В чем отличие газопоршневых двигателей

В чем отличие газопоршневых двигателей

Наука

Страницы

• ГПЭС
• Учет энергоресурсов
• Основные способы энергосбережения
  • КПД электрических станций
• ГТЭС
• Рост энерготарифов и услуг ЖКХ
• ТЭО генерации
• Схема выдачи мощности

Газопоршневые энергетические установки переменного тока

В новых экономических условиях перехода к социально-ориентированным рыночным отношениям, высокого уровня инфляции, невозможности использования централизованных средств для восполнения отработавших свой ресурс и требующих замены генерирующих мощностей, ориентация на традиционное централизованное теплоэнергоснабжение от крупных источников становится проблематичной. В настоящее время наметилась тенденция на строительство децентрализованных комбинированных источников электро- и теплоснабжения, устанавливаемых как в существующих отопительных котельных, так и на вновь строящихся источниках тепла.

Преимущества газопоршневых электростанций

Создание таких энергоустановок имеет ряд преимуществ. Среди них основными являются короткие сроки строительства, повышение надежности теплоснабжения потребителей, снижение инерционности теплового регулирования и потерь в тепловых сетях, относительно сетей подключенных к крупным РТС и ТЭЦ.

Использование локальных систем производства электрической и тепловой энергии с использованием поршневых двигателей работающих на природном газе или пропане является одним из возможных решений данной задачи.

Их применение обеспечит необременительное для бюджета развитие энергетической инфраструктуры страны, приведет к существенным положительным изменениям в экономике. Преимуществами электростанций с поршневыми газовыми двигателями являются:

• Низкая стоимость установленной мощности за 1 кВт
• Безопасность: — отсутствие высоких температур, давлений, моментов инерции.
• Срок службы поршневых двигателей на газовом топливе — до 300 000 моточасов, или 37 лет, при эксплуатации по 8 000 часов в год делает мини-ТЭЦ надежнейшим источником бесперебойного энергообеспечения.
• Экологическая приемлемость
• Мобильность
• Широкий диапазон рабочих режимов — от 15-20% до 110% (на пиковом режиме при кратковременной работе) номинальной мощности при пропорциональном расходе топлива.

Газопоршневые установки на газе

Энергетические поршневые установки на газовом топливе окупают себя в течение 3-5 лет. А автономность мини-ТЭЦ на их базе, производящих электроэнергию и тепло на месте потребления, даёт гарантию от перебоев или аварийных отключений, которые неизбежны из-за изношенности электрических и тепловых сетей. Малые генерирующие системы позволяют решить очень острый вопрос неравномерного суточного потребления электроэнергии, неразрешимый для крупных генерирующих установок.

Среди ДВС, использующих газообразное топливо можно выделить 3 группы:

• Дизельные двигатели, переведенные на частичное сжигание газа. Это — так называемые двухтопливные дизели. Количество потребляемого жидкого топлива в них может меняться от 100% до 10-15% в процессе эксплуатации. Остальная часть топлива — природный газ, который смешивается с воздухом на входе в двигатель. При этом воспламенение топливной смеси может происходить либо самостоятельно (от повышения температуры), либо от постороннего источника воспламенения.
• Газопоршневые двигатели, в которых основным топливом является газ, а небольшая доля жидкого топлива («pilot fuel») впрыскивается для инициации воспламенения газовоздушной смеси либо в цилиндр, либо (значительно чаще) в специальную форкамеру. Воспламенение pilot fuel может происходить также двумя способами, упомянутыми выше.
• Чисто газовые ГПД, работающие только на газовом топливе и не использующие pilot fuel. Отличаются пониженной степенью сжатия и, в большинстве случаев, меньшей экономичностью. Источник воспламенения — свеча.

Разделение газопоршневых двигателей по мощности

• Обычно двигатели подразделяются на 3 группы: малые, средние и большие.
• Малые — имеют мощность менее 250 л.с. (менее 190 кВт). Это, как правило, работающие по 2х и 4х тактному циклу с 4-мя — 6-ю цилиндрами, довольно редко оснащенные турбонаддувом.
• Средние — имеют мощность в диапазоне 250-1000 л.с. (200-750 кВт) и используются на, передвижных электростанциях и других потребителях механической энергии. Число цилиндров у таких двигателей колеблется в диапазоне 6-12. Эти двигатели оснащаются турбонаддувом.
• Большие — имеют мощность более 750 кВт; эти уникальные двигатели источников основного и резервного энергоснабжения на крупных предприятиях и стационарных электростанциях. В своем большинстве они работают в стационарном режиме по двухтактному циклу с турбонаддувом. По условиям надежности и долговечности частота вращения вала таких двигателей не превосходит 500-750 об/мин.

Конструктивно различают следующие основные типы ДВС:

однорядный поршневой двигатель внутреннего сгорания

V-образный поршневой двигатель внутреннего сгорания

Энергетические установки и поршневые двигатели, работающие на газовом топливе, представленные на мировом и Российском рынках:

• газопоршневые энергетические установки WILSON;
• газопоршневые энергетической установки DEUTZ;
• газопоршневые и двухтопливные энергетические установки Wartsila;
• газопоршневые энергетические установки Jenbacher АВ;
• газопоршневые энергетические установки Caterpillar;
• газопоршневые энергетические установки TEDOM.

В настоящее время на мировом рынке представлено более 40 крупных Компаний, занимающихся производством дизельных и газопоршневых двигателей.

Что представляет собой газопоршневая установка

12 Августа 2014 .

В этой жизни самое главное быть независимым. При этом, под независимостью понимается не только автономное ведение бизнеса (будучи единственным руководителем), финансовая независимость, но и полная автономия от неприятностей в сфере работы коммунальных спецслужб, а именно — внезапного отключения электрической энергии.

Отметим, быть независимым от отключения электрической энергии сегодня является возможным. Для этого всего лишь нужно установить ГПУ (газопоршневая установка) на своем предприятии и получить надежный, резервный источник питания. Собственно, по своей структуре, ГПУ представляет собой очень мощный двигатель внутреннего сгорания, КПД которого настолько высок, что он может сравниваться с мини-ТЭЦ, обеспечивающей работу некоторых районов.

В целом, сама газопоршневая установка, сконструирована таким образом, что работать с ней может даже необученный техник. Однако чтобы понять полностью весь спектр преимуществ ГПУ, нужно детально узнать принцип ее работы, чем мы, собственно, и займемся в этой статье.

Принцип работы газопоршневой установки

Итак, газопоршневые генераторные установки, работают следующим образом:

1. Подача газового топлива . В качестве источника энергии для газопоршневой установки может использоваться газ. Однако, это не только обыденный для нас пропан. ГПУ, например, может использовать любой природный газ, факельный, коксовый, попутный и другие разновидности. Кроме того, при наличии специального перерабатывающего завода, ГПУ может работать от метана, который, в больших количествах, выделяют мусорные свалки.
2. Переработка в энергию . Газ, который поступает в систему, попадает в двигатель внутреннего сгорания, который, благодаря поршневой системе, вырабатывает электрический потенциал, возбуждающий работу генератора переменного тока. Двигатель внутреннего сгорания должен иметь не только систему непрерывной подачи воздуха (требуется для работы поршней), но и иметь возможность непрерывно использовать холодную воду для охлаждения. Так работают все, как большие агрегаты, так и газопоршневые установки малой мощности . Единственное, что хочется заметить, так это тот факт, что не все ГПУ умеют вырабатывать электрический ток. Некоторые из них могут вырабатывать тепло и отапливать большие помещения дешевой тепловой энергией. Что касается работы двигателя, отметим, что он обязательно должен иметь систему отвода газов, в которой должен быть предусмотрен шумопонижающий механизм. Есть системы, в которых сжигание попутного нефтяного газа в газовой электростанции , контролируется не только водой, но и специальной охлаждающей жидкостью.
3. Выход энергии переменного тока . Энергия переменного тока может быть получена с генератора. Как известно, принцип работы электрогенератора очень прост — он преобразует механическую энергию двигателя, в электрическую, посредством сил электромагнитной индукции. В конструкции генератора газопоршневой установки предусмотрена система защиты, понижающая коммутационный ток оборудования, а также сглаживающая синусоиду тока так, что она ничем не отличается от синусоиды электрического переменного тока из розетки в вашем доме.

Подводя итог этой статьи, отметим, что для работы данного типа оборудования очень важно наладить систему выхода горячей воды. Как правило, на небольших предприятиях, расположенных вдали от водоема, делают специальные резервуары, в которых вода остывает, а затем снова поступает в работу.

Многотопливные и газопоршневые двигатели как резервные источники электроснабжения

ДОКЛАД

для конференции «Альтернативные источники электроснабжения, экономия энергоресурсов в современном городе. Энергоэффективные здания вместо ветхого жилищного фонда.»

Многотопливные и газопоршневые двигатели как резервные источники электроснабжения.

В последнее десятилетие в европейской части России наметился процесс создания предприятиями и организациями независимых от РАО ЕЭС России автономных источников энергооснабжения. Вызвано это активным строительством крупных потребителей электрической и тепловой энергии, таких как: торговые центры, спортивные и культурно-развлекательные учреждения, объекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции, небольшие промышленные предприятия, объекты жилищно-коммунального хозяйства.

При этом наблюдается как недостаток генерирующих мощностей централизованных сетей энергоснабжения, так и ненадежность централизованного электроснабжения, связанная с изношенностью оборудования. Также необходимо учитывать угрозу перебоев в энергоснабжении вследствие аварий, стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Сбои в работе централизованных сетей энергоснабжения случаются часто. Скачки напряжения, периодические отключения и аварии могут стать причиной выхода из строя чувствительного и дорогостоящего оборудования, сбоям в работе информационных систем и систем безопасности.

Рост тарифов на электроэнергию, все более жесткие лимиты и нормативы потребления электроэнергии, проблемы с подключением к городским и поселковым инженерным сетям заставляет потребителей искать альтернативные источники электрической и тепловой энергии. В связи с этим прогнозируется увеличение к 2030 г. доли местных и индивидуальных источников энергии до 25÷30%.

В этой связи наблюдается устойчивый рост запросов на автономные энергоисточники единичной мощностью до 500 кВт. Много запросов поступает из центральных регионов России, в т.ч. Московской и Рязанской областей.

В настоящее время на рынке малой энергетики в мощностном диапазоне до 500 кВт предлагаются в основном два типа двигателей для электростанций – это дизельные двигатели и газопоршневые двигатели.

Рассмотрим преимущества и недостатки этих двигателей:

1. Дизельные двигатели

• Простота подключения и эксплуатации;
• Высокий моторесурс;
• Высокая скорость приема нагрузки.

• Высокая стоимость дизельного топлива и, соответственно стоимость вырабатываемой электроэнергии, которая существенно выше, чем стоимость сетевой электроэнергии;

Электростанции на базе дизельных двигателей экономически рентабельно использовать лишь в качестве резервных источников электроснабжения периодического использования.

2. Газовые моторы

• Низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии;

• Низкая скорость приемки нагрузки;
• Неспособность работы на резкопеременные нагрузки;
• Ограничение по величине мощности единичных подключаемых источников потребителя;
• Реальная максимальная мощность двигателя существенно зависит от качества используемого газа и может быть меньше заявленной;
• Необходимость получения разрешения на подключение к газовой магистрали, обоснование и безусловное использование квот на расход газа, что затрудняет их использование в качестве резервных источников электроэнергии.

Электростанции на базе газопоршневых двигателей экономически рентабельно использовать лишь в качестве постоянных источников электроснабжения на плавно изменяемую внешнюю нагрузку.

Используя накопленный опыт, ООО «Конвер» разработало и готово предложить компромиссный вариант электростанций, построенных на базе многотопливных двигателей:

1) Газодизель (двухтопливный двигатель), использующий в качестве основного топлива природный (попутный, сжиженный и т.д.) газ, а в качестве запального (10÷20%) – жидкое топливо;

2) Дизель, использующий вместо дизельного топлива более дешевое печное топливо, которое подается в топливную систему двигателя после подготовки в специальной установке.

Применение в электростанциях многотопливных двигателей позволяет значительно снизить себестоимость вырабатываемой электроэнергии при сохранении всех преимуществ дизельных двигателей по работе на резкопеременные нагрузки.

В качестве двигателя многотопливных электростанций в диапазоне мощности до 500 кВт были выбраны двигатели, производимые ОАО «Ярославский моторный завод» (далее ЯМЗ), имеющие необходимый ряд единичных мощностей от 100 кВт до 315 кВт.

Основными причинами выбора двигателей ЯМЗ стали следующие:

1. Большая распространенность в России;
2. Существенно меньшая стоимость по сравнению с аналогичными импортными двигателями;
3. Простота конструкции и низкая стоимость обслуживания;
4. Широкая сеть магазинов запчастей и сервисов технического обслуживания.
5. Возможность модернизации в многотопливный двигатель.

Для опробования решений по переводу двигателей ЯМЗ на альтернативное топливо, в рамках опытно-конструкторских работ специалистами ООО «Конвер» были проведены испытания адаптированного дизельного двигателя ЯМЗ-238Д при использовании в качестве топлива “сырой” нефти. В результате испытаний были подобраны и уточнены основные регулировки двигателя, доработана штатная схема топливоподачи, разработана и реализована комбинированная система подачи дизельного топлива и «сырой» нефти, проведены сравнительные испытания моторных масел.

По результатам испытаний были сделаны следующие выводы:

• Работа дизельного двигателей ЯМЗ-238 при использовании в качестве топлива «сырой» нефти возможна без внесения кардинальных изменений в его конструкцию;
• Характеристики работы двигателя ЯМЗ-238 при работе на дизельном топливе и «сырой» нефти существенно не отличаются;
• Для работы двигателей ЯМЗ-238 на «сырой» нефти в обязательном порядке необходимо использовать блок подготовки нефти;
• Работа двигателя ЯМЗ-238 на «сырой» нефти требует применения моторных масел с повышенным щелочным запасом.

Использование «сырой» нефти в качестве топлива актуально в нефтедобывающих регионах. Для центрального региона России заменой нефти может служить темное печное топливо или легкие сорта мазутов, которые более чем в два раза дешевле дизельного топлива.

Для подготовки альтернативных топлив таких как «сырая» нефть и печное топливо разработан блок подготовки топлива, в котором осуществляется доведение технологических параметров топлива до требуемых топливными системами двигателей ЯМЗ. Блок подготовки топлива разработан с учетом опыта эксплуатации установок подготовки нефти, показавших высокую надежность в тяжелых условиях эксплуатации в удаленных районах Сибири и Якутии.

Печное топливо, прошедшее подготовку в блоке подготовки топлива, может быть также использовано для питания мини-котельных работающих на жидком топливе. Тонкость фильтрации в блоке подготовки позволяет использовать очищенное печное топливо для горелок мощностью менее 1 МВт у которых имеются жесткие требования по максимальному размеру механических примесей, содержащихся в топливе.

Далее приводится сравнительный расчет стоимости электроэнергии, вырабатываемой электростанциями, в которых в качестве двигателей используются как традиционные – дизельные двигатели и газопоршневые двигатели, так и многотопливные двигатели, переоборудованные по технологии ООО «Конвер».

Расчет производился из условий непрерывной годовой эксплуатации электростанций (наработка в год – 7008 часов) с коэффициентом использования мощности – 0,85 с учетом эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт оборудования. В расчете не учтены затраты на обслуживающий персонал электростанций.

Сравнительный расчет стоимости электроэнергии и сроков окупаемости электростанций, использующих для работы различные топлива, выполнен на примере электростанций 200 кВт в контейнерном исполнении. Это наиболее дорогой вариант исполнения, полной заводской готовности, позволяющий с минимальными затратами на месте установки запустить электростанцию.

По результатам расчета можно сделать выводы:

1) текущая стоимость энергоносителей такова, что использование дизельного топлива экономически оправдано только в том случае, когда на объекте нет газообразного топлива, а электростанция используется в качестве аварийного источника электроснабжения или для покрытия кратковременных пиков потребляемой мощности.

2) замена дизельного топлива печным топливом позволяет существенно сократить расходы на эксплуатацию дизельной электростанции, несмотря на необходимость дополнительных расходов по адаптации двигателя и приобретения блока подготовки топлива.

3) в тех случаях, когда имеется газ, но вместе с тем есть жесткие требования по работе в условиях резкопеременных нагрузок, с большими колебаниями мощности, решением проблемы может стать многотопливный двигатель.

Для удовлетворения потребностей в автономных источниках электроснабжения ООО «Конвер» предлагает:

1. Поставить новые электростанции в различных вариантах исполнения (контейнерном, капотном, в имеющемся или вновь возводимом легком здании), использующие в качестве топлива:

– печное топливо, прошедшее подготовку в блоке подготовки топлива;

– газообразное топливо + запальная доза жидкого топлива (дизельное или печное);

2. Переоборудовать дизельные электростанции, имеющееся у Заказчика, для работы на печном топливе или для работы в газо-жидкостном цикле.
3. Поставить блок подготовки топлива для работы двигателя на печном топливе
4. Сопровождение поставленной продукции на всех этапах внедрения и эксплуатации:

– шеф-монтаж поставленного оборудования;

– обучение обслуживающего персонала;

– техническое обслуживание и ремонт поставленного оборудования;

– поставка запасных частей;

– организация сервисного обслуживания;

Для покрытия потребности в тепловой энергии электростанции могут быть укомплектованы системой утилизации технологического тепла, которая в режиме когенерации может вырабатывать тепловую энергию, а в режиме тригенерации холод. Системы утилизации тепла позволяют увеличить КПД двигатель-генератора по использованию химической энергии топлива с 30÷40% (электрическая энергия) до 70÷85% (электрическая и тепловая энергия).

Габаритные размеры и масса единичных электростанций в контейнерном исполнении, без системы утилизации тепла, ДхШхВ:

– серии ЭК-100 (мощностью 100 кВт): 4500x2350x2500 мм; Масса 4850 кг.

– серии ЭК-200 (мощностью 200 кВт): 4500x2350x2500 мм; Масса 5850 кг.

– серии ЭК-315 (мощностью 315 кВт): 5000x2350x2500 мм; Масса 7450 кг.

Габаритные размеры и масса блока подготовки топлива, ДхШхВ:

– в контейнерном исполнении 2700х1800х2500 мм. Масса 1740 кг;

– в капотном исполнении 2500x800x1500 мм. Масса 600 кг.

Для мини-котельных работающих на жидком топливе предлагается блок подготовки тотлива, позволяющий заменить дизельное топливо значительно более дешевым печным топливом.

Газопоршневые установки: преимущества и окупаемость

Газопоршневая электростанция — энергетическая установка на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания, использующего в качестве топлива газ. Такие электростанции используют для обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения, а также в качестве источника теплоснабжения.

Механическая работа на валу, полученная вследствие сгорания топлива, используется для производства электрической энергии генератором переменного тока. Газопоршневая установка способна работать в режиме когенерации, одновременно производя электрическую и тепловую энергию. Более того, тепловую энергию получают за счет утилизации тепловых потерь работы поршневого ДВС, что позволяет достигнуть максимальной эффективности и высокой степени экологичности установки.

Благодаря собственному производству электрической энергии, потребитель оплачивает лишь стоимость топлива, что позволяет сэкономить внушительную сумму. Тариф на электроэнергию ниже, чем от централизованной системы в 3-4 раза, в то время как тариф на тепловую энергию уменьшается приблизительно на 50%. Качество тепловой энергии по сравнению с централизованной системой гораздо выше, ведь тепло генерируется в непосредственной близости с теплопотребителями, минимизируя потери по сети. Температура выхлопных газов на выходе из поршневого ДВС составляет приблизительно 400 градусов и может колебаться в обе стороны на 20-25 градусов. Таким образом, установка способна выработать внушительные объемы «бесплатной» теплоэнергии.

Газопоршневые установки отличаются надежностью и простотой конструкции, долговечностью, способностью стабильно работать как в длительном, так и в повторно-кратковременном режиме, универсальностью применения, возможностью работы в составе производственного оборудования: холодильных установок, приводов насосов и компрессоров, таким образом, позволяя в значительной мере сэкономить ресурсы. Однако, наиболее значимое преимущество ГПЭ наряду с аналогичными электростанциями — самый высокий электрический коэффициент полезного действия. Если установка работает на природном газе , КПД будет достигать 40-45%.

Основные преимущества газопоршневых электростанций:

• Эффективность газопоршневой установки гораздо выше, чем газотурбинной.
• Даже при снижении электрической нагрузки в допустимом диапазоне управления КПД газопоршневой теплоэнергостанции снижается незначительно. Например, во время снижения электронагрузки на 50%, КПД Мини ТЭЦ снизится всего на 2-3%, в то время как у газотурбинной установки эффективность упадет в полтора раза (по сравнению с номинальной нагрузкой).
• В отличие от ГТУ, газопоршневой двигатель в значительно меньшей степени реагирует на смену температуры окружающей среды. КПД газотурбинного двигателя коррелирует с температурой воздуха во время всасывания компрессора, и при увеличении температуры КПД падает.
• Газопоршневые Мини ТЭЦ имеют сравнительно низкую чувствительность к частым пускам.
• Техническое обслуживание газопоршневых электростанций проще и дешевле, чем газотурбинных, так как оно может производиться на месте установки.

Окупаемость газопоршневых электростанций без учета повышения стоимости централизованной электрической и тепловой энергии, в среднем составляет 3-5 лет. Чем больше мощность газопоршневой установки, тем быстрее она окупается.

Газопоршневые электростанции

Газопоршневая электростанция (ГПЭС) – генерирующий объект по выработке электрической и тепловой энергии. Работает на базе газопоршневого двигателя внутреннего сгорания и генератора переменного тока – газопоршневой установки.

1. Основные элементы и принцип работы газопоршневого двигателя
2. Устройство газопоршневой электростанции
3. Реализованные проекты
4. Газопоршневая электростанция PowerLink GXE50-NG, электрической мощностью 50 кВт, для коммерческого предприятия
5. Принцип работы газопоршневой электростанции
6. Режим работы электростанции
7. Написав нам письмо Вы сможете:
8. Система утилизации тепла
9. Описание конструкции
10. Исполнение газопоршневых электростанций
11. Особенности монтажа установки
12. Установки Caterpillar
13. Устройство комнаты генераторной для ГПЭ
14. Установки MWM

Основные элементы и принцип работы газопоршневого двигателя

Как и у любого ДВС, у газопоршневого двигателя принцип действия основан на сгорании топливовоздушной смеси и поступательном движении поршней за счет энергии расширяющихся газов. С помощью кривошипно-шатунного механизма поступательное движение поршней преобразуется во вращательный выходного вала двигателя.В схеме подачи газа в газопоршневых двигателях основную роль играет газораспределительный механизм, подача газа осуществляется из магистрали или баллонного оборудования.

Чаще всего данный вид двигателей применяется в качестве основного элемента электрогенератора. Так, современные газопоршневые электростанции, характеристики потребления топлива которых делают их наиболее выгодными из всех решений автономного энергообеспечения. Дополнительным преимуществом является возможность выработки тепла или холода для хозяйственных нужд – когенерации и тригенерации. Современный газопоршневой двигатель, принцип работы которого позволяет обеспечить и одновременную тригенерацию, делает оптимальным его применение в приводе холодильной установки. Также применяются они в насосном оборудовании, морском судостроении и др. сферах деятельности.

Устройство газопоршневой электростанции

«Сердцем» газопоршневой электростанции является газовый двигатель MWM, соединенный на одном валу и установленный на одной раме с генератором переменного тока. Установка оснащается сопутствующим оборудованием, необходимым для нормальной эксплуатации. В процессе конструирования газопоршневых установок MWM используются последние научные разработки и знания, накопленные за 150 лет успешной работы концерна.

Общий вид газопоршневых установок MWM:

Газопоршневая установка в комплекте, согласно требованиям заказчика, устанавливается внутри блок-модуля (контейнера) или стационарно (в здании). Для обеспечения необходимых условий эксплуатации ГПУ, а также требований нормативно-технической документации, электростанция оснащается необходимыми системами и вспомогательным оборудованием.

Основные системы инженерного обеспечения и безопасности:

• система топливоснабжения;
• система дымоудаления;
• система маслоснабжения;
• система вентиляции;
• система тепломеханики (в том числе система утилизации тепла);
• система электромеханики;
• система автоматики;
• система связи;
• система охранно-пожарной сигнализации и пожаротушения;
• и другие.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция PowerLink GXE50-NG, электрической мощностью 50 кВт, для коммерческого предприятия

Электростанция выполнена в открытом исполнении, для размещения в помещении. Газовый оригинальный двигатель PowerLink GX5S-LE01G с навесным оборудованием; Режим работы постоянный – 24/7. Топливо – природный магистральный газ. Рабочее давление газа 5 кПА.

Подробнее о проекте

Принцип работы газопоршневой электростанции

Горючий газ необходимых параметров поступает на газопоршневой двигатель. В процессе сжигания топлива образуется механическая энергия, которая передается через единый вал на генератор и преобразуется в электрическую энергию стандартных параметров качества. Вырабатываемая электроэнергия через кабельные линии передается на генераторное распределительное устройство необходимого уровня напряжения (генераторная ячейка) с последующим распределением до существующего распределительного устройства энергосистемы предприятия заказчика.

Во время работы установки высвобождается большое количество тепла (рубашка охлаждения двигателя, отработавшие дымовые газы, нагретое масло), которое снимается с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов (система утилизации попутного тепла). Вырабатываемая тепловая энергия подается в существующую тепловую сеть предприятия. При неиспользовании попутного тепла с электростанции тепловая энергия сбрасывается в атмосферу.

Общая схема технологического процесса:

Точки подключения газопоршневой установки в действующую систему энергоснабжения предприятия уточняются на стадии выполнения проектных работ и зависят от существующей схемы электро-, тепло- и газоснабжения предприятия.

Режим работы электростанции

В зависимости от условий работы потребителя, газопоршневая электростанция может работать в двух режимах по отношению к внешней энергосистеме:

• Автономный режим — внешние сети отсутствуют или будут отключены, электроснабжение осуществляется от ГПЭС.
• Параллельный режим — электростанция работает параллельно с внешней сетью, электроснабжение осуществляется от двух источников. Это наиболее надежный и часто встречающийся режим работы. Электростанция при запуске синхронизируется с эталонными показателями сети. Но при этом необходим четкий контроль и исключение обратного перетока выработанной электроэнергии во внешнюю сеть, что является требованием сетевых компаний при подключении ГПЭС.

Написав нам письмо Вы сможете:

Система утилизации тепла

Система утилизации тепла позволяет снимать попутное тепло от работающего двигателя с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов.

Система позволяет получить тепловую энергию необходимых параметров:

• Горячая вода — стандартный температурный график 90/70°С, используются водогрейные теплообменники и котлы-утилизаторы. При необходимости параметры можно повысить с помощью пиковых котлов.
• Насыщенный пар — для стандартных параметров используются паровые котлы-утилизаторы. При необходимости пар можно сделать перегретым при помощь пароперегревателей.

3D-визуализация возможной компоновки ГПУ и парового котла-утилизатора:

Описание конструкции

Устройство состоит из следующих элементов:

• Газопоршневой двигатель.
• Синхронный генератор. Он соединен с мотором пальцевой муфтой.
• Вентилятор. Привод работает от коленвала посредством клиноременной передачи.
• Радиатор.
• Вспомогательные элементы (фильтры очистки воздуха, контрольные датчики, и т.д.).

Система зажигания обеспечивает воспламенение горючего в цилиндрах. Для этого используются свечи. Они располагаются в центральной части блока. Такое расположение обеспечивает лучшие условия сгорания топлива. Двигатель работает на батарейной системе зажигания. Она состоит из:

• Свечей.
• Электрических проводов.
• Источника питания.
• Прерывателя-распределителя.

Исполнение газопоршневых электростанций

Под исполнением электростанции понимается вид и характер ее установки на площадке предприятия заказчика, т.к. открытое положение ГПУ на улице не предполагается. В зависимости от требований заказчика и условий установки электростанции на предприятии выделяют два основных вида исполнения газопоршневых установок:

1. Блочно-модульное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливается внутри быстровозводимого компактного здания блочного типа с модульным расположением основного оборудования (ГПУ) и вспомогательных систем.
2. Стационарное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливается внутри капитального здания.

Блочно-модульное исполнение значительно сокращает сроки запуска объекта в эксплуатацию и стоимость его реализации, а также не имеет жестких ограничений по размерам. Блок-модуль может быть демонтирован, перемещен, смонтирован и запущен в работу в течение нескольких недель.

Пример блочно-модульной электростанции производства Группы компаний «МКС»:

Пример стационарной электростанции производства Группы компаний «МКС»:

Особенности монтажа установки

Станции в разобранном виде доставляются на место установки с помощью спецтехники. К этому моменту на рабочей площадке должен быть подготовлен фундамент, соответствующий размерам и массе ГПУ. На следующей стадии производится агрегатная сборка – компонуются в единую структуру элементы ДВС, кулеры, воздухозаборники, резервуары, бойлеры и прочие части рабочей инфраструктуры. Затем выполняется обвязка с местными инженерными коммуникациями, то есть сетями, с которыми будет взаимодействовать станция в процессе эксплуатации. По этим каналам будет осуществляться распространение тепла, горячей воды, электричества, пара и т. д. В отдельном порядке организуется система, через которую управляется газопоршневая установка. Монтаж в этой части заключается в организации внутриплощадочных электросетей снабжения, установке пунктов диспетчеризации и автоматизации, устройстве молниезащиты и заземления. Наиболее ответственны работы с модульными конструкциями, которые могут интегрироваться в состав предприятия как строительного сооружения. В данном случае изначально разрабатывается проект установки станции, ее подключения к коммуникациям и системы энергообеспечения.

Установки Caterpillar

Фирма Caterpillar является одним из крупнейших производителей инженерно-промышленного оборудования в мире. Сегмент газопоршневых агрегатов представлен моделями, мощность которых варьируется в диапазоне от 20 до 10 000 кВт. Наибольший спрос отмечается в спектре от 360 до 2 000 кВт. Что касается конструкционного исполнения, то компания предлагает и готовые к эксплуатации контейнерные блоки, и модульно-разборные крупные станции, размеры которых могут достигать 1400х340х340 см. Пользователи установок данной марки отмечают их высокий рабочий ресурс, производительность (в среднем КПД 90%) и долговечность. Типовая газопоршневая установка Caterpillar электрической мощностью в 1 000 кВт способна работать без потребности в капитальном ремонте порядка 50 000 моточасов. К этому же стоит добавить расширенные возможности инженерно-коммуникационного подключения и малошумность.

Устройство комнаты генераторной для ГПЭ

Монтажные и пуско-наладочные работы провести своими силами не удастся при всем желании, если только речь не идет о генераторах малой мощности. Но подготовить помещение или площадку для установки электростанции вполне реально: это поможет частично сэкономить на дорогостоящих услугах монтажных организаций.

Открытое размещение. При монтаже установки с электрической мощностью более 500 кВт потребуется устройство бетонной площадки, оборудованной средствами пассивного виброгашения. Главный плюс открытого размещения энергоблока — эффективный отвод тепла и отсутствие необходимости в устройстве систем дымоудаления. Для повышения удобства работы обслуживающего персонала над оперативными панелями и механическим блоком сооружают навес.

Установка в помещении. Потребность в полной изоляции энергетической установки зависит от климатического исполнения оборудования. Помещение должно иметь продвинутую систему приточно-вытяжной вентиляции и пожаротушения. Система дымоудаления представлена спаренными общим коллектором дымососами. Потребуется установка вытяжной трубы, пропускная способность и высота которой выбирается в соответствии с рекомендациями производителя оборудования. Требования к зданиям тепловых электростанций регламентируется СНиП II-58–75.

Установки MWM

Менее известная марка, выпускающая газопоршневые станции, но и она находит своих клиентов в самых разных областях. Прежде всего модели MWM выигрывают за счет прогрессивной системы управления. Особенность ее заключается в том, что контролю и мониторингу подвергаются не только все компоненты станции от двигателя до смежных бойлеров и воздухозаборников, но и взаимодействующие элементы комплекса. Это позволяет держать под контролем каналы передачи электричества, воды и пара. Отличается газопоршневая установка MWM и способностью работать на специализированных газах. Для заправки, кроме привычных газов, доступен биогаз, шахтные и пиролизные смеси. Специально для российских условий эксплуатации компания также предлагает модернизированные установки, в которых предусмотрена возможность подогрева воздуха, отправляющегося в камеру горения. В зимний период это решение позволяет экономить на топливе в среднем 10%.