8 ～ 4000kVA のどのディーゼル発電機セットのサイズが電力ニーズに適していますか?

8 ～ 4000kVA のディーゼル発電機セット:

適切なディーゼル発電機セットのサイズは、それが運ぶ必要がある接続負荷の合計によって異なりますが、簡単な参照点として、8 ～ 100kVA のディーゼル発電機セットは、家庭、小さな店舗、レストラン、通信塔、および小規模な建設現場に適しています。 100 ～ 300kVA のディーゼル発電機セットは、ホテル、学校、中規模の商業ビルに適しています。 300 ～ 1000kVA のディーゼル発電機セットは、工場、データセンター、大規模商業施設に適しています。および 1000 ～ 4000kVA のディーゼル発電機セットは、重工業、事業規模のバックアップ電源、および大規模なデータセンター キャンパスに適しています。 モーター始動電流に 20 ～ 25% のマージンを追加して、kVA 定格を実際の接続負荷に一致させることが、ディーゼル発電機セットを選択する際の最も重要な決定事項です。

上記の kW の数値は、ほとんどのディーゼル発電機セットの定格である一般的な 0.8 力率を使用しています。これは、kVA が皮相電力を表し、kW が実際にモーター、照明、電子機器を駆動する実電力を表すためです。したがって、100kVA とラベル付けされた発電機は、一般的な混合負荷に約 80kW の使用可能な電力を供給できます。この変換は、このガイドで後述するすべてのサイジング決定の開始点となります。さまざまなサプライヤーの見積もりを比較する購入者は、見積もられた kVA の数値が、臨時のバックアップ デューティを対象としたスタンバイ定格であるか、無制限の変動負荷動作を対象としたプライム定格であるかを確認する必要があります。これは、同じ物理マシンでも、どのデューティ サイクルに対して認定されているかに応じて 2 つの異なる数値が設定される可能性があるためです。

8 ～ 100kVA ディーゼル発電機セット : 最適な用途と仕様

これは、住宅、小規模商業、軽工業のバックアップ ニーズのほとんどをカバーするエントリー シリーズです。典型的な購入者には、公共施設の停電から身を守る住宅所有者、冷蔵システムや POS システムを失うわけにはいかないレストランや小規模小売店、遠隔地の携帯電話基地局に電力を供給する通信会社、灌漑ポンプを稼働させる農業経営者、建設現場でポータブル電源を必要とする請負業者などが含まれます。このシリーズの多くのユニットは単相または三相出力で利用でき、オープン フレーム バージョンと音響減衰キャノピー バージョンの両方が一般的です。

このサイズの発電機セットは、小さなコンクリートパッド、トレーラーのシャーシ、または一部の設置では建物の屋上に設置できるほどコンパクトです。統合されたベース燃料タンクは通常 60 ～ 200 リットルを保持し、燃料補給が必要になるまでに 75% の負荷で 8 ～ 14 時間の稼働時間を提供します。ほとんどの製品には、12 または 24 ボルトのバッテリを使用した電気始動が標準装備されており、オプションの自動主電源障害パネルを使用すると、ユニットが自動的に始動し、商用電源の停電から約 10 秒以内に負荷を転送できます。

通常、この範囲の騒音出力が、オープン タイプのフレームとサイレント キャノピー バージョンの決定要因となります。オープンフレームのユニットは、1 メートルで 85 ～ 95 デシベルの騒音が発生する可能性があり、これはほとんどの住宅地や商業地域にとっては迷惑すぎますが、サイレント キャノピー バージョンの騒音は通常、7 メートルで測定するとおよそ 65 ～ 72 デシベルにまで下がり、これはほとんどの自治体の騒音規制が昼間に許容する通常の会話に近いレベルです。

100～300kVA ディーゼル発電機セット : 最適な用途と仕様

このミドルレンジは、ホテル、学校、物流倉庫、中規模工場、ショッピングセンター、最上位の重要な電源冗長性を必要としない病院の二次棟など、かなり大きな電力負荷を持つ建物にサービスを提供するために強化されています。この範囲のほぼすべてのユニットは、負荷に対応するもの、特に HVAC チラー、エレベーター、業務用厨房機器が標準で三相電力を消費するため、三相出力専用に設計されています。

基本燃料タンクもそれに応じて大きくなり、通常は 300 ～ 1000 リットルの容量があり、多くの設備では外部バルク タンクを追加して、燃料を補給せずに稼働時間を 24 時間以上に延長します。このサイズでは、オプションのアップグレードではなく、消音キャノピーが標準装備されています。また、騒音出力は通常、7 メートルで 72 ～ 78 デシベルの間に収まります。これは、防音材が取り付けられている場合でも、大型のエンジンと冷却ファンがより多くの音響エネルギーを生成するためです。

A 75% の負荷で動作する 200kVA 発電機セットは約 160kW を消費し、1 時間あたり約 36 リットルのディーゼルを消費します。 これは、600 ～ 800 リットルの範囲の燃料タンクで 18 時間近くの連続運転が持続することになります。自動切り替えスイッチは、ほとんどの場合、この範囲のユニットと組み合わせられ、ユーティリティの故障を感知し、約 10 ～ 15 秒以内に建物の負荷を発電機の電力に転送します。これは、ほとんどの機器が完全に電力を失うことがないほどの速さです。

このサイズの定期点検は、小型ユニットと同じ 250 時間のオイル交換間隔に従いますが、冷却システムが大きくなり、ラジエーターが大きくなり、排気サイレンサーが重くなるため、メンテナンス作業には通常 1 人ではなく 2 人の技術者が必要となり、パネルの取り外しやオルタネーターの修理には吊り上げ装置が必要になることがよくあります。

300 ～ 1000kVA ディーゼル発電機セット : 最適な用途と仕様

この範囲の発電機セットは、停電が経済的または安全性に重大な影響を与える建物や施設向けに構築されています。一般的な用途には、製造工場、データ センター、大規模ショッピング モール、病院の主要なバックアップ電源、高層オフィス タワーなどがあります。この規模の接続負荷は、多くの場合、単一障害点としては大きすぎるか、重大すぎるため、多くの設備では、同期開閉装置を通じて並列動作する 2 つ以上のユニットを使用し、サイトに N プラス 1 の冗長性を与え、1 台の発電機が故障したり、電力を失うことなくサービスのためにオフラインになったりすることがあります。

この規模になると、物理的な設置はより本格的な作業になります。通常、ユニットには、発電機の重量と振動に合わせて設計された専用のコンクリート基礎、設置時の設置用のクレーン、耐候性の屋外エンクロージャまたは強制換気と適切なサイズの排気経路を備えた専用の発電機室が必要です。 75% の負荷で動作する 500kVA 発電機セットは約 400kW を消費し、1 時間あたり 85 リットル近くのディーゼルを燃焼します。 そのため、1000 ～ 5000 リットルの範囲のバルク外部燃料貯蔵が標準であり、多くの場合、バルク供給からデイタンクに補充する自動燃料移送ポンプと組み合わせられます。

この範囲では、7 メートルの距離で約 75 ～ 82 デシベルを発生する標準的なキャノピーから、夜間の騒音制限が厳しい住宅街や病院に近い場所で騒音を 65 デシベル近くまで下げることができるクリティカル グレードのサイレンサーや音響エンクロージャまで、この範囲での音響減衰オプションが大幅に拡大します。

1000 ～ 4000kVA ディーゼル発電機セット : 最適な用途と仕様

シリーズの最上位には、重工業、事業規模のバックアップ電源、大規模なデータセンター キャンパス、鉱山作業、海洋および海洋プラットフォーム、およびグリッドを補完またはサポートするためにディーゼル発電を使用する発電所向けに構築された発電機セットが位置します。この規模のプロジェクトのほとんどは、単一の 4000kVA マシンではなく、並列開閉装置を介して複数の 1000kVA または 2000kVA ユニットを組み合わせます。これは、複数の小型ユニットのほうが冗長性が高く、リモート サイトへの輸送が容易で、現在の負荷に必要な数のユニットだけを実行できる柔軟性が得られるためです。

これほど大型のエンジン (多くの場合、V12、V16、または V20 構成) には、十分な換気および排気インフラ、耐震または振動絶縁マウント、および数万リットル規模の燃料貯蔵施設を備えた専用の発電機建物が必要です。 75% の負荷で動作する 2000kVA 発電機セットは約 1600kW を消費し、1 時間あたり 310 リットル近くのディーゼルを消費します。 つまり、24 時間の自律運転を計画している施設では、その 1 台だけで 7000 リットルを超える燃料が必要になります。

この規模のメンテナンスは、単純な定期サービスから、通常 12,000 ～ 20,000 稼働時間ごとにスケジュールされる大規模なオーバーホールを含む、メーカーまたは認定ディーラーとの完全なメンテナンス契約に移行します。エンジン、オルタネーター、開閉装置は標準在庫に保管されるのではなく、注文に応じて製造または仕上げられることが多いため、この範囲の新しいユニットのリードタイムは通常、数か月から 1 年以上かかります。

負荷に適した kVA サイズを計算する方法

ディーゼル発電機セットのサイズを正しく決定するには、非常に単純な一連の計算が必要ですが、詳細が非常に重要であるため、サイズが小さいユニットでは大型モーターが始動しようとした瞬間に失速したり停止したりする可能性があります。

1. 照明、HVAC 機器、モーター、ポンプ、冷凍コンプレッサー、IT 機器など、発電機がサポートする必要があるすべての負荷を kW 単位でリストし、それらの数値を合計して合計接続負荷を取得します。
2. kVA は発電機の銘板の定格値であるため、力率で割って合計 kW を kVA に変換します。通常、一般的な混合商用負荷の場合は 0.8 です。
3. 負荷リストで大型のモーターまたはコンプレッサーを特定します。これらは、スイッチを入れると数秒間、通常の動作電流の 3 ～ 6 倍の起動電流が流れる可能性があるためです。
4. 保護リレーが作動したりエンジンが停止したりするほど発電機電圧が低下することなく、モーター始動サージを吸収するために、計算された kVA 値に 20 ～ 25% の安全マージンを追加します。
5. メーカーが実際に製造している最も近い標準 kVA 定格に切り上げます。これは、サイズ間のカスタムは通常、標準カタログ単位よりもコストがかかり、調達に時間がかかるためです。
6. 重要なアプリケーションの場合、発電機セットが完全に交換しなくても将来の負荷増加に対応できるように、現在のニーズを少なくとも 25% 超える予備容量を計画してください。

実際の例として、接続負荷が 40kW、力率が 0.8 の小規模オフィスでは、理論上約 50kVA の連続容量が必要です。そのオフィスが高い始動電流で屋上の空調用コンプレッサーを稼働している場合、選択した発電機は最低値ではなく 60 または 75kVA に跳ね上がる可能性があります。これは単に、コンプレッサーの始動による突入電流によって、同じ回路上のコンピューターや照明が中断されるほど電圧が低下しないようにするためです。

発電機サイズ別の燃料消費量とランニングコスト

燃料消費量は、kVA 定格と発電機が実際に運ぶ負荷の割合の両方に比例し、その関係を理解することが、発電機セットを設置する前に現実的なランニングコストを見積もる鍵となります。

関連する燃料使用量に現地のディーゼル価格と予想される運転時間数を乗算すると、停電時の時折のバックアップ電力であろうと、遠隔地での毎日の主電力運用であろうと、予算編成の目的で実行可能なランニングコストの見積もりが得られます。

定格容量を大幅に下回ったディーゼル発電機を長期間稼働させると、ウェットスタッキングとして知られる問題が発生します。低負荷での不完全燃焼により、排気システム、シリンダー、ターボチャージャー内に未燃焼の燃料と炭素が堆積したままになります。この蓄積により効率が低下し、最終的にはエンジンが損傷する可能性があります。 ほとんどのメーカーは、ディーゼル発電機セットを可能な限り定格負荷の 40 ～ 60% 以上で動作させることを推奨しています。 また、軽負荷のみが発生するサイトでは、めったに発生しない負荷に対して過剰なサイズ設定を行うのではなく、特にこの問題を回避するために、より小さいジェネレータ セットを選択することがよくあります。

購入前に比較すべき主要なコンポーネントと機能

すべてのディーゼル発電機セットは、同じコア グループのコンポーネントから作られていますが、それぞれのブランド、グレード、構成は、信頼性、サービス コスト、および数年後のユニットの修理のしやすさに大きな影響を与えます。

• 主要な動力源であるディーゼル エンジンは、通常、部品や訓練を受けた技術者が広く入手できる確立されたメーカーから調達されています。
• エンジンの機械的回転を電気出力に変換するオルタネーター。単に適合する最大のものではなく、エンジンの出力曲線に一致させる必要があります。
• 基本的な手動スタートパネルから、リモート監視とプログラム可能なスタートシーケンスを備えた自動主電源障害パネルまでのコントロールパネル
• 自動切り替えスイッチ。ユーティリティの故障を検出し、手動介入なしで建物の負荷を発電機電力に切り替えるデバイスです。
• キャノピーまたはエンクロージャ。騒音出力、耐候性、および定期点検のために技術者がエンジンに簡単にアクセスできるかどうかを決定します。
• ベースタンク、外部バルクタンク、燃料移送ポンプ、およびインジェクターから水や沈殿物が入らないようにする濾過を含む燃料システム
• 暑い地域に設置されたユニットは、温帯気候向けに販売されている同じモデルよりも大きなラジエーターとファンを必要とすることが多いため、発電機が動作する気候に合わせたサイズの冷却システム

いかなるサイズの場合でも、エンジンがどの排出基準に認定されているかをサプライヤーに問い合わせる価値はあります。これは、厳格な大気質規制がある地域では、恒久的な設置許可が承認される前に、特定の段階または段階の排出評価が必要になることが増えているためです。

スタンバイ、プライム、および連続電力定格の説明

単一の物理的な発電機セットは、認定されたデューティ サイクルに応じて 2 つまたは 3 つの異なる kVA 番号で販売されることが多く、これらの評価を混同することは、購入者が犯す最も一般的な間違いの 1 つです。 300kVA のスタンバイ定格を持つ同じエンジンとオルタネーターは、主電力ベースで 270kVA しか定格できない場合があります。 したがって、サプライヤーに尋ねる最初の質問は、見積もられた kVA 数値が実際にどの定格を指すのかということです。

スタンバイ定格発電機セットは緊急バックアップ用に構築されており、公共施設の停電時のみ電力を供給し、通常は年間稼働時間約 200 ～ 500 時間に制限されます。エンジンは寿命の大部分をアイドル状態で過ごすため、短いデューティサイクルにより長期的な摩耗が軽減されるため、メーカーは過負荷許容値なしで機械的限界に近い状態でエンジンを稼働させることを許可しています。プライム定格ユニットは、信頼性の高い公共施設接続のないサイトで可変かつ無制限に使用できるように構築されており、負荷のスパイクを吸収するために、12 時間のうち最大 1 時間までの 10 パーセントの過負荷許容量が含まれています。連続定格ユニットは、過負荷容量がまったくなく、一定の変化しないベース負荷を無制限の時間にわたって供給します。また、何年もノンストップで動作することが予想されるため、3 つの定格の中で最も控えめなマージンでサイズ設定されています。

家庭、店舗、またはオフィスでの臨時バックアップの場合、スタンバイ定格が関連する数値であり、このガイド全体で説明されている 8 ～ 100kVA、100 ～ 300kVA、300 ～ 1000kVA、および 1000 ～ 4000kVA ディーゼル発電機セットの範囲は、スタンバイ ベースで最も一般的に引用されています。発電機を主電源として無制限に稼働させる遠隔施設や産業現場では、フルタイム運転のスタンバイ数値に依存するとエンジンの耐用年数が大幅に短くなり、メーカー保証が無効になる可能性があるため、サイジングの前に必ず主定格を確認してください。

発電機のサイズ別の設置、騒音、メンテナンスに関する考慮事項

ディーゼル発電機セットを設置するには、平らな地面を見つけるだけでは不十分です。ほとんどのメーカーは、空気の流れとサービスへのアクセスのためにユニットの周囲に 1 ～ 1.5 メートルの最小空間を指定しており、騒音と煙霧の両方の苦情を避けるために、排気口は窓、外気の取り入れ口、および隣接する敷地から遠ざける必要があります。 300kVA 以上の大型ユニットの場合、通常、発電機の重量と振動特性に合わせて特別に設計された許可されたコンクリート基礎が必要です。

騒音軽減は通常、4 つのサイズ範囲すべてで 3 段階に分類されます。騒音を産業現場に適したレベルまで下げる標準キャノピー、商業および混合用途エリア向けの追加音響ライニングを備えたスーパーサイレント キャノピー、および夜間騒音制限が厳しい住宅や病院近くの設置向けの住宅用定格排気サイレンサーを備えたクリティカル グレードのエンクロージャです。

臨時のバックアップ電源としてのみ使用される発電機セットでも、実際の停電が発生した瞬間にユニットが実際に準備できるように、エンジン、バッテリー、燃料システムを正常な状態に保つために、通常は毎月負荷をかけた状態で 30 分間の練習運転が必要です。発電機を一時的な抵抗負荷に接続し、最大定格容量またはほぼ最大定格容量で動作させるロード バンク テストは、停電自体の間に問題を発見するのではなく、緊急時にバックアップ ユニットが期待どおりに動作することを確認できる唯一の信頼できる方法です。

すべてをまとめる: 簡単な選択チェックリスト

このガイドで取り上げるすべての決定は、購入者が不明瞭な電力要件から正しく指定されたディーゼル発電機セットを選択するまでの短いシーケンスにまとめられています。

1. 接続された負荷を kW 単位で合計し、力率 0.8 を使用して kVA に変換し、モーター始動電流に 20 ～ 25 パーセントを追加して、目標の発電機定格を取得します。
2. 目標定格を適切な範囲に合わせて、住宅または小規模商業負荷には 8 ～ 100kVA のディーゼル発電機セットを、中規模の建物には 100 ～ 300kVA のディーゼル発電機セットを、大規模な商業または工業用地には 300 ～ 1000kVA のディーゼル発電機セットを、重工業や実用規模のニーズには 1000 ～ 4000kVA のディーゼル発電機セットを選択してください。
3. 冗長性の要件と、非常に大きな単一ユニットの輸送と設置の実用性を考慮して、単一ユニットと複数の並列ユニットのどちらがサイトに適しているかを決定します。
4. 燃料タンクのサイズと稼働時間のニーズを、予想される停止期間、または主電源アプリケーションの場合は毎日の稼働時間に対して確認します。
5. 住宅、病院、または騒音に敏感な近隣住民との現場の近さに基づいて、キャノピーとサイレンサーのグレードを選択してください。
6. このガイドに記載されているサービス間隔に一致するメンテナンス計画を設定します。これには、主にバックアップ電源として保管されているユニットの毎月の演習実行や定期的な負荷バンク テストが含まれます。

最初のセクションの直接の答えは、その間のすべての詳細を考慮した後でも当てはまります。家庭および中小企業には 8 ～ 100kVA、中規模の商業ビルには 100 ～ 300kVA、大規模な商業および工業用地には 300 ～ 1000kVA、重工業および事業規模の電力には 1000 ～ 4000kVA を選択し、上記で説明した接続負荷の計算とモーターの始動マージンを使用して正確な定格を決定します。

よくある質問

ディーゼル発電機セットの kVA と kW の違いは何ですか?

kVA は皮相電力、つまり発電機が供給できる総電気容量を測定し、kW は実電力、つまりモーター、照明、電子機器で実際に役立つ部分を測定します。ほとんどのディーゼル発電機セットは力率 0.8 で定格されているため、100kVA ユニットは一般的な混合負荷に約 80kW の使用可能な有効電力を供給します。

100kVA 発電機は 1 時間あたり何リットルのディーゼルを使用しますか?

75% の負荷で動作する 100kVA 発電機セットは、通常、1 時間あたり約 19 リットルのディーゼルを消費します。燃料使用量は、負荷が低くなると低下し、最大容量に近づくと増加します。そのため、発電機のサイズを実際の負荷に厳密に一致させると、時間の経過とともにランニングコストが節約されます。

一般的な家庭にはどのくらいのサイズの発電機が必要ですか?

ほとんどの家庭では、目的が重要な回路のみに電力を供給することであるか、セントラル空調を含む家全体を稼働させることであるかどうかに応じて、8 ～ 20kVA の間が必要になります。主要な電化製品と家庭の HVAC システムのワット数を合計して kVA に換算し、コンプレッサーの起動電流のマージンを追加すると、正確な目標が得られます。

ディーゼル発電機セットはどのくらい連続して稼働できますか?

主要な電力用途向けに設計された産業用ディーゼル発電機セットは、燃料供給と定期メンテナンスが順調に進んでいる限り、大規模なオーバーホールの合間に長時間、多くの場合数千時間にわたって連続稼働するように設計されています。緊急バックアップのみを目的としたユニットは、通常、短期間の連続運転を想定しており、長期にわたって主電源として使用しないでください。フルタイム稼働に追い込まれたスタンバイ定格ユニットは、銘板の kVA 番号が同じに見えても、通常、適切に指定されたプライムまたは連続定格マシンよりもはるかに早くエンジン コンポーネントが摩耗します。

大きな発電機セットが 1 つの大きなユニットを使用せずに並列して実行されることが多いのはなぜですか?

小型のユニットを並列接続すると、サイトに冗長性が組み込まれます。これは、1 台の発電機をサービスまたは修理のためにオフラインにして、他の発電機が負荷をカバーし続けることができるためです。また、施設は現在の需要に必要な数のユニットのみを稼働させることができるため、定格容量をはるかに下回って稼働する 1 台の特大マシンと比較して燃料効率が向上します。

ディーゼル発電機セットはどのくらいの頻度でメンテナンスする必要がありますか?

通常、定期的なオイルとフィルターの交換は運転時間 250 時間ごとに必要で、燃料フィルターや冷却液のチェックなどのより詳細な整備項目は 500 時間ごと、バルブとインジェクターの検査は約 1000 時間、大規模なオーバーホールはエンジンのサイズとグレードに応じて 2000 時間から 20000 時間の間に予定されています。

ウェットスタッキングとは何ですか?またそれを回避するにはどうすればよいですか?

ウェットスタッキングは、ディーゼルエンジンが低すぎる負荷で長時間運転されると発生し、未燃の燃料と炭素の堆積物が排気ガスとシリンダー内に残ります。これは、予想される負荷に近い発電機のサイズを設定し、定期的に負荷バンク テストを実行し、可能な限り定格容量の 40 ～ 60 パーセント以上でユニットを動作させることによって回避されます。

発電機に自動切り替えスイッチは必要ですか?

自動切り替えスイッチは、商用電源の停電を検出し、通常 10 ～ 15 秒以内に建物の負荷を発電機の電力に自動的に切り替え、現場に人が立ち会う必要がないため、あらゆるバックアップ用途に強く推奨されます。また、サービスが復旧すると、負荷を商用電源に自動的に戻します。

発電機セットの周囲にはどれくらいのスペースが必要ですか?

ほとんどのメーカーは、空気の流れとサービス アクセスのために、四方に少なくとも 1 ～ 1.5 メートルの空間を確保し、排気経路が窓、ドア、吸気口から安全に排気できるように追加のスペースを確保することを推奨しています。 300kVA 以上の大型ユニットでは、多くの場合、設置または大規模なサービス中にクレーンのアクセスに対応するために追加のスペースが必要になります。

単相負荷は三相発電機セットから動作できますか?

はい、三相発電機セットは、三相間で負荷が適度に均等にバランスされている限り、単相負荷に供給できます。これは、分割が不均一であると電圧の不均衡が生じ、オルタネーターや一部の敏感な電子機器に時間の経過とともにストレスがかかる可能性があるためです。