Generatoarele diesel produc monoxid de carbon? Date despre CO și elemente de bază privind siguranța

Un set de așteptare de 400 kVA se află într-o curte de serviciu cu pereți, între un bloc de birouri și un doc de încărcare. Vineri seara, alimentarea cu utilitate scade, decorul se aprinde și funcționează timp de șase ore. Nimic nu pare rău din exterior. Ceea ce nimeni nu observă este un burduf despicat în linia de evacuare de sub copertina acustică și o unitate de tratare a aerului de pe acoperiș care atrage aer proaspăt exact din colțul clădirii unde plumbul plutește. Doi angajați care lucrează până târziu la etajul de dedesubt dezvoltă dureri de cap și greață în decurs de o oră și pleacă acasă devreme, dând vina pe vreme.

Generatoarele diesel produc monoxid de carbon. Acea parte nu este în discuție și nu a fost niciodată. Întrebarea care merită răspuns este cât produc, ce condiții de funcționare împing numărul în sus și ce trebuie să se întâmple între țeava de eșapament și plămânul uman pentru ca o emisie gestionabilă să devină o urgență medicală. În investigațiile de teren, aproape fiecare incident grav se regăsește mai degrabă la al treilea element decât la primul.

Răspunsul direct: Da, iar concentrarea este cea care decide rezultatul

Fiecare generator diesel produce monoxid de carbon, deoarece CO este un produs intermediar inevitabil al arderii unui combustibil cu hidrocarburi. Nu există nici un motor cu ardere, nici un tip de combustibil și nici un pachet de posttratare care să elimine în întregime gazul. Ceea ce diferă între un set bine instalat și unul periculos este concentrația în punctul în care o persoană respiră, și aceasta este o funcție de diluare, nu de designul motorului.

Numerele brute ajută la încadrarea problemei. Esapamentul diesel nediluat transportă de obicei CO la aproximativ 0,05% până la 0,5% în volum, care este de la 500 până la 5.000 de părți per milion. Limităa de expunere profesională pentru o tură de opt ore este de 50 ppm. Aceasta înseamnă că o concentrație brută de 1.000 ppm necesită aproximativ 20 de volume de aer curat amestecate în ea înainte ca amestecul să scadă la limită; un flux de 5.000 ppm necesită aproximativ 100 de volume. Într-o curte deschisă, cu o briză, o diluție de o sută de ori are loc în câțiva metri. Într-o încăpere închisă a fabricii, un subsol sau la abruptul unei clădiri în care penul se îndoaie înapoi pe sine, este posibil să nu se întâmple deloc.

Acesta este motivul pentru care același model de generator poate fi complet sigur pe un loc și letal pe altul. Motorul nu s-a schimbat. Aerul din jurul lui a făcut-o.

De ce un motor cu aprindere prin compresie încă formează CO

Motoarele diesel sunt mașini cu ardere slabă prin natura lor. Aerul este aspirat fără accelerație, comprimat într-un raport de aproximativ 14:1 până la 18:1 și încălzit până la punctul în care combustibilul injectat se aprinde la contact. Pe cea mai mare parte a hărții de funcționare există mult mai mult oxigen decât poate consuma combustibilul, cu valori lambda de la 1,3 la sarcină maximă până la 5 sau 6 la sarcină ușoară. Într-un mediu bogat în oxigen la temperatură ridicată, CO se oxidează cu ușurință la CO2, care este principalul motiv pentru care evacuarea dieselului este relativ săracă în CO.

Problema este că arderea nu este uniformă. Combustibilul este injectat sub formă de spray, iar în interiorul fiecărei stropi de pulverizare există un miez bogat în combustibil de scurtă durată, unde oxigenul este rar și amestecul local este departe de a fi sărac. Acel miez este locul unde se nasc CO și funingine. Majoritatea CO arde în aval în timp ce se amestecă cu aerul din jur, dar o fracțiune scapă din ciclu, în special atunci când procesul de amestecare este perturbat.

Funcționarea slabă menține CO scăzut în comparație cu motoarele cu aprindere prin scânteie

Un motor pe benzină sau pe gaz care funcționează la stoichiometrie cu îmbogățire a puterii poate împinge CO la 1%-3% din evacuarea brută și peste 5% atunci când șocul este pornit sau filtrul de aer este blocat. Motorina depășește rar jumătate de procent. Datele publicate privind emisiile și testele de comandă plasează în mod constant motorina cu un ordin de mărime sub benzină pe această valoare. Consecința practică este că motorina capătă reputația de a fi „cea sigură”, iar această reputație este parțial meritată la țeava de eșapament și complet înșelătoare la punctul de expunere.

Condițiile care împing CO în sus

Ieșirea de CO nu este o proprietate fixă a motorului; se mișcă cu starea de funcționare. Condițiile care o ridică în mod fiabil sunt bine documentate în literatura de service:

• Pornirea la rece, când pereții cilindrului sunt reci, atomizarea este slabă, iar rau aprindere produce o explozie de CO și hidrocarburi nearse în primele minute de funcționare.
• Sarcină foarte ușoară, sub aproximativ 30% din puterea nominală, unde temperaturile de ardere scad și motorul merge în regimul de stivuire umed.
• Aerul de admisie restricționat de la un filtru înfundat, un furtun prăbușit sau o jalugă blocată, care îmbogățește eficient amestecul.
• Injectoare uzate sau murdare care oferă modele de pulverizare slabe și picături mari care nu pot arde complet.
• Scurgeri de aer de încărcare pe unitățile turbo, provocând supraalimentare în raport cu oxigenul disponibil.
• Contrapresiune excesivă de evacuare de la o țeavă zdrobită, un amortizor blocat sau un coș subdimensionat.

Posttratamentul reduce CO, dar nu înlocuiește ventilația

Un catalizator de oxidare plasat în fluxul de evacuare poate reduce CO cu 70% până la 90% odată ce atinge temperatura de funcționare și nu face nimic în timpul ferestrei de pornire la rece când concentrațiile sunt cele mai mari. Filtrele de particule diesel și sistemele de reducere catalitică selectivă vizează funingine și, respectiv, oxizi de azot; nu sunt dispozitive de siguranță pentru CO. Tratarea posttratării ca un substitut pentru rutarea corectă a gazelor de evacuare este o presupunere comună și periculoasă, deoarece un catalizator care a eșuat, a fost îndepărtat sau nu a ajuns niciodată la stingerea luminii lasă întreaga concentrație brută în conductă.

Concentrații tipice de CO: Diesel în comparație cu alți combustibili

Cumpărătorii cer adesea o singură cifră. Răspunsul sincer este un interval, deoarece încărcarea, reglarea și post-tratarea mută numărul considerabil. Tabelul de mai jos oferă concentrații orientative de evacuare brută la țeava de eșapament pentru combustibilii întâlniți cel mai des în aplicațiile de așteptare și de putere primară.

Din tabel rezultă două concluzii. În primul rând, motorina este cu adevărat opțiunea cu emisii reduse de CO dintre motoarele cu piston, motiv pentru care domină centrul de date și serviciul de așteptare industrială. În al doilea rând, „mai jos” nu este „scăzut”. Un flux de 5.000 ppm este de o sută de ori limita ocupațională înainte de diluare, iar un spațiu închis oferă o diluție foarte mică.

Diluția, aerisirea și geometria penei de evacuare

Monoxidul de carbon are o densitate de aproximativ 0,97 în raport cu aerul, ceea ce îl face să fie aproape neutru. Nu se scufundă în subsoluri așa cum o face propanul și nu se ridică de pe acoperiș așa cum ar putea fi gazele fierbinți de la un cazan. Călătorește cu orice masă de aer o poartă. Acel singur fapt fizic explică majoritatea defecțiunilor de șantier observate pe teren: penul merge acolo unde vântul și forma clădirii îl trimit, iar un punct de terminare ales pentru comoditate mai degrabă decât pentru aerodinamică va livra în cele din urmă evacuarea unde nu ar trebui să ajungă.

Construcția de trezi este principalul vinovat. Când vântul lovește o structură, creează o zonă de recirculare de joasă presiune pe partea sub vânt, iar orice evacuare evacuată în acea zonă este trasă înapoi spre clădire, adesea direct în prizele de aer de pe acoperiș, lambriuri sau ferestre deschise. O stivă care eliberează acoperișul cu jumătate de metru poate fi în întregime în interiorul zonei de recirculare și, prin urmare, mai rău decât inutilă.

Înălțimea stivei și punctele de terminare

Practica generală de inginerie, ecou în manualele de instalare a producătorilor și codurile mecanice, indică câteva reguli consecvente. Evacuați evacuarea deasupra liniei acoperișului și deasupra zonei de recirculare, ceea ce în termeni practici înseamnă adesea cel puțin 3 m deasupra suprafeței acoperișului și mai sus decât orice structură sau admisie din apropiere. Păstrați separarea orizontală de uși, ferestre operabile și prizele de aer proaspăt, 10 m fiind o cifră aplicată în mod obișnuit în cazul în care codurile locale sunt silențioase. Menține o viteză de descărcare suficient de mare pentru a da impulsul ascendent penei, de obicei în intervalul 10-20 m/s la ieșirea stivei, mai degrabă decât să-l lași să picure cu viteză mică. Și verificați întotdeauna toleranța minimă de contrapresiune a producătorului înainte de a adăuga lungime sau coturi pentru a face rutarea să funcționeze.

Fluxul de aer al carcasei și capcana de recirculare

Seturile închise acustic și containerizate introduc un al doilea strat de complexitate. Copertina are nevoie de două căi de aer separate: aer de ardere pentru motor și aer de răcire pentru radiator. Dacă evacuarea gazelor de evacuare și admisia aerului de răcire sunt apropiate, evacuarea fierbinte este atrasă înapoi în carcasă, ridicând temperatura aerului de admisie și reducând densitatea oxigenului. Apoi motorul supraalimentează în raport cu oxigenul disponibil, iar CO crește în timp ce puterea scade. Designul bun al copertinei menține cele două căi pe fețe opuse, folosește penetrări separate și etanșează pătrunderea de evacuare cu un portbagaj pentru temperatură ridicată, mai degrabă decât cu o placă liberă.

Pachetele în containere merită o atenție deosebită, deoarece concentrează fiecare pericol într-o amprentă mică. Pentru proiectele în care un pachet autonom, protejat împotriva intemperiilor se potrivește cu aspectul site-ului, o incintă special construită cu căi de aer definite este mult mai ușor de specificat corect decât un container de transport modificat.

Grupuri electrogene diesel containerizate, seria tip container Putere containerizată special construită de la 1000 la 4000 kVA cu carcase compatibile CSC, design acustic al fluxului de aer și opțiuni de transport protejate împotriva intemperiilor pentru site-urile care necesită căi de aer definite. Vizualizare produs →

Capcane de recirculare care apar pe site-uri reale

Fotografiile puse în funcțiune arată în mod repetat aceleași probleme. O prelata temporara infasurata in jurul unui set pentru protectia impotriva intemperiilor in timpul constructiei, acoperind iesirea de evacuare. Un perete de parapet a fost adăugat după ce generatorul a fost instalat, prinzând acum pana la nivelul acoperișului. O stivă extinsă cu un furtun flexibil care se înclină și se îndreaptă în lateral. Vehicule de livrare staționate lângă fanta de evacuare. Acumularea de zăpadă reducând înălțimea efectivă a stivei. Niciuna dintre acestea nu este defecțiune a motorului și toate pot transforma o instalație conformă într-un eveniment de expunere într-un singur test.

Condiții de încărcare, întreținere și amplasament care modifică emisiile

Generatoarele de așteptare își petrec cea mai mare parte a vieții la sarcină zero și cea mai mare parte a orelor de funcționare la sarcină parțială, care este exact locul în care calitatea arderii se degradează. Factorulii de mai jos sunt cei care îndepărtează cel mai adesea CO de la linia de bază de punere în funcțiune.

Load banking este cea mai eficientă contramăsură. O rulare anuală de două ore la sarcină de 80% sau mai mult arde depunerile acumulate, restabilește calitatea arderii și oferă un punct de referință stabil pentru analiza gazelor de eșapament. Seturile care sunt exercitate doar fără sarcină au tendința de a crește în CO an de an fără ca nimeni să observe, deoarece nimic nu eșuează puternic.

Ce înseamnă de fapt limitele de expunere la fața locului

Numerele devin utile doar atunci când se conectează la o decizie. Tabelul de mai jos stabilește limitele cel mai des citate în specificații, cazuri de siguranță și studii de asigurare.

Diferența dintre 50 ppm și 1.200 ppm pare liniștitor până când vă gândiți cât de repede poate umple o cameră mică o eșapament cu scurgeri. O cameră de fabrică de 20 m² cu tavan de 2,5 m deține 50 m³ de aer. O scurgere modestă care trece o fracțiune din debitul de evacuare în acel spațiu poate împinge concentrațiile la sute de ppm în câteva minute, iar camera este irespirabilă cu mult înainte ca cineva să observă un miros, deoarece nu există miros de observat.

Simptome la concentrații realiste

Monoxidul de carbon se leagă de hemoglobină cu o afinitate de aproximativ 200 de ori mai mare decât cea a oxigenului și modifică curba de disociere a oxigenului, motiv pentru care simptomele apar la concentrații mult sub cele care ar reduce aportul de oxigen prin simpla deplasare. Recunoașterea progresiei contează pentru oricine lucrează în apropierea centralei generatoare.

Tabloul clinic este ușor de interpretat greșit. Durerea de cap, greața și oboseala sunt atribuite în mod obișnuit unui virus, unui schimb lung sau unui aer condiționat prost, iar asocierea cu un generator care a pornit cu două ore mai devreme nu se face niciodată. În clădirile comune, mai mulți ocupanți care raportează aceleași simptome în aceeași fereastră de timp este cel mai puternic semnal precoce disponibil.

Aplicații cu risc ridicat care merită examinate îndeaproape

Unele profiluri de sarcini concentrează riscul. Ele au o caracteristică comună: generatorul este aproape de oameni, iar evacuarea are o cale plauzibilă înapoi în spațiul ocupat.

Centrele de date și site-urile de telecomunicații sunt cazul clasic. Banci de patru până la opt seturi mari se află într-o curte de pe acoperiș sau într-un complex de la nivelul solului, adesea pe același acoperiș cu răcitoarele răcite cu aer și unitățile de tratare a aerului. Testarea lunară conform cerințelor NFPA 110 înseamnă că instalația funcționează atunci când clădirea este complet ocupată. Când șase penuri se contopesc într-un vânt transversal ușor și se deplasează pe un banc de răcire, admisia care deservește spațiul alb trage evacuarea diluată. Studiile vântului de punere în funcțiune și testarea trasoarelor după instalare există tocmai pentru că intuiția despre comportamentul penelor este nesigură.

Categorii de grupuri electrogene diesel după motor, putere și structură Răsfoiți categoriile de generatoare diesel, pe gaz și maritime de la 8 la 4000 kVA, inclusiv tipuri deschise, silențioase, de remorcă și containere pentru alimentare variată de rezervă și industrială. Vizualizare produs →

Instalațiile mai mari tind, de asemenea, să distribuie puterea pe distanțe mai lungi, ceea ce împinge proiectarea electrică către tensiuni de generație mai mari și aranjamente de creștere dedicate, mai degrabă decât liniile de cablu LV. Aceasta modifică aspectul instalației și adesea poziția fizică a terminației de evacuare.

Grupuri electrogene de înaltă tensiune sunt specificate exact pentru acest tip de arhitectură de distribuție, iar designul de evacuare trebuie revizuit în același timp cu diagrama cu o singură linie, nu ulterior.

Instalațiile marine prezintă o geometrie diferită. O navă ancorată își rulează setul auxiliar pentru încărcătura hotelului, iar evacuarea se descarcă pe partea carenului sau sub platforma de înot. Vântul deasupra suprastructurii creează o regiune de joasă presiune la pupa, iar evacuarea poate fi atrasă înapoi în cabină prin porturile deschise sau prin priza de aer condiționat, un model recunoscut de mult în literatura de siguranță a navigației. Rafting-ul alături de o altă navă concentrează ambele penuri în același spațiu dintre carene. Evacuarea generatoarelor este implicată într-o parte semnificativă a incidentelor de CO2 pe barca de agrement.

Lucrările de minerit și tuneluri pun echipamentele diesel în spații semi-închise, unde ventilația este mai degrabă proiectată decât naturală. Planul de ventilație trebuie să țină cont de toate gazele de evacuare ale motorului din poziție, nu doar de cea mai mare unitate, iar CO este unul dintre câteva gaze monitorizate. Seturile montate pe remorcă utilizate pentru puterea de construcție aduc aceeași problemă la suprafață: orificiul de evacuare se termină la câțiva metri de ușa unei cabine de șantier sau de o priză de aer proaspăt, deoarece acesta era singurul punct nivel disponibil.

Măsuri de proiectare și specificații care reduc riscul

Cea mai mare parte a protecției practice este decisă cu mult înainte ca motorul să fie comandat. Următoarea secvență reflectă modul în care problema este de obicei tratată în proiectele care se termină cu instalații defensabile.

1. Fixați mai întâi calea de evacuare. Decideți unde va fi punctul de terminare, în ce se va descărca și ce este în direcția vântului dominant pe parcursul anului, nu doar în ziua vizitei la fața locului.
2. Măriți stiva pentru viteză și înălțime, nu pentru comoditate. Verificați contrapresiunea față de limita producătorului motorului după ce au fost numărate funcționarea completă, amortizorul de zgomot și curbele.
3. Separați aerul de ardere de aerul de răcire și separați ambele de la ieșirea gazelor de evacuare. Verificați dacă baldachinul nu își poate ingera propria descărcare.
4. Specificați detectarea gazului cu o alarmă și, acolo unde aplicația o permite, o interblocare pentru oprire. Senzorii comerciali conform UL 2075 sunt adecvați pentru încăperile fabricii; alarmele rezidențiale conform UL 2034 aparțin locuințelor, nu unei hale de motoare.
5. Furnizați anunț de la distanță pentru temperatura de evacuare, contrapresiunea și starea detectorului, astfel încât o defecțiune în curs de dezvoltare să fie vizibilă înainte de a deveni o expunere.
6. Includeți o conexiune la bancă de sarcină ca standard, astfel încât testarea anuală la sarcină mare să fie suficient de simplă pentru a avea loc efectiv.
7. Necesită punerea în funcțiune a analizei gazelor de eșapament la sarcina de 25%, 50%, 75% și 100%, cu rezultatele înregistrate ca bază pentru comparații viitoare.
8. Stabiliți cerințele O&M în documentația de predare, în limba pe care o citește efectiv echipa de operare.

Cerințele acustice se ciocnesc adesea de aceste măsuri, deoarece cel mai silentios copertina este cea cu cele mai puține deschideri. Un pachet silențios bine conceput rezolvă conflictul prin căi derutate, mai degrabă decât prin etanșarea carcasei, iar specificația ar trebui să precizeze debitul de aer necesar și geometria de terminare a evacuarii permisă, mai degrabă decât doar un nivel de presiune acustică la un metru.

Grupuri electrogene diesel silențioase, 8–4000kVA Pentru amplasamentele sensibile la zgomot, aceste seturi silențioase de 8–4000 kVA folosesc copertine închise, materiale fonoabsorbante și amortizoare pentru a reduce zgomotul, menținând în același timp puterea. Vizualizare produs →

Acolo unde aspectul site-ului este neobișnuit, este posibil ca o unitate de catalog standard să nu se potrivească deloc, iar un aranjament specific pentru proiect este calea mai sinceră. Ingineria personalizată a carcasei, a direcționării eșapamentului și a interfeței de control este adesea diferența dintre o instalare conformă și un compromis care necesită lucrări de remediere după punere în funcțiune.

Design personalizat set generator este ruta adecvată atunci când înălțimea stivei, amprenta sau constrângerile de cale aeriană nu pot fi îndeplinite de o configurație de catalog.

Rutine de întreținere și testare care țin CO sub control

Odată ce o instalare este corectă, menținerea ei corectă este în mare parte o chestiune de disciplină de inspecție. Sistemele de evacuare se defectează la îmbinări, burduf și suprafețe ale garniturii și eșuează suficient de încet încât primul semn vizibil este adesea o dungă de funingine.

Lunar

• Mergeți pe traseul complet de evacuare și căutați pete de funingine, cleme slăbite, secțiuni flexibile crăpate și flanșe corodate.
• Confirmați că punctul de terminare nu are prelate, materiale depozitate, vehicule, zăpadă sau construcții noi.
• Rulați setul la sarcină, în mod ideal la 30% sau mai mult, și observați culoarea evacuarii și stabilitatea la coș.
• Testați detectoare de CO cu gaz de calibrare și înregistrați rezultatul.

Anual

• Analizați compoziția gazelor de eșapament în mai multe puncte de încărcare și comparați cu linia de bază pentru punerea în funcțiune. O tendință de creștere a CO la sarcină identică este un indicator timpuriu al problemelor cu injectorul, filtrul de aer sau turbo.
• Măsurați contrapresiunea de evacuare la portul de testare și comparați cu valoarea maximă a producătorului de motoare.
• Încărcați cel puțin două ore la încărcare de 80% sau mai mult pentru a elimina stivuirea umedă.
• Întrețineți injectoarele, verificați jocul supapelor și verificați integritatea aerului de încărcare la unitățile turbo.
• Înlocuiți sau recalibrați senzorii de CO în funcție de durata de viață a senzorului declarată de producător, de obicei doi până la cinci ani.

Înregistrările contează mai mult decât se așteaptă majoritatea operatorilor. Fără o linie de bază, o citire de 400 ppm în stivă nu vă spune nimic; cu o istorie de trei ani în același punct de încărcare, aceeași lectură vă spune că ceva s-a schimbat și unde să căutați.

Răspuns în caz de urgență atunci când sună o alarmă

Secvența de răspuns este scurtă și ar trebui mai degrabă repetată decât improvizată. Dacă se activează un detector de CO, tratați-l ca pe un eveniment real până când se dovedește contrariul. Mutați oamenii din zona afectată și în aer curat, deschizând ușile și ferestrele din exterior pe drum dacă se poate face fără întârziere. Nu porniți sau opriți echipamentele electrice în interiorul spațiului, deoarece o scânteie într-o atmosferă care transportă combustibil nears este un al doilea pericol. Sunați la serviciile de urgență, luați în considerare toți cei care se aflau în clădire și spuneți-le celor care răspund că un generator funcționează și unde se termină evacuarea acestuia.

Orice persoană care prezintă dureri de cap, amețeli, confuzie, greață sau somnolență ar trebui să fie evaluată de personalul medical chiar dacă se simte mai bine după ce a ajuns la aer curat. Monoxidul de carbon are un timp de înjumătățire de aproximativ patru până la cinci ore în aerul camerei, aproximativ o oră cu oxigen cu debit mare și considerabil mai puțin în cazul tratamentului hiperbaric, astfel încât simptomele pot reapare pe măsură ce expunerea se reia sau pe măsură ce pacientul se efortează. Nu reintrați în spațiu până când sursa nu a fost găsită, calea de evacuare a fost inspectată și atmosfera nu a fost măsurată cu un instrument calibrat.

Resetarea unui detector fără a găsi cauza este cea mai frecventă eroare care apare după un incident. Alarma și-a făcut treaba; defecțiunea este încă în conductă.

Generatoarele diesel produc monoxid de carbon la concentrații care sunt modeste în comparație cu motoarele pe benzină și complet capabile să omoare pe cineva într-un spațiu restrâns. Ambele jumătăți ale acelei propoziții sunt adevărate în același timp, iar cea mai mare parte a confuziei din piață vine din citarea doar a uneia dintre ele.

Pentru oricine care specifică, instalează sau operează acest echipament, secvența care funcționează este consecventă: acceptați prezentul CO, cuantificați-l la țeava de evacuare și apoi proiectați traseul de la stivă la cerul liber, astfel încât diluarea să facă restul. Un set de 20 kVA cu o stivă care se descarcă într-o fereastră este mai periculos decât un set de 2.000 kVA cu o terminație proiectată corespunzător. Motorul stabilește rata de emisie; instalatia stabileste expunerea.