製造用の天然ガス発電機とディーゼル発電機: 実際のコスト、負荷、信頼性

製造工場にとって本当の問題は、製品パンフレットでどの燃料がより優れているかということではありません。問題は、送電網に障害が発生した場合、プロセスで継続的な電力が必要な場合、または公共施設の停電が数時間に及ぶ事態になった場合に、どの発電機が生産を継続できるかということです。ほとんどの場合、答えは 3 つの変数、つまり発電機の稼働頻度、負荷の変化の速さ、現場で物理的に利用可能な燃料供給量によって決まります。通常、スタンバイおよび可変負荷バックアップにはディーゼル発電機セットがより安全な選択です。都市ガスラインが利用可能であり、大気への排出がサイト許可の一部である場合、継続的なベースロード発電には天然ガス発電機セットがより良い選択肢となる可能性があります。

この記事は、実際の製造条件を念頭に置いて 2 つのオプションを比較する必要があるプラント エンジニア、施設管理者、プロジェクト バイヤーを対象に書かれています。目標は、普遍的な勝者を獲得することではありません。目標は、調達リスクを軽減し、コストのかかる燃料の不一致を回避し、自信を持って発電機サプライヤーと交渉できるような意思決定の枠組みを提供することです。多くの製造施設は、非常用電源を正当化するのが容易であるため、最終的にディーゼルを選択します。しかし、生産ラインが 1 日 24 時間稼働し、ガス供給が安定している場合、天然ガスは資産の耐用年数にわたってキロワット時あたりのコストを低く抑えることができます。選択は燃料の好みではありません。発電機を生産プロファイル、サイトの制約、長期的なメンテナンス予算に適合させることが重要です。

決定は燃料ラベルではなく負荷プロファイルから始まります

製造負荷は均一ではありません。金属プレス工場には、サイクルを開始および停止する大型プレス機が数台ある場合があります。食品加工工場では、冷凍、ポンプ、コンベアを何時間も安定して稼働させることがあります。化学プラントには、たとえ数サイクルであっても決して電力を失ってはいけない重要なモーターがある場合があります。ディーゼル発電機と天然ガス発電機は、これらの負荷パターンによって性能が異なります。

ディーゼル エンジンは、積極的なブロック負荷が発生する用途で確立されています。大型モーターが始動する場合、発電機は電圧と周波数を許容範囲内に維持する必要があります。ディーゼル発電機セットは通常、単一ステップで高い割合の定格負荷を受け入れることができます。産業用アプリケーションの場合、ディーゼル発電機は、電圧降下が少なく、周波数の回復が速いため、突然の負荷変化に対応できます。ディーゼル エンジンとそのターボ過給空気システムの機械設計は、トルク要求の突然の増加に対してより直接的な応答を提供します。

天然ガス発電機、特にリーンバーン産業用ガスエンジンは、多くの場合、それほど積極的なブロック負荷の受け入れを行いません。ガスエンジンでは、空燃比を調整できるように段階的な負荷シーケンスが必要な場合があります。製造プロセスに同時に始動する大型の誘導モーターがある場合、ガス発生器を大型にするか、モーター始動スタディと組み合わせる必要がある場合があります。これにより資本コストが変化し、燃料節約が損なわれる可能性があります。

これが、燃費よりも負荷プロファイルを優先する必要がある理由です。長期間安定したベースロードがある場合、天然ガスは優れた効率を実現し、運用コストを削減できる可能性があります。緊急待機用に年間 50 ～ 100 時間稼働するバックアップ発電機がある場合、依然としてディーゼルがより実用的で低コストの選択肢となります。発電機は毎回実際の負荷に適合させる必要があり、燃料の選択はその適合プロセスの一部にすぎません。

製造環境におけるディーゼル発電機の利点

ディーゼル発電機には産業用電力分野で長い歴史があります。原理は単純です。ディーゼル燃料はエネルギー密度が高く、現場での保管が容易で、無負荷から全負荷まで強力な加速を実現します。製造の場合、これらは単なる技術的な詳細ではありません。これらは、プラントが製品の損失、機器の損傷、出荷の遅延を発生させることなく、電力会社の停電から回復できるかどうかに直接影響します。

ディーゼルの最も重要な利点の 1 つは、燃料に依存しないことです。ディーゼル発電機に必要なのは、燃料タンク、移送ポンプ、供給契約だけです。燃料はトラックで配送し、束ねられたタンクに保管できます。サイト境界に存在するかどうかに関係なく、パイプラインには依存しません。このため、天然ガスパイプラインが利用できない、またはガス供給が保証されていない孤立した工場、二次拠点、既存のプラントにとってディーゼルは魅力的です。

幅広い出力定格のディーゼルセットも簡単に見つけることができます。 100 kVA のバックアップ ユニットから数メガワットのスタンバイ ブロックに至るまで、メーカーはコントロール パネル、開閉装置、同期システムを備えた完全なディーゼル パッケージを提供しています。短いリードタイムで実証済みのソリューションを求める製造工場にとって、多くの場合、ディーゼルは最も抵抗の少ない方法です。

また、ディーゼル エンジンの燃料効率は、一般に、同等の出力の天然ガス エンジンよりも高くなります。ディーゼル エンジンは、より広い負荷範囲にわたって、より低いブレーキ固有の燃料消費量で動作できます。これは、たとえディーゼル燃料の MMBtu あたりのコストが天然ガスよりも高くても、ディーゼル発電機の消費量は 1 キロワット時あたりの Btu よりも少なくなる可能性があることを意味します。したがって、正味の運営コストは燃料価格だけで決まるわけではありません。それは燃料価格とkWhあたりの燃料消費量の積によって決まります。

すでに車両や移動機器用のディーゼル貯蔵設備を備えている工場の場合、ディーゼル発電機を追加することで共通の燃料システムが構築されます。これにより、調達の複雑さが軽減され、燃料がすでに他の資産のために管理されることが保証されます。発電機が州または地方の消防法に従う場合、ディーゼル タンクの設計、封じ込め、換気については、ほとんどのエンジニアリング会社や検査官がよく知っています。

ディーゼル設備は一時的な拡張にも柔軟に対応します。プラントは、最初にオープンフレームのディーゼルユニットを指定し、騒音が懸念される場合には、後で防音コンテナを追加できます。標準的なディーゼル製品市場は成熟しているため、高電圧出力、並列接続、リモート監視などのカスタム変更が容易に利用できます。メーカーが提供できるのは、 ディーゼル発電機セットのポートフォリオ 小規模なバックアップ ユニットから大規模なスタンバイ システムまでをカバーし、プラントに多くの電力要件に対応する 1 つのサプライヤーを提供します。

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実際的なトレードオフは、ディーゼルの燃焼により粒子状物質と窒素酸化物が生成されることです。未達成地域では、ディーゼル発電機は後処理装置が必要な場合や、緊急使用に限定される場合があります。これは、航空許可を更新する必要がある工場や住宅境界線の近くに位置する工場にとっては、小さな問題ではありません。しかし、純粋な信頼性と負荷応答の観点から見ると、ディーゼルは依然として業界のデフォルトの選択肢です。

天然ガスを候補リストに加えるべき場合

天然ガス発電機はもはや珍しい代替品ではありません。これらは、ボイラー、窯、乾燥機、またはプロセス加熱にガスがすでに使用されている業界では一般的です。工場に都市ガスラインがあり、発電機による継続的なガス消費が許可されている現場では、天然ガスセットにより運用コストが削減され、施設の環境プロファイルが改善されます。

天然ガスの最大の利点は、燃料の入手可能性です。パイプライン接続により、現場で燃料を保管する必要がなくなり、燃料汚染、水の浸入、ディーゼルの盗難のリスクが軽減されます。ガスメーターを設置すると燃料供給は自動で行われます。これは、燃料在庫管理の運用上の負担を回避したいプラントにとって重要です。また、工場が 1 日に長時間稼働する場合にも重要です。これは、長期にわたる送電網の停止中に小さなディーゼル タンクがすぐに使い果たされる可能性があるためです。

天然ガスは、微粒子に関してもよりクリーンな燃焼を実現します。すす、黒いディーゼル排気ガスはなく、機器に燃料の残留物もありません。住宅地に近い製造キャンパスや、厳しい粒子制限が設けられている地域の場合、視覚的および規制上のメリットが大きくなる可能性があります。天然ガス機器は、より低い空気許可要件を備えた密閉型パッケージに設置できますが、エンジンの設計と地域の規則に応じて、NOx 排出とメタンスリップを考慮する必要があります。

継続的な生産環境では、天然ガス発電機をバックアップではなく主電源として使用できます。メーカーによっては、ガスセットを使用して送電網と並行して稼働させ、ガス価格の低さを利用しているところもあります。これをデマンド料金適用または分散型発電といいます。発電機は負荷の一部を供給し、電力会社の輸入を削減し、料金のピーク時に派遣することができます。ガス料金が安く、地元の電力会社が並行運転を許可している場合、経済性は魅力的です。

天然ガスセットは、定常状態での燃焼プロセスが一般にスムーズであるため、場合によってはより静かになります。ただし、騒音は燃料よりも筐体によって決まることが多いです。適切に設計された消音エンクロージャにより、ディーゼルユニットとガソリンユニットの両方を同様の騒音レベルにすることができます。製造現場でシフト変更や夜間作業のための静かなソリューションが必要な場合は、 静音型発電機セット 騒音だけを理由に燃料を選択するのではなく、

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天然ガスのリスクは、特に既存のガスサービスが小型ヒーターのみの場合、ユーティリティラインが発電機に合わせたサイズになっていない可能性があることです。発電機には高いガス需要があり、電力会社は圧力と流量が適切であることを確認する必要があります。利用可能なガス圧力が低すぎる場合は、ガスブースターまたは別のガスエンジン構成が必要です。これにより、プロジェクトに設備が追加され、複雑さが増します。

天然ガスの使用を決定した場合でも、製品範囲は依然として広範囲に及びます。を提供しているメーカーです 天然ガス発電機セット 現場の電圧および制御要件に合わせた定格のユニットを供給できます。重要なのは、工場の速度、負荷ステップ、高度の条件に適合するガス エンジンを選択することです。ガスエンジンはすべて同じではありません。継続的なベースロード用に構築されたものもありますが、高い周囲温度や急激な負荷変動に対する耐性が低いものもあります。

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総コスト: 資本費、燃料費、運営費

多くの場合、工場管理者が最初に尋ねる質問はコストです。正直な答えは、単純な「ディーゼルが安い」または「ガソリンが安い」という表現は役に立たないということです。予想されるプロジェクト期間にわたる総所有コストを比較する必要があります。これには、初期の発電機セット、燃料インフラ、補助システム、設置作業、年次メンテナンス、実際の負荷パターンで消費される燃料が含まれます。

一般に、ディーゼル発電機セットは、同じ出力定格の天然ガスユニットよりも購入価格が低くなります。ディーゼル エンジンは、より標準的な燃焼サイクルと成熟したサプライ チェーンを中心に構築されています。ガス エンジン、特に産業用リーン バーン エンジンには、ガス キャブレーション、触媒コンバータ、点火システム、より開発された制御ロジックなど、より多くのコンポーネントが搭載されています。そのため、天然ガスセットは初期の設備見積もりに割増料金がかかることがよくあります。

燃料価格では天然ガスが勝てる。天然ガスは多くの場合、ディーゼルよりも MMBtu あたり安くなりますが、消費者価格は地域の料金、ピーク需要料金、および供給されるガスのエネルギー含有量によって異なります。工場がすでに業界契約に基づいてガスを購入している場合、発電機の増分コストは、ポンプの小売価格でディーゼル燃料を購入するよりも低くなる可能性があります。ただし、ガスは必ずしも安いわけではありません。冬や需要が急増すると、産業用ガスの価格が大幅に上昇する可能性があります。

燃料効率はディーゼルが勝てる点です。ディーゼル エンジンは、ほとんどの場合、より少ない熱エネルギーの入力でキロワット時を生成します。大型産業用ディーゼル発電機セットのおおよその熱量は、多くの場合、kWh あたり 8,500 ～ 9,500 Btu です。リーンバーン天然ガス発電機セットは、kWh あたり 10,000 ～ 12,000 Btu の範囲になります。これは、天然ガス装置が同じ電気出力を生成するには、より多くの燃料エネルギーが必要であることを意味します。より高い熱効率と、潜在的により低い燃料価格を掛け合わせると、結果はサイト固有となり、予想したほど一方的ではない場合もあります。

燃料コストを比較するには、全国平均ではなく、自分の地域の価格を使用する必要があります。より簡単な方法は、各発電機サプライヤーに、稼働予定の稼働時間における推定燃料消費量を問い合わせることです。次に、実際に供給される燃料コストを掛けます。予備発電機を年間 100 時間稼働させる工場の場合、通常、燃料費の差はわずかです。ガス発生装置を年間 6,000 時間稼働させるプラントの場合、kWh あたりのコストのわずかな違いでも、財務に重大な影響を与える可能性があります。

燃料貯蔵と敷地の制約: 隠れたコスト

多くの調達決定は、サイトの制約が無視されるために失敗します。発電機は kw 定格を満たしている可能性がありますが、現場では燃料システムやエンクロージャをサポートできません。これは、公共施設が敷地の裏側にあり、地域の消防法により燃料タンクと建物の間に距離を置くことが義務付けられている古い製造工場に特に当てはまります。

ディーゼルの場合は、貯蔵タンク、格納エリア、充填ポイント、レベル監視システム、そして場合によっては燃料研磨ループが必要です。タンクは、予想される自立時間に応じたサイズにする必要があります。プラントのクリティカルプロセス負荷が 1,000 kW で、24 時間のバックアップが必要な場合、全負荷時の燃料消費量は数千リットルになる可能性があります。これだけの量のディーゼルを保管するには、スペース、許可、流出防止計画が必要です。燃料管理はメンテナンス作業でもあります。ディーゼルは長期間使用しないと劣化し、水を吸収し、微生物の増殖を促進する可能性があります。重要な施設では、定期的な燃料メンテナンス プログラムはオプションではありません。

天然ガスの場合、主なサイト制約はガス供給パイプです。発電機には、分配レールで指定されたガス流量と圧力が必要です。パイプのサイズが小さすぎると、負荷が増加したときに発電機の出力が低下したり故障したりする可能性があります。製造プラントでは、プロセス装置がすでにガスを消費している可能性があるため、発生器を別のガスラインまたは適切な圧力調整を備えた専用ブランチに接続する必要があります。これは、発電機の到着後ではなく、設計段階で定義する必要があるエンジニアリング タスクです。

都市ガスラインが存在しない場合は、天然ガスを圧縮天然ガスまたは液化天然ガスとして供給できます。 CNG には高圧貯蔵システムと気化器が必要で、LNG には極低温貯蔵が必要です。これらのオプションは多額の資本コストを追加し、オペレーターのトレーニングが必要です。ほとんどの工場にとって、CNG または LNG は、年間稼働時間が非常に長く、環境パフォーマンスや燃料価格の節約によって複雑さが正当化される場合にのみ競争力を発揮します。

ディーゼルには、極端な設定でも利点があります。遠隔地にある工場ではガス パイプラインにアクセスできない場合がありますが、信頼できるサプライヤーからディーゼルの配送を手配できます。プラントが極寒の気候の地域にある場合は、ディーゼル燃料を低温運転用に処理できます。一方、天然ガスは、システムがそれに合わせて設計されていない限り、低温条件下ではガス圧力、凝縮水、およびレギュレーターの氷結に問題が発生する可能性があります。

実際の製造負荷時の効率

製造負荷は、多くの場合、発電機の定格容量をはるかに下回って動作します。 1,000 kW の発電機はピーク負荷をカバーできるサイズにすることができますが、工場の平均負荷は 500 ～ 700 kW にすぎない可能性があります。発電機は部分負荷で何時間も費やします。多くのアプリケーションでは、部分負荷時の効率を理解することが、全負荷時の効率よりも重要です。

ディーゼル エンジンは一般に、より平坦な燃料消費曲線を持っています。 50% の負荷では、ディーゼル発電機は 100% の負荷で消費する燃料の約 60 ～ 70% を消費する可能性があります。これは、供給キロワット時あたりの燃料消費量が全負荷時よりも若干高くなりますが、劇的には増加しないことを意味します。したがって、ディーゼル発電機は、変動負荷や、発電機が軽負荷で動作することがある用途に実用的です。

天然ガス エンジン、特に一部の希薄燃焼設計は、部分負荷では効率が低下します。負荷が低下すると、空燃比を調整する必要があり、制御システムは安定した燃焼を維持するために、kWh あたりにより多くの燃料を燃焼させることがあります。部分負荷でガス発生装置を長期間運転するプラントの場合、運転コストは単純な全負荷計算よりも高くなる可能性があります。

これが、負荷プロファイルの調査が価値がある理由です。優れた調査では、代表的な週にわたる実際の kW、kVA、力率、およびモーター始動イベントが記録されます。ピーク負荷だけでなく、発電機が 30 パーセント、60 パーセント、または 90 パーセントの負荷に陥る頻度も表示されます。このデータは、発電機をディーゼル セットにするか、ガス セットにするか、または 2 個の小型の並列ユニットにするかを決定するのに役立ちます。

プラントの負荷が大きく変動する場合、一般的な戦略は 2 つ以上の発電機セットのサイズを設定し、それらを並列で実行することです。低負荷では、1 つのセットのみが実行されます。高負荷では、両方のセットが実行されます。これにより、各発電機がその定格出力に近づくため、部分負荷時の効率が向上します。このアプローチは、部分負荷効率が懸念される天然ガス発電機に特に役立ちます。発電機が変動する生産負荷に対応する場合、並列システムは価値のある投資です。

排出量、許可、環境リスク

環境規制は、製造における発電機の選択において大きな部分を占めるようになっています。航空許可要件を満たしていない発電機は、試運転が遅れたり、罰金が科せられたり、購入後に再設計を余儀なくされたりする可能性があります。排出プロファイルは、エンジンのタイプ、負荷プロファイル、および排気後処理オプションによって異なります。

ディーゼル発電機には、よく知られた一連の排出特性があります。それらは窒素酸化物と粒子状物質を生成します。多くの地域では、非常用スタンバイディーゼル発電機は、まれな停止時にのみ使用される場合、一部の許可要件が免除されます。ただし、発電機には依然として合理的な動作制限が課せられており、一部の施設では発電機を緊急時以外の運用に使用する場合は許可を申請する必要があります。ピークカットやデマンドレスポンスに発電機を使用する場合は、後処理を設置するか、排出量の少ないエンジンを選択する必要がある場合があります。

天然ガスエンジンは粒子状物質の生成を大幅に減らします。燃焼プロセスはよりクリーンで、目に見える煙はありません。しかし、天然ガスエンジンは依然として NOx を生成し、未燃のメタンを排出する可能性があります。メタンは強力な温室効果ガスであり、一部の環境当局はメタンスリップを説明し始めています。スコープ 1 またはスコープ 2 の排出量を追跡しているサイトでは、メタンスリップが隠れた責任となる可能性があります。

達成されていない地域の製造現場では、ディーゼル微粒子フィルターや選択的触媒還元の必要性を回避できる天然ガスが有用な選択肢となりえます。ただし、低 NOx ガス エンジンにはメンテナンスの必要性が異なる場合があり、燃料の品質により敏感になる場合があります。これはトレードオフであり、発電機を購入する前にメーカーおよび地元の大気質コンサルタントと話し合う必要があります。

考慮すべきもう 1 つの点は、騒音許可です。ディーゼル オープン フレーム セットは、排気に近いところで 95 ～ 105 dB(A) を生成できますが、高品質のサイレンサーとエンクロージャにより、離れたところでは 65 ～ 75 dB(A) に低減できます。天然ガスセットは静かだと思われがちですが、通常はエンクロージャの設計が最も重要な要素です。工場が住宅境界線の近くにある場合、燃料の種類ではなく、注文書の騒音仕様によって、準拠した設置が受けられるかどうかが決まります。

メンテナンス、寿命、ダウンタイムのリスク

発電機の決定に費用がかかるのはメンテナンスです。発電機の故障後の 1 回の計画外停止のコストは、多くの場合、より安価な燃料オプションによる年間燃料節約量を超えます。したがって、メンテナンスは単なる運営費ではなく、リスク要因として扱う必要があります。

ディーゼル発電機のメンテナンスは、ほとんどの産業施設でよく知られています。タスクには、燃料フィルターの交換、オイルの交換、冷却液のチェック、バッテリーのメンテナンス、インジェクターの検査、定期的な負荷テストが含まれます。適切にメンテナンスされたディーゼル発電機は非常に信頼性が高くなります。スタンバイ用途では、通常、ディーゼル セットは月に 1 回負荷をかけた状態で負荷テストされ、エンジンが緊急事態に備えているかどうかが確認されます。これはミッションクリティカルな施設では標準的な方法です。

ディーゼル発電機セットの寿命は、多くの場合、稼働時間で測定されます。耐久性の高い産業用ディーゼル エンジンは、負荷、速度、メンテナンスの品質に応じて、大規模なオーバーホールまでに通常 20,000 ～ 30,000 時間稼働します。一部のエンジンは、注意深く管理されたアプリケーションで 40,000 時間を超えることが知られています。発電機を年間数百時間しか稼働させない工場の場合、ディーゼル セットは数十年間使用できます。

天然ガス発電機のメンテナンスは異なります。希薄燃焼ガス エンジンは、点火プラグ、点火コイル、およびガス キャブレターまたは噴射システムを使用します。これらのコンポーネントは定期的な検査と交換が必要です。エンジンによっては、スパーク プラグは 1,000 ～ 2,000 時間ごとに交換する必要がある場合があります。ガスエンジンでは、バルブラッシュと排気バルブの状態も重要です。ガスエンジンのオイル交換間隔は、燃焼特性とオイル汚染の可能性により、ディーゼルエンジンよりも短くなることがあります。

継続的なベースロード アプリケーションの場合、プラントに熟練したメンテナンス チームまたはサービス契約があれば、天然ガス発電機のメンテナンス スケジュールを管理できます。しかし、ディーゼルの訓練を受けた技術者しかいない工場の場合、ガスに切り替えるとメンテナンスのギャップが生じる可能性があります。購入前にメーカーのサービスネットワークを評価する必要があります。メーカーがスペアパーツ、リモート診断、フィールド サービスで現場をサポートできれば、リスクは大幅に低くなります。

ダウンタイムのリスクは燃料の入手可能性にも関係します。ディーゼル発電機は送電網の停止後も数時間稼働できますが、燃料タンクが空になると装置が停止します。天然ガス発電機はパイプラインから無制限に供給されますが、ガス事業者自体が停止した場合、発電機は役に立ちません。一部の工場では、ガス圧力が低下した場合にディーゼルに切り替えることができる二元燃料発電機を使用しています。二元燃料システムは初期コストがかかりますが、プロセス負荷の中断を許容できない施設にとっては価値があります。

電圧ディップ、過渡応答、および発電機のサイジング

産業用モーター、プレス機、溶接機、コンプレッサーは過渡負荷を生成します。大型モーターが始動すると、発電機は短期間の電圧低下と周波数偏差を経験します。発電機がすぐに回復しない場合、生産ラインがトリップしたり、PLC がリセットされたり、モーターが同期を失ったりする可能性があります。したがって、発電機は、定常状態の負荷だけでなく、最悪の始動負荷を処理できるサイズにする必要があります。

ディーゼル発電機セットは、より強力な過渡応答を提供することで定評があります。エンジンは、負荷需要に合わせて燃料供給とブースト圧力を急速に増加させることができます。これにより、電圧レギュレータが出力を維持する時間が長くなります。たとえば、ディーゼル発電機セットは、100 パーセントのブロック負荷が適用されている間、電圧を 10 パーセント以内に維持できます。天然ガス ガス エンジンは、負荷が急激にかかると初期電圧降下が大きくなり、回復に時間がかかることがあります。

これは普遍的なルールではありませんが、一般的なパターンです。メーカーのデータシートには、ISO 8528 過渡性能データが含まれている必要があります。プラントにモーター始動シーケンスがある場合は、サプライヤーにモーター始動の検討を依頼してください。この研究では、突入電流に対処するために天然ガス発電機を大型化する必要があるかどうかを特定します。ガス発生器のサイズを大きくしすぎると、設備投資が増加し、負荷効率の損失が低下するため、運用コストの利点が失われる可能性があります。

製造においては、CNC マシンやその他の精密な電子機器の電圧品質も懸念されます。より深い電圧ディップを生成する発電機は、迷惑なトリップを引き起こす可能性があります。一部のプラントでは、重要な制御に UPS システムを使用することでこの問題を解決しています。電圧降下を軽減するために、特大のオルタネーターを備えた発電機セットを使用する人もいます。システム全体の設計では、両方のオプションを考慮する必要があります。

製造工場向けにカスタマイズされた構成

製造設備が単純であることはほとんどありません。工場では、電力会社と並列接続できる発電機、高電圧出力、補助現場用のモバイル パッケージ、またはコンパクトな消音エンクロージャが必要な場合があります。これらの要件は、標準カタログ製品で常に利用できるとは限りません。

プラントに複雑な配電システムがある場合は、カスタム発電機セット設計を提供できるメーカーと協力するとメリットが得られる場合があります。カスタム設計では、ユニットを構築する前に、電気的特性、制御システム、警報ポイント、および物理的配置を定義できます。これにより、設置時の突然のトラブルが軽減され、発電機を既存の開閉装置に確実に統合できます。メーカーは、発電機を単一の大型ユニットにするか、並列グループの小型ユニットにするかについてアドバイスすることもできます。

中電圧配電ネットワークに接続する必要があるプラントでは、多くの場合、高電圧発電機セット パッケージが必要になります。高電圧パッケージには、昇圧変圧器、高電圧ブレーカー、保護リレー、および発電機を電力会社と並行して運転したり、プラントを独立させたりできるようにする制御装置が含まれています。これは、燃料の種類よりもメーカーのエンジニアリング能力が重要となる特殊な領域です。

製造におけるもう 1 つの一般的な要件は、複数の発電機セットを並行して動作させる能力です。並列化により、プラントは発電量を負荷に合わせて調整し、冗長性を高め、単一の大型ユニットの後流を減らすことができます。プラントに完全なシャットダウンが許容できない連続プロセスがある場合は、一方のセットでメンテナンスが行われる間にもう一方のセットが重要な負荷を供給し続けるように並列システムを配置できます。ディーゼルと天然ガスの両方の場合、並列システムは複雑さを追加しますが、柔軟性も追加します。

移動式および自動昇降式パッケージは、発電機を製造ホール間で移動したり、一時的な現場に設置したりする必要がある場合に役立ちます。一部の工場では、常設ユニットの修理中にトレーラーに搭載された発電機がバックアップとして使用されます。メーカーは、プラントがクレーンなしでユニットを設置できるように、自動昇降設計の移動式パッケージを提供できます。これはディーゼルとガソリンの主要な比較トピックではありませんが、すべての燃料タイプがすべての構成で利用できるわけではないため、最終的な選択に影響します。

あなたのプラントのための実用的な購入チェックリスト

注文書を発行する前に、次のチェックリストを使用して、よくある間違いを回避してください。このリストは意図的に実用的なものであり、調達プロセス中のレビュー文書として使用できます。

1. 動作モードを定義します。発電機は緊急スタンバイ用、主電源用、連続ベースロード用、ピークカット用、または系統並列運転用ですか?緊急バックアップに使用される発電機には、日常の生産に使用されるものとは異なる排出要件とメンテナンス プロトコルが適用される場合があります。
2. 予想される年間稼働時間を計算します。年間の燃料コストは、燃料消費率に発電機の実際の稼働時間をかけた場合にのみ意味を持ちます。 200 時間のスタンバイ アプリケーションでは、5,000 時間の連続アプリケーションとは燃料コストの感度が異なります。
3. 負荷プロファイルをリクエストします。最大のモーターの平均負荷、ピーク負荷、力率、および始動 kVA を測定または推定します。また、起動負荷を軽減するために生産ラインの順序を変更できるかどうかも検討してください。
4. 燃料の供給状況を確認します。既存のパイプの圧力と流量が発電機をサポートできるかどうかをガス事業者に問い合わせてください。ガスラインが小さすぎる場合、天然ガスオプションには専用のラインと昇圧装置が必要になる場合があります。ディーゼルの場合はタンクサイズと年間燃料配送契約をご確認ください。
5. 現地の許可を確認してください。発電機が限られた非緊急事態に使用できるかどうか、後処理が必要かどうか、敷地境界線でどのような騒音制限が適用されるかを確認します。見積もりを依頼する前に、これらの要件を仕様に含めてください。
6. メンテナンスアクセスを評価します。選択したエンジン プラットフォームを保守するための訓練を受けた技術者が施設にいることを確認してください。そうでない場合は、現地サービス契約の有無と交換部品の納期についてサプライヤーに問い合わせてください。
7. 総所有コストを比較します。各サプライヤーに、発電機、燃料システム、設置、制御、メンテナンス、燃料消費量、予想残存価値を含むライフサイクルコストの見積もりを依頼してください。見積もられた電力定格のわずかな違いにより、コスト計算が大幅に変わる可能性があります。
8. メーカーの製品ポートフォリオを確認してください。複数の燃料タイプ、出力範囲、エンクロージャ オプションを提供できるサプライヤーは、プロジェクトが変更された場合にさらに柔軟に対応できます。製品範囲が狭いサプライヤーによっては、次善の構成を強いられる可能性があります。

このチェックリストは、プラント エンジニア、運用管理者、調達責任者が記入する必要があります。この決定は技術的なものだけではありません。また、年間予算、人員配置、コンプライアンスにも影響します。適切な人材を早期に会話に参加させることで、変更命令が遅れてしまう可能性が低くなります。

最終的な推奨事項: 製造工場はどれを選択すべきですか?

プラントが 1 年のほとんどの間アイドル状態にあり、突然の送電網停止後に確実に起動する必要がある従来のバックアップ発電機を探している場合は、ディーゼルを選択してください。ディーゼルは、初期コストが低く、使い慣れたサービス ルーチン、強力な負荷ステップの受け入れ、および現場で燃料を保管できる機能を提供します。産業用ガスラインにまだ接続されていない製造施設にとっては、より安全な選択です。

プラントに安定した天然ガス供給があり、発電機が主装置またはピーク装置として毎日数百時間使用される場合、天然ガスは真剣に評価する価値があります。天然ガス発電機は、ガス料金が競争力のある場合、粒子状物質の排出を削減し、燃料貯蔵を簡素化し、kWh あたりの燃料コストを削減できます。重要なのは、ガス圧力を検証し、モーター始動の検討を含め、ガス エンジンのメンテナンス間隔を短縮するための予算を立てることです。

多くの製造施設にとって、決定はどちらか一方ではありません。一般的な配置は、緊急スタンバイ用のディーゼル発電機と、グリッドのピークカットまたは継続的なベースロード用のガス発電機です。これにより、プラントは短期間の停止ではディーゼルの信頼性が得られ、長期稼働の用途では天然ガスの運用経済性が得られます。 2 つのシステムは同じ制御哲学を共有し、同じ開閉装置に統合できます。

実際的な最後の警告: パンフレットの評価のみに基づいて発電機を選択しないでください。高度、温度、負荷条件下での実際のサイトのパフォーマンス データを常に問い合わせてください。燃料貯蔵システムやガス供給システムを絶対に無視しないでください。プロジェクトのコスト超過のほとんどがそこに発生するからです。また、サプライヤーに、過渡性能データ、騒音データ、排出ガスデータの再提出を求めることなく、見積もりの​​燃料タイプを変更させないでください。

発電機は最後に購入するものではありません。これは、生産とマージンを保護する電力システムの出発点です。実際の製造負荷プロファイルと現場の燃料事情を明確に考慮して選択すると、紙の上で間違った燃料を選択し、試運転時に判明するという高価な間違いを避けることができます。