wordt gestreefd naar een belasting van 60 tot 80 procent tijdens normaal bedrijf.
• Vermijd continu gebruik onder een belasting van 30 procent, waarbij het specifieke brandstofverbruik sterk stijgt en nat stapelen de motor beschadigt.
• Volg het onderhoudsschema van de fabrikant, inclusief lucht-, brandstof- en oliefilters, injectorcontroles en aanpassingen van de klepspeling.
• Gebruik schone, hoogwaardige diesel van de juiste seizoenskwaliteit en houd water- en microbiële groei uit de opslagtank.
• Op locaties met meerdere units plaatst u de machines in de juiste volgorde, zodat het aantal actieve units overeenkomt met de belasting, zodat elke online unit in de buurt van het meest efficiënte laadpunt blijft.
• Controleer regelmatig de verbruiksgegevens en onderzoek elke trend die zonder duidelijke reden omhoog gaat, aangezien brandstofkruip vaak het eerste teken is van een zich ontwikkelend motorprobleem.

Een site die deze praktijken toepast, zal het gemeten verbruik vrijwel altijd naar de onderkant van het verwachte bereik zien bewegen. De brandstofbesparingen zijn herhaalbaar en de verbeterde onderhoudsdiscipline verlengt ook de levensduur van de generator en vermindert het risico op een ongeplande uitval.

Laatste gedachten over het berekenen van het brandstofverbruik van dieselgeneratoren

De methode is eenvoudig: bepaal het werkelijke vermogen in kilowatt, kies het specifieke brandstofverbruik dat past bij het laadpunt, vermenigvuldig deze twee en vermenigvuldig met het aantal bedrijfsuren. De enige beoordelingscriteria die daarbij betrokken zijn, zijn het belastingsprofiel, dat afkomstig moet zijn van de werkelijke omstandigheden op de locatie, en het specifieke brandstofverbruik, dat waar mogelijk van de fabrikant moet komen. Everything else is arithmetic.

Gebruik voor een snelle planning de standaardwaarden van 0,25 l/kWh bij volledige belasting en 0,1 US gallons per kWh als conservatieve bovengrens. Voor budgetten, aanschaf en tankafmetingen gebruikt u het gegevensblad van de fabrikant en verifieert u het gemeten verbruik op de locatie. Een berekening van het brandstofverbruik is geen eenmalige exercitie; het moet worden herhaald wanneer de belasting verandert, een andere machine wordt geïnstalleerd of het bedrijfsschema wordt herzien. Exploitanten die zich aan deze discipline houden, merken dat hun brandstofkosten voorspelbaar zijn, dat hun tanks de juiste afmetingen hebben en dat hun generatoren bijna het efficiëntieniveau halen dat de motorfabrikant voor ogen had.