Понимание основ: электростанции газопоршневого типа — принцип работы
2023-08-23
Газопоршневые электростанции используются для децентрализованного производства электричества, а также служат источниками других видов ресурсов.
Оглавление
Поступление горючего газа на газопоршневой двигатель приводит к образованию механической энергии за счет сжигания топлива и передачи этой энергии при помощи единого вала на генератор для преобразования в электроэнергию со стандартными параметрами качества.
Полученная электрическая энергия поступает на распределительное устройство энергосистемы предприятия заказчика.
В процессе работы ГПУ происходит высвобождение большого количества тепла от рубашки охлаждения двигателя, отработавших дымовых газов, нагретого масла. Тепло снимается теплообменниками и котлами-утилизаторами, а затем подается в существующие тепловые сети предприятия.
Если попутное тепло с электростанции не используется предприятием, оно сбрасывается в атмосферу.
Установки газопоршневого типа или ГПУ при комплектации дополнительными устройствами могут выделять тепловую энергию, охлажденную воду в качестве хладагента.
Основной элемент каждой ГПУ – силовой агрегат внутреннего сгорания. В качестве источника энергии для работы двигателя используется природный газ. Выработка энергии осуществляется электрическим генератором, который установлен на единую раму с силовым агрегатом. Газопоршневые двигатели, работающие на природном газе, имеют высокий КПД, характеризуются надежностью и безопасностью.
Особенности конструкции и функционирования установки газопоршневого типа
Двигатели внутреннего сгорания для ГПУ имеют определенные достоинства и недостатки. По принципу работы такие агрегаты схожи с установками, используемыми в других системах. Сгорание природного газа – единственный источник выделения энергии для подобных агрегатов.
В состав каждой газопоршневой установки входят следующие элементы:
-
системы топливоснабжения, маслоснабжения;
-
системы вентиляции, дымоудаления и утилизации тепла;
-
системы теле--, электромеханики, автоматики и связи;
-
системы охранно-пожарной сигнализации и т.д.
-
система формирования газовоздушной смеси отвечает за смешивание природного газа с воздушным потоком в необходимой пропорции. Специальный смеситель комплектуется трубками Вентури;
-
силовые агрегаты с системой турбонаддува устанавливаются в ГПУ марки MTU. Их особенностью является использование энергии выхлопных газов для вращения турбины;
-
нагнетание топливной смеси в цилиндры двигателя осуществляется за счет работы компрессора, приводом которого является турбина. Подобный алгоритм работы позволяет снизить расход природного газа в пересчете на единицу генерируемой энергии;
-
высоковольтное искровое зажигание отвечает за воспламенение топливной смеси.
Особенности функционирования генератора ГПУ
Совместная работа двигателя и генератора синхронного типа обеспечивают выделение энергии газопоршневой установкой. Вне зависимости от марки и модели, генератор состоит из двух основных модулей. Обмотка переменного тока располагается на неподвижном статоре. Внутри статора размещен подвижный ротор.
Обмотка возбуждения запитывается от внешнего источника и также размещается на подвижном роторе. Технология работы установки газопоршневого типа выглядит следующим образом:
-
силовой агрегат отвечает за вращение вала ротора на генераторе;
-
за счет протекающего в обмотке возбуждения тока создается электромагнитное поле;
-
в обмотке статора формируется напряжение синусоидальной формы. В результате осуществляется питание нагрузки установки.
Частота вращения обмотки возбуждения совпадает с частотой вращения ротора. Такая особенность свойственна всем установкам синхронного типа. Щеточно-коллекторный механизм входит в состав каждого генератора. Функция данного элемента – подача питающего напряжения на обмотку возбуждения.
Фиксация приводного двигателя и генератора осуществляется в непосредственной близости. Соосное сопряжение валов силового агрегата и генератора – еще одна особенность ГПУ.
В каких режимах функционирует электростанция
Существуют различные варианты потребления электроэнергии, в зависимости от которых выбирается режим функционирования газопоршневой установки.
Параллельный способ функционирования ГПЭС является наиболее востребованным и эффективным. При запуске электроустановки осуществляется автоматическая синхронизация параметров оборудования и внешней сети. Обязательно выполняется четкий контроль работы комплексов, исключается подача энергии во внешнюю сеть.
Виды топлива для газопоршневых установок
Современные модели электростанций газопоршневого типа функционируют на разных видах топлива:
-
природный газ;
-
свалочный;
-
попутный нефтяной;
-
шахтный;
-
очистной;
-
рудничный;
-
коксовальный;
-
биогаз;
-
пропан, СПГ и другие виды жидкого газа.
При использовании газа, отличного от природного, обязательно проверяется состав топливной смеси, ее соответствие параметрам, определенным производителем оборудования.
Исполнение газопоршневых электростанций
Исполнение газопоршневой электростанции — это вид и характер установки на объекте заказчика, поскольку ГПУ на улице в открытом виде не устанавливается. На выбор исполнения ГПУ влияют два фактора: требования заказчика и условия установки электростанции на территории предприятия:
-
Блочно-модульные электростанции. ГПУ, все вспомогательное оборудование и системы устанавливаются в быстровозводимом компактном здании блочного типа с модульным расположением ГПУ и вспомогательных систем.
-
Газопоршневые электростанции в стационарном исполнении. ГПУ и вспомогательное оборудование и системы устанавливаются в капитальном здании по принципу основного режима или параллельного. Подробнее о подключении газопоршневых электростанций (ГПЭС) в параллельном режиме можно прочесть в нашей статье >>>>.

Газопоршневая электростанция в блочно-модульном исполнении позволяет значительно сэкономить на реализации проекта, сокращает сроки запуска объекта в эксплуатацию и не ставит жесткие ограничения по размерам. Блок-модуль можно демонтировать, переместить, смонтировать и запустить в работу в течение нескольких недель.
Проектирование, поставка, производство электростанций газопоршневого типа
Проектно-изыскательные работы — это ответственный этап реализации электростанций газопоршневого типа. Именно на этом этапе происходит формирование технических решений, выпуск и согласование проектной документации, визуализируется целый объект и отдельные узлы.
Компания «Альфа Балт Инжиниринг» является передовым инжиниринговым предприятием, предоставляющее качественные услуги проектирования энергетических объектов различной степени сложности.
Поставка БКЭМ на базе отечественных и импортных ГПУ осуществляется исходя из потребностей клиента и условий реализации проекта. Газопоршневые установки позволяют покрыть практически любые потребности в электроэнергии.
Приняв заказ на основное оборудование, мы выполняем его пакетировку — увязываем оборудование и требуемые для работы системы в блок-модуле, осуществляем производство опорных и ограждающих конструкций, в том числе самих блок-модулей, изготавливаем дополнительное оборудование. На объект оборудование поступает в максимальной заводской готовности.
Все этапы технологической цепочки являются важным и невозможным без других, что требует от исполнителя высокой компетенции. При выполнении всех работ одним исполнителем «под ключ» позволяет снизить итоговую стоимость, привлечение разных подрядчиков может в разы увеличить цену работ. Еще одно преимущество единого исполнителя — контроль качества работ на каждом этапе, несколько подрядчиков отвечают исключительно за конкретный объем, а не за весь проект.
Более подробно рассказать о технических параметрах и возможностях электроустановок помогут наши специалисты.
