Газопоршневая установка это электростанция

Газопоршневая электростанция

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе. Помимо электроэнергии газопоршневая электростанция может дополнительно вырабатывать тепло.

Газопоршневая электростанция:

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе.

Газопоршневая электростанция вырабатывает не только электрическую, но тепловую энергию. В таком случае этот процесс называется «когенерация». В том, случае если газопоршневая электростанция позволяет получать ещё и холод, то данный процесс называется «тригенерация».

Газопоршневая электростанция предназначена работы в постоянном и периодическом режиме (во время пиковых нагрузок), а также в качестве аварийных источников энергии, с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла.

Она используется в качестве резервного, вспомогательного или основного источника электроэнергии на предприятиях как в автономном режиме или совместно с централизованными системами электроснабжения и тепла.

Газопоршневая установка устанавливается на единой раме-блоке, внутри блок-модуля (контейнера) или стационарно (в здании).

Газопоршневые электростанции выпускаются мощностью от 5 кВт до 7 МВт. Электрический КПД газопоршневой электростанции составляет от 25 до 45 %. Из 0,22 м 3 газа может быть выработан 1 кВт электроэнергии.

Конструкция, топливо и принцип работы газопоршневой электростанции:

Основу конструкции газопоршневой электростанции составляет поршневой двигатель внутреннего сгорания, который в свою очередь представляет собой разновидность двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршней преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом. Таким образом, поршневые двигатели внутреннего сгорания (в большинстве случаев) выдают механическую энергию в виде крутящего момента.

Поршневой ДВС является самым распространённым тепловым двигателем и поэтому используется в газопоршневой электростанции.

Поршневой ДВС работает по циклу Отто. Его рабочим телом является природный газ, попутный нефтяной газ, биогаз, смешанный газ, генераторный газ, коксовый газ, свалочный газ, метан, пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, газы с низкой теплотворной способностью, с невысоким содержанием метана и низкой степенью детонации, газы с высокой теплотворной способностью и пр. горючие газы, которые подводятся к двигателю извне от газовой магистрали либо через газовый редуктор от баллонов со сжатым газом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания крепится на единой раме вместе с генератором электрического тока и соединен с последним с помощью единого вала. Крутящий момент (механическая энергия вращения) во время работы поршневого ДВС через единый вал передается на генератор электрического тока, преобразующий механическую энергию вращения вала в электрическую.

Вырабатываемая электроэнергия через кабельные линии передается на распределительное устройство потребителя.

Во время работы ДВС высвобождается большое количество тепла, содержащегося в выхлопных отработанных газах, рубашке охлаждения двигателя и нагретом масле. С помощью теплообменников тепловая энергия может быть отведена и использована по назначению. В противном случае тепло выбрасывается в атмосферу.

Преимущества и недостатки газопоршневой электростанции:

Преимуществом газопоршневой электростанции является ее мобильность. Она может быть демонтирована, перенесена и установлена на новом месте, например, в удаленном районе, в котором отсутствует централизованные системы электроснабжения.

Одним из основных недостатков, является наличие большого количества вредных веществ в выхлопных отработанных газах, что требует применения катализаторов для их очистки. Вредные вещества в выхлопе появляются из-за сгорания моторного масла, примерно 0,2 грамма на выработку 1 кВт электроэнергии.

Источник



Газопоршневые электростанции: принцип работы и область применения

Газопоршневой двигатель внутреннего сгорания благодаря компактным габаритам и широкому диапазону выходных мощностей идеально подходит для электрогенераторов, предназначенных для организации автономного основного, резервного или аварийного электропитания жилых, строительных и производственных объектов. Газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на базе газопоршневого ДВСА, являются комплектными генерирующими агрегатами, которые вырабатывают не только электрическую, но и тепловую энергию.

Виды газопоршневых генераторов

В зависимости от рабочего режима и видов вырабатываемой энергии ГПЭС делят на 2 типа:

• Когенерационные. Такие станции вырабатывают два вида энергии – электрическую и тепловую. Это наиболее распространенные устройства, общее КПД которых составляет до 90 %.
• Тригенерационные. Эти агрегаты помимо электроэнергии и тепла вырабатывают холод. В холодное время года их используют для отопления помещений, а в теплое – для их кондиционирования.

Для бесперебойного функционирования газопоршневой электростанции могут использоваться следующие виды топлива:

• газы, при сгорании которых выделяется значительное количество тепла, – пропан, бутан, факельный газ;
• природный магистральный, сжиженный газ;
• газ с малым содержанием метана и низкими детонационными характеристиками;
• попутный нефтяной газ;
• промышленные газы – коксовый, пиролизный, шахтный.

Особенности конструкции ГПЭС на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания

Поршневые газогенераторы могут иметь открытое исполнение, при котором все узлы агрегата расположены на раме, или закрытое, которое предполагает наличие всепогодного шумозащитного кожуха.

Бесперебойную и безопасную работу ГПЭС обеспечивает комплекс инженерных систем: снабжения топливом и маслом, удаления дыма, вентиляции, утилизации тепловой энергии, электромеханики, связи, автоматики, контроля, сигнализации.

Принцип работы газопоршневых электростанций

ГПЭС когенерационного типа функционируют по следующему принципу:

1. Топливо поступает в цилиндрическую камеру сгорания, в которой оно сжимается поршнем и воспламеняется.
2. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, приводит в движение коленвал газопоршневого ДВС. Цикл работы ДВС обычно четырехтактный.
3. Вращающийся коленвал передает движение через специальную муфту генератору электрического тока. При вращении ротора с обмоткой в магнитном поле статора происходит выработка электроэнергии.
4. Выработанная электроэнергия поступает через кабельные линии на генераторное распределительное устройство (генераторную ячейку).
5. Во время выработки электроэнергии высвобождается значительное количество тепла, которое снимается с дымовых газов и нагретого масла с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов. Вода, нагретая за счет этого тепла, циркулирует по замкнутому контуру и выполняет функции теплоносителя в отопительной системе объекта. Неиспользованное попутное тепло сбрасывают в атмосферу.

Высококачественные газопоршневые электростанции, при работе которых используются турбонаддув и двухступенчатое охлаждение, имеют электрический КПД около 45 %. На 1 кВт вырабатываемой электроэнергии затрачивается всего 0,22 м 3 газа.

Преимущества использования ГПЭС

Популярность генерирующих агрегатов на основе газопоршневых ДВС обеспечивают следующие эксплуатационные преимущества:

• высокий коэффициент полезного действия, минимальное количество сопутствующих энергопотерь;
• сохранение рабочих характеристик в неблагоприятных условиях окружающей среды, при резких температурных перепадах;
• экологичность – работа газопоршневых электрогенераторов сопровождается малым количеством вредных выбросов;
• наличие автоматизированной системы, защищающей агрегат от перегрева, и других защит;
• длительный эксплуатационный период.

Установка ГПЭС, подобранной под конкретные характеристики объекта, позволяет значительно снизить затраты на его энергоснабжение. Компактные характеристики этих установок и экологичность позволяют устанавливать их на обслуживаемом объекте или в непосредственной близости от него, благодаря чему отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих опор, прокладке линий электропередач, использовании мощных трансформаторов.

Сферы применения газопоршневых электростанций

Благодаря комплексной выработке электрической и тепловой энергии, ГПЭС широко используются в отдаленных районах, в которые сложно провести коммуникационные системы, области их применения:

• жилищно-коммунальное хозяйство;
• промышленные предприятия;
• предприятия по добыча угля, нефти и газа;
• насосные станции, котельные;
• в качестве резервного и аварийного энергетического оборудования – медицинские учреждения, аэропорты и другие объекты, в которых важны бесперебойность электропитания.

Агрегаты комплексной выработки тепловой и электрической экономически выгодно устанавливать в торговых комплексах и на других коммерческих объектах, в общественных учреждениях.

Источник

Газопоршневая установка

Купив и установив газопоршневую установку, можно значительно снизить затраты на электроэнергию и производство горячей воды. Газовые электростанции просты в эксплуатации, поэтому для работы с ними не нужно нанимать высококвалифицированный специально обученный техперсонал — достаточно рабочего-техника.

Система охлаждения двигателя с частотным регулированием привода вентилятора в зависимости от температуры двигателя

Элементы системы зажигания собственного производства на базе электронного блока управления зажиганием

Собственная технология конвертации двигателей под работу на газообразном топливе

Система газоподготовки и подготовки топливного газа собственного производства

Система контроля температуры каждого цилиндра

Система управления собственного производства с возможностью синхронизации и параллельной работы агрегатов ГэС с существующей сетью, с автоматизированным контролем перетоков электроэнергии, удаленный мониторинг, интеграция в АСУ ПТ по средствам стандартных протоколов обмена.

Собственная генерация электроэнергии и тепла себестоимостью до 1,5 руб/кВт
с экономией на ремонте и запчастях в 3-5 раз!

Себестоимость выработки электроэнергии на вашем объекте (в зависимости от стоимости газа) будет составлять не более 1.5 руб/кВт

Стоимость наших агрегатов в 2-3 раза ниже по сравнению с иностранными производителями, а стоимость и доступность запасных частей ниже в 5 и более раз

Гарантийное и постгарантийное обслуживание, монтаж и пусконаладочные работы, удалённый мониторинг, ремонт

Гарантийный срок — 18 месяцев с момента отгрузки или 12 месяцев с момента начала эксплуатации или 2000 моточасов. Соответствует всем стандартам.

Как устроены и работают газопоршневые установки (ГПУ)

Это оборудование предназначено для электрификации объектов. Оно работает на газе, подаваемом в двигатель внутреннего сгорания. Параллельно электричеству, ГПУ вырабатывают тепловую энергию, используемую для нагрева воды.

Установки состоят из нескольких основных частей:

• Двигателя, вырабатывающего энергию, заставляющую крутиться вал. Современные модели российских газопоршневых установок не издают шума и работают до 40 тыс. моточасов без ремонта. Чем выше мощность двигателя, тем больше электричества и тепла он вырабатывает. В отличие от дизельного или бензинового, газовый агрегат не выделяет неприятного запаха ядовитых выхлопных газов.
• Электрогенератора, преобразующего выработанную энергию в электроэнергию.
• Систем охлаждения двигателя: воздушной, когда образующееся тепло уходит в воздух, и водяной, при которой агрегат охлаждается водой. В газопоршневых когенерационных установках, производящих не только электричество, но и тепловую энергию — это замкнутый контур, наполненный жидкостью, нагревающий воду, поступающую в трубы.
• Теплообменников, предназначенных для системы утилизации тепла газопоршневой установки. В рекуперативных конструкциях холодная и нагретая вода разделяются стенкой, а в регенеративных поверхность теплообменника поочередно омывается теплым и прохладным носителем.
• Труб, подающих газ и обеспечивающих циркуляцию жидкости.
• Системы управления и контроля, состоящей из рычагов, контроллеров и датчиков. Современные модели газопоршневых установок в России могут управляться дистанционно с пульта. Благодаря автоматической регулировке удается поддерживать эффективную работу ГПУ, снижая затраты и ускоряя окупаемость.

Цикл работы газопоршневых установок состоит из нескольких этапов:

• В систему подается газ из сети, газгольдера или установки, производящей метан из отходов.
• Газообразное горючее попадает в двигатель, вырабатывающий с помощью поршневой системы механическую энергию, передаваемую на генератор.
• За счет электромагнитной индукции механическая энергия перерабатывается в электричество. Установка оснащена системой, «подгоняющей» производимый ток под такой же, который течет в розетках, подключенных к центральной электросети.
• Выработанный электроток распределяется по системе энергоснабжения или передается для реализации другим потребителям.
• Тепло, выделяемое двигателем, подогревает воду, которую можно использовать для любых нужд в том числе, для отопления.
• Некоторые модели оснащаются функцией тригенерации. Такие типы ГПУ вырабатывают холод, необходимый для работы холодильного оборудования на производстве и в складских помещениях.

Плюсы и минусы

Агрегаты такого типа имеют большое количество преимуществ:

• Минимальные финансовые затраты, особенно при автономной работе газопоршневой газотурбинной установки. Потребителю не придется платить за подключение объекта к централизованным электросетям.
• Возможность сэкономить при использовании внешней сети в качестве резервной. Поскольку плата за подключение зависит от мощности потребляемого тока, а объект будет забирать всего 10-15% «чужой» электроэнергии, экономия будет очень существенной.
• Возможность подключения света даже при нехватке свободных мощностей на близлежащей электро- и теплосети. Это избавляет от длительных согласований с ресурсоснабжающими организациями.
• Независимость — газопоршневые генераторные установки выручат, когда надо снабдить электричеством и теплом удаленный объект. Эти электростанции расходуют всего 0,25 м3 природного газа в час, поэтому их можно обеспечивать топливом из установленного хранилища- газгольдера.
• Надежность. Агрегаты не выходят из строя при перепадах давления газа, т.к. могут работать при минимальном давлении. Не боятся они и перепадов температуры, надежно работая даже в условиях Крайнего Севера.
• Высокая производительность. Электрическая КПД ГПУ составляет 43%, а общая, с учетом подогрева воды — 90%.
• Быстрый пуск. В отличие от газовых турбин, на запуск которых уходит от получаса до двух часов, газопоршневую установку российского или зарубежного производства можно запустить всего на 15 сек.
• Разнообразие модификаций. Эти установки выпускаются двух и трёхфазного типа различной мощности, что позволяет подобрать наилучший вариант для любого объекта.

Недостатков у этих установок немного:

• Придется подключаться к линии газоснабжения или устанавливать газгольдер, обеспечивая регулярную доставку газа.
• Шум. Несмотря на то что современные модели газопоршневых станций шумят намного меньше, бесшумными их назвать сложно.

Экономическая выгода газопоршневых установок

Не секрет, что стоимость электричества и отопления постоянно растет. Это связано с большим количеством посреднических организаций, получающих прибыль за передачу электроэнергии, тепла и обслуживание сетей. Они вынуждены это делать, чтобы не обанкротится, ведь изношенность коммуникаций велика, что приводит к большим потерям при транспортировке. Накладные расходы неизбежно сказываются на итоговой стоимости ресурсов. В результате страдают абоненты.

Но зачем потребителю платить за «чужие разбитые горшки» и входить в чье-то положение, особенно в период кризиса, когда на счету каждая копейка. Намного проще наладить производство электроэнергии и подогрев воды с помощью ГПУ.

Когенерационные установки, присоединяемых к ГПУ, обладают принципом работы, позволяющим получать не только электрическую, но и тепловую энергию для отопления помещений и подогрева воды, причем объемы вырабатываемого тока и тепла будут равны. Это позволяет существенно сэкономить, поскольку вырабатываемая теплоэнергия является побочной и вообще не требует затрат на производство.

Большое количество выделяемой тепловой энергии позволяет вырабатывать при помощи ГПУ бесплатный промышленный пар.

Стоимостная разница:

• Стоимость электричества при получении его из централизованных сетей составляет около 5 рублей, а собственный свет обойдется всего в 1,5 р.
• Такая же ситуация складывается и с тепловой энергией. За централизованное отопление и подогрев воды придется выложить — 1180 руб и более за 1 Гкал, При использовании ГПУ за это вообще не придется платить.

Установка газовой электростанции, безусловно, обойдется в определенную сумму, но все затраты окупятся на год — полтора, а то и раньше. Лишнюю электроэнергию можно продавать, получая прибыль.

Можно ли сэкономить на газе при работе газопоршневой установки

Закупка газового топлива — существенная статья затрат при эксплуатации ГПУ. Но можно сэкономить, применяя вместо природного другие виды газа:

• Коксовый, образующийся при нагревании каменного угля без доступа кислорода на коксохимических заводах.
• Факельный и попутный, выделяющиеся при добыче и перегонке нефти.
• Другие углеводороды — пропан и бутан.

В последнее время все большую популярность приобретают установки на пиролизном газе (биогазе), образующемся при сжигании отходов деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и твердых отходов (ТБО).

При намерении использовать не обычный природный газ, а какой-то другой, нужно согласовать все нюансы использования топлива с производителем. Для этого анализируется состав газовой смеси, планируемой к использованию. Основными характеристиками служат:

• Процент содержащегося метана.
• Количество теплоты, образующееся при сгорании.
• Степень возможного расширения и сжатия, которые могут привести к детонации и взрыву.
• Содержание серы и сероводорода.

Это позволяет подобрать наиболее подходящую модель ГПУ или внести изменения в имеющуюся конструкцию и комплектацию, предохранив агрегат от поломки. Адаптация, в большинстве случаев, не вызывает проблем и обходится дешевле устранения вероятных поломок.

Видео

Варианты работы газопоршневых установок

Кроме автономной работы, когда электроэнергия вырабатывается только установкой, эти агрегаты могут работать и параллельно, используя внешние линии электропередач:

• Параллельный с экспортом электроэнергии — способ применения ГПУ, при котором часть электроэнергии циркулирует с внешними сетями. Широко используется в зарубежных странах, т. к. позволяет газовому двигателю работать комфортно, вызывая снижение износа. При работе в этом режиме снижаются крутильные колебания, и уменьшается расход газа. Лишнюю электроэнергию можно продавать. К сожалению, в нашей стране реализация электроэнергии приводит к оформлению множества документов.
• Параллельный без экспорта — метод эксплуатации, при котором внешняя сеть используется в качестве резервной. Используется она там, где отключение электричества может стать фатальны­м — на объектах животноводства, складах и пищевых предприятиях. Считается наиболее удобным вариантом, поскольку все пусковые токи газопоршневых установок покрывает внешняя сеть, а при плановом или аварийном отключении генератора возможно организовать наружное электроснабжение. Оборудование само синхронизируется с работой внешней сети, не требуя постоянного вмешательства. Минус — необходимость оплаты внешнего подключения и оформления согласующих документов.

В наше время все больше предприятий переходят на максимально автономное обслуживание. Никто не хочет платить посредникам и постоянно ожидать отключений тепла и света. Ведь даже кратковременное отсутствие света и непродолжительное отключение электроэнергии иногда становится катастрофой для бизнеса.

Установка ремонт и обслуживание

Газопоршневые электростанции, в зависимости от производителя весят от трех до тринадцати и более тонн, поэтому их устанавливают на бетонную основу или другой фундамент при помощи строительной спецтехники. Установки устойчивы, поэтому могут устанавливаться даже на прочный деревянный помост, правда из-за вибрации во время работы установка может шуметь. В этом плане предпочтительнее строительная плита. Грамотный расчёт площади и материала для основания позволяет значительно снизить вибрацию и шум при работе газопоршневой станции.

После этого установка подключается к энергосистеме и газовой линии. Поскольку работы с газом и электричеством требуют обязательной сертификации, монтаж и подключение ГПУ могут проводить только сертифицированные фирмы, проводящие установочные работы «под ключ». Они берут на себя все этапы, начиная с проектирования и заканчивая пуском. Установку газопоршневых установок нужно согласовывать с газовым надзором.

Благодаря низкому уровню шума и экологичности, ГПУ можно устанавливать вблизи зданий. Несмотря на использование газа, такой агрегат полностью пожаробезопасен.

Газопоршневые установки надежны и долговечны. Их ежегодное техническое обслуживание, включая профилактический и капитальный ремонт, составляют менее 10% от цены. Этот показатель усреднённый, и зависит от срока эксплуатации. Основные затраты начинаются после выработки свыше 30-40 моточасов. До этого времени нужно менять только расходники (масло, свечи, фильтры, охлаждающую жидкость) и проводить осмотр.

Самостоятельно ремонтировать аппарат нельзя. Для этой цели нужно пригласить организацию, занимающуюся оказанием таких услуг и имеющую все необходимые допуски. Сроки службы электростанций при правильной эксплуатации и обслуживании составляет 25 лет.

Приобретя и установив поршневую установку, можно значительно сэкономить, избежав непредвиденных коммунальных коллапсов.

Источник

Газопоршневая электростанция

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе. Помимо электроэнергии газопоршневая электростанция может дополнительно вырабатывать тепло.

Газопоршневая электростанция:

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе.

Газопоршневая электростанция вырабатывает не только электрическую, но тепловую энергию. В таком случае этот процесс называется «когенерация». В том, случае если газопоршневая электростанция позволяет получать ещё и холод, то данный процесс называется «тригенерация».

Газопоршневая электростанция предназначена работы в постоянном и периодическом режиме (во время пиковых нагрузок), а также в качестве аварийных источников энергии, с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла.

Она используется в качестве резервного, вспомогательного или основного источника электроэнергии на предприятиях как в автономном режиме или совместно с централизованными системами электроснабжения и тепла.

Газопоршневая установка устанавливается на единой раме-блоке, внутри блок-модуля (контейнера) или стационарно (в здании).

Газопоршневые электростанции выпускаются мощностью от 5 кВт до 7 МВт. Электрический КПД газопоршневой электростанции составляет от 25 до 45 %. Из 0,22 м 3 газа может быть выработан 1 кВт электроэнергии.

Конструкция, топливо и принцип работы газопоршневой электростанции:

Основу конструкции газопоршневой электростанции составляет поршневой двигатель внутреннего сгорания, который в свою очередь представляет собой разновидность двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршней преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом. Таким образом, поршневые двигатели внутреннего сгорания (в большинстве случаев) выдают механическую энергию в виде крутящего момента.

Поршневой ДВС является самым распространённым тепловым двигателем и поэтому используется в газопоршневой электростанции.

Поршневой ДВС работает по циклу Отто. Его рабочим телом является природный газ, попутный нефтяной газ, биогаз, смешанный газ, генераторный газ, коксовый газ, свалочный газ, метан, пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, газы с низкой теплотворной способностью, с невысоким содержанием метана и низкой степенью детонации, газы с высокой теплотворной способностью и пр. горючие газы, которые подводятся к двигателю извне от газовой магистрали либо через газовый редуктор от баллонов со сжатым газом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания крепится на единой раме вместе с генератором электрического тока и соединен с последним с помощью единого вала. Крутящий момент (механическая энергия вращения) во время работы поршневого ДВС через единый вал передается на генератор электрического тока, преобразующий механическую энергию вращения вала в электрическую.

Вырабатываемая электроэнергия через кабельные линии передается на распределительное устройство потребителя.

Во время работы ДВС высвобождается большое количество тепла, содержащегося в выхлопных отработанных газах, рубашке охлаждения двигателя и нагретом масле. С помощью теплообменников тепловая энергия может быть отведена и использована по назначению. В противном случае тепло выбрасывается в атмосферу.

Преимущества и недостатки газопоршневой электростанции:

Преимуществом газопоршневой электростанции является ее мобильность. Она может быть демонтирована, перенесена и установлена на новом месте, например, в удаленном районе, в котором отсутствует централизованные системы электроснабжения.

Одним из основных недостатков, является наличие большого количества вредных веществ в выхлопных отработанных газах, что требует применения катализаторов для их очистки. Вредные вещества в выхлопе появляются из-за сгорания моторного масла, примерно 0,2 грамма на выработку 1 кВт электроэнергии.

Источник