定格負荷に達しない、高温で運転する、負荷をかけると黒煙を出す。こうした発電機セットは、しばしばエンジンのせいにされます。しかし原因がその後ろにあることは少なくありません。エンジンの設計以上にガスの流れを妨げる排気システムです。背圧は、最も気付かれにくい出力低下の原因です。
上限の意味
エンジンは、配管内にあるものすべてに逆らって排気を押し出します。エンジンメーカーは、定格負荷時に排気出口でエンジンが受けてよい最大圧力を定めています。この値を下回っていればエンジンは定格どおりに性能を発揮し、上回ればシリンダー内のガスが完全に排出されず、給気が損なわれ、排気温度が上がり、出力が落ちます。ターボチャージャー付きエンジンは、タービンがそのガス流の中にあるため、最も敏感です。
すべてが加算される
エンジンにかかる背圧は、ルート全体の合計です。サイレンサー、直管、すべての曲がり、伸縮継手、エンジン側のフレキシブル継手、レインキャップまたは排気筒の出口。それぞれが自らの分を加え、その分はガス流速の二乗に比例して増えます。一サイズ小さい配管は、サイズの差から想像する以上の損失をもたらします。グレードの高いサイレンサーは加算が大きく、長いルートも加算が大きく、きつい曲がりは緩やかな曲がりより加算が大きくなります。
どこで狂うのか
ほとんどの排気システムは、机上では正しく計算されています。狂うのは現場です。窓を避けるために排気筒が移動されて曲がりが二つ増える、梁を迂回して配管が引き回される、二つ目のレインキャップが付く、苦情を受けてサイレンサーがより静かなものに交換される。一つひとつの変更は小さくても、合わせればルートが上限を超えることがあります。二つ目のよくある原因は時間です。すすとスケールが年月とともに配管を狭め、サイレンサーに堆積するため、ちょうど上限で設計されたシステムは、やがて上限を超えていきます。
余裕を持った設計
健全な排気設計は、合計をエンジンの上限より十分に低く保ち、汚れや現場での小さな変更が余裕の範囲内に収まるようにします。ルートが長い場合は、減音量を下げるのではなく配管口径を上げます。静かなサイレンサーが必要な場合は、ルートを短く直線的に保ちます。計算はルートが変わるたびにやり直します。これは、施工者が排気筒を移動した後ではなく、移動する前に尋ねるべき問いです。
既設設備の確認
排気システムは確認できます。全負荷時にエンジン出口で圧力を測定し、メーカーの上限と比較すれば、発電機セットが自らの排気のせいで出力を失っているかどうかが分かります。もしそうであれば、対策は通常、より大きな配管、より少ない曲がり、または同じ減音量でより圧力損失の低いサイレンサーです。そして時には、何年も先送りされてきた清掃だけで済むこともあります。
AXON Technicは、発電機セット用の排気システム一式（サイレンサー、配管、伸縮継手、断熱、排気筒）を設計し、選定のたびにルート全体の背圧を確認しています。エンジンのデータシートと計画中のルートをお問い合わせページからお送りください。