Понимание основ: электростанции газопоршневого типа — принцип работы

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:

1. Блочно-модульные электростанции. ГПУ, все вспомогательное оборудование и системы устанавливаются в быстровозводимом компактном здании блочного типа с модульным расположением ГПУ и вспомогательных систем.



2. 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.