Как работает газопоршневая установка

Газопоршневая электростанция – как её построить без проблем, «под ключ», и за адекватные деньги? Обязательная вводная информация покупателям – гид

Газопоршневая электростанция базируется на одном или нескольких двигателях внутреннего сгорания, механически соединенных валами с генераторами переменного тока. Один газовый двигатель используется для электростанции в контейнерном исполнении или для резервного энергоблока. Несколько силовых агрегатов используются уже в специально построенном здании. Возможно объединение нескольких контейнерных станций в единый энергокомплекс.

Газопоршневая электростанция позволяет в автономном, «островном» режиме получать электроэнергию и тепло, а в некоторых исполнениях и холод. Сокращенное название газопоршневых электростанций, которое часто встречается — это: газопоршневые установки (ГПУ) и газопоршневые электростанции (ГПЭС).

В печати, либо в интернете, автономные газопоршневые электростанции могут называться мини-ТЭЦ, но правильнее звучать будет аббревиатура, то есть сокращение, мини-ТЭС, то есть Тепловая ЭлектроСтанция. Основным видом топлива является природный газ.

Простейшая газопоршневая электростанция — установка небольшой мощности, ориентировочно от 10 до 100 кВт, имеет один двигатель внутреннего сгорания. Обычно такие маломощные установки используются в качестве основного элемента систем резервного энергоснабжения. Запускаются они при исчезновении электроэнергии в сети, через АВР – автоматический ввод резерва.

В более мощных газопоршневых электростанциях (до 50 МВт), о которых, собственно, пойдёт речь, рассчитанных на постоянную работу, как правило, используется несколько силовых агрегатов, позволяющих гибко реагировать на изменяющиеся электрические нагрузки, с одновременной экономией расхода газового топлива. Несколько газопоршневых установок в структуре единого энергокомплекса, с учётом более равномерного распределения нагрузки в значительной степени позволяет продлевать и моторесурс газовых двигателей. Топливом для двигателя является природный газ, биогаз, свалочный или например попутный нефтяной газ (ПНГ).

Краткое описание этих видов топлива, применительно к использованию на газопоршневых электростанции будет ниже.

Функционирование газопоршневой электростанции в режиме ТЭС – ТЭЦ, в котором вырабатывается одновременно два вида энергии – электричество и тепло – называется когенерацией.

Газопоршневая электростанция, при необходимости, позволяет также получать из тепловой энергии ценный дополнительный ресурс – холод. Такая технология называется тригенерацией (требуется дополнительная поставка абсорбционно-холодильных машин — АБХМ).

Устройство газопоршневой электростанции на примере современных изделий от немецкой компании MWM

Как было написано выше, основным, базовым узлом газопоршневой электростанции является первоклассный, высокотехнологичный газовый двигатель MWM, установленный на одной раме с генератором переменного тока и соединенный с ним через крутильно-упругую муфту. В свою очередь, рама закреплена на фундаменте, с использованием эластичных элементов — антивибрационных опор.

Установка оснащается электронными и механическим управляющим оборудованием (система TEM – MWM), необходимым для функционирования всего энергокомплекса. Съем и сбор аналоговой информации, необходимой для цифровой системы управления, осуществляется через датчики давления, температуры, импульсов, детонации, частоты вращения и др.

В процессе конструирования газопоршневых установок MWM инженерами преследуется цель получить наивысшее значение электрического КПД, с одновременным сохранением надежности работы и длительности эксплуатации оборудования в целом.

Так выглядят газопоршневые установки MWM:

Газопоршневые установки в комплектации, согласно требованиям заказчика, устанавливаются внутри специального всепогодного контейнера, в конструкции которого предусмотрены элементы звукоизоляции и вентиляции, либо монтируются в открытом виде, на раме с генератором и фундаменте стационарно, в быстровозводимом здании.

Для обеспечения должных условий эксплуатации ГПУ, а также требований нормативно-технической документации, электростанция оснащается необходимыми системами и вспомогательным оборудованием.

Основные системы и элементы инженерного обеспечения и безопасности:

• система топливного снабжения;
• система подачи и хранения моторного масла;
• система вентиляции;
• тепловые модули — теплообменники;
• система управляющей автоматики;
• система удаленного управления и контроля основных параметров;
• система охранно-пожарной сигнализации и пожаротушения;
• система звукоизоляции
• система сбора и архивации параметров.

Принцип работы газопоршневой электростанции

Природный газ (метан) поступает в газопоршневой двигатель внутреннего сгорания. В процессе горения топлива образуется механическая энергия, которая передается через вал на генератор и где преобразуется в электрическую энергию заданных параметров.

Произведённая электроэнергия посредством силовых линий направляется на распредустройство, с последующей передачей по силовому кабелю до приёмного узла электросети предприятия-потребителя.

В процессе функционирования газопоршневой установки образуется значительное количество тепловой энергии.

Источниками тепловой энергии являются:

• система охлаждения двигателя,
• выхлопные газы,
• система смазки.

Тепловая энергия отбирается посредством теплообменников и котлов системы утилизации тепла. Собранная таким образом энергия, посредством теплоносителя, направляется по теплотрассе в сеть потребителя. При неполной востребованности полученного таким образом сателлитного тепла от электростанции, производится его утилизация, посредством сухих градирен.

В техническом задании заказчик указывает точки подключения к системе энергообеспечения своего предприятия. Места расположения узлов подключений определяются в процессе выполнения проектирования тепловой электростанции.

Режимы работы электростанции

Согласно условиям проектирования, газопоршневая электростанция может функционировать в трёх режимах относительно внешних сетей:

Автономный режим — внешние сети не используются, электроснабжение осуществляется от газопоршневой электростанции в «островном» режиме. Основной функцией газопоршневой электростанции в автономном режиме является поддержка постоянного уровня напряжения независимо от текущей нагрузки. Выходное напряжение в автономном режиме — главный параметр, который поддерживается автоматикой генерирующего оборудования. В данном варианте энергоснабжения необходима резервная установка, например силовые агрегаты работающие на альтернативном топливе – дизельном. Мощность этих резервных агрегатов расчитывается проектом. Соответственно, должны быть оборудованы резервуары хранения вспомогательного вида топлива, опять-таки в расчётных объемах, но как правило, на серьезных объектах дизельный агрегат или агрегаты должны удерживать систему автономного энергоснабжения в рабочем состоянии в течение трёх суток.

Основное топливо – природный газ – метан, но есть варианты

Наиболее распространенным и эффективным видом топлива для газопоршневой электростанции является природный газ. В Российской Федерации природный газ наиболее доступен. В своей основе – это метан CH4 – простейший углеводород. Другие возможные виды газообразного топлива для ГПЭС:

• биогаз,
• свалочный газ мусорных полигонов,
• попутный нефтяной газ,
• коксовый газ,
• сжиженный газ.

Биогаз, получаемый путём анаэробного брожения органических веществ, например силоса или органического мусора, в метатенках — это тот же самый метан, но с примесями оксида углерода, водорода и азота. Биогаз добывают и на свалках, где органические отходы отделяются при поступлении мусора на полигон утилизации бытовых и коммунальных отходов. Возможно получение биогаза на очистных сооружениях. Свалочный газ – опять же, в своей основе – метан, образующийся в массивах мусора на полигонах ТКО – ТБО, и собирают его через специальные забуренные или заложенные изначально скважины-шахты.

Попутный газ (ПНГ) может добываться вместе с нефтью, так как он растворён в ней или его можно получить в процессе переработки нефти на НПЗ. Попутный нефтяной газ имеет достаточно разнящиеся составы, но основным газом в нём опять же, как правило, является метан, часто вместе с пропаном и бутаном. При использовании альтернативных видов газообразного топлива необходим предварительный анализ газа, проверка состава и параметров газа на соответствие требованиям завода-изготовителя.

Далеко не все марки газопоршневых установок могут корректно и надежно работать без детонации, перегрева и сбоев на описанных выше видах газа. Установки компании MWM имеют специальную серию газовых силовых агрегатов серии TCG, предназначенных для работы на альтернативных видах газа. Буква G в названии серии двигателей MWM означает, что агрегат сконструирован и рассчитан для работы именно на газовом топливе. В газопоршневых установках MWM этой серии осуществляется регулировка зажигания и подачи топлива отдельно в каждом цилиндре, дабы избежать эффекта детонации и перегрева двигателя, с учётом изменяющегося в процессе работы состава газа.

Тем не менее, даже столь совершенным газопоршневые установкам, как MWM необходима станция подготовки, где например, из биогаза будут удаляться оксид углерода, азот, водород. Также требуется сушка газа, с целью повышения калорийности топлива и очистка его от механических примесей. Технический холдинг «Электросистемы» имеет отличные реализованные проекты в России с электростанциями работающими на биогазе. Являясь официальным дилером немецкой компании MWM холдинг «Электросистемы» использует в качестве основных агрегатов в газопоршневых электростанциях надёжные немецкие двигатели MWM.

Метановое число — индекс детонационной устойчивости газа

Основным критерием для газового топлива, используемоего в газовых двигателях электростанций MWM, является детонационная стабильность: газовая смесь не должна произвольно воспламеняться до момента зажигания, а после зажигания не должна происходить бесконтрольная детонация смеси за счет самовоспламенения. Этот вопрос не актуален для стандартного природного газа.Выше уже говорилось о том, что это, по сути, чистый метан. Вопрос по детонации возникает в большей степени касательно других видов газа, таких как биогаз, свалочный газ мусорных полигонов или например коксовый газ.

Эта задача, как правило, решаема. Для определения детонационных качеств газа используется метановое число. Метановое число показывает, в какой степени детонационная стойкость исследуемого горючего газа в двигателе соответствует детонационной стойкости эквивалентной смеси метана и водорода. Техническая деталь: система автоматического управления TEM непрерывно подбирает оптимальный режим работы газового двигателя MWM в зависимости от значения метанового числа. Это позволяет избежать детонацию и перегрев, что значительно повышает моторесурс силовых агрегатов. Благодаря этой функции экономится газовое топливо и постоянно поддерживается низкий уровень вредных эмиссий в атмосферу.

Для обеспечения детонационной безопасности применяемых газов необходимо придерживаться метанового числа, указанного официальным дилером MWM, например компанией «Электросистемы». Специалисты всегда оперативно помогут разобраться с составом вашего газа и с его метановый числом. Метановое число горючего газа можно определить с помощью газоанализаторов. Получить квалифицированную консультацию можно по многоканальному телефону: +7 (495) 649-81-79

СУТ – система утилизации тепла газопоршневой ТЭС

Процесс получения тепловой энергии на электростанции называется когенерацией.

Виды размещения газопоршневых электростанций

1. Контейнерное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливается внутри специального контейнера (один двигатель). Согласно техническому заданию может быть установлено различное число контейнеров с ГПУ, объединённых между собою в единый энергокомплекс — ГПЭС
2. Стационарное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливаются на отдельных фундаментах в быстровозводимом здании (несколько двигателей).

Внешний вид стационарной электростанции, построенной «под ключ» техническим холдингом «Электросистемы», Санкт-Петербург:

Во сколько же обойдётся один киловатт электроэнергии на собственной газопоршневой электростанции?

3 кВт тепловой энергии.

70 копеек в Московской области (2020 год). В различных регионах РФ эта цена зачастую ещё выше.

15 гигакалорий. 1 гигакалория равна 1163 кВт.

Как осуществляется строительство газопоршневых электростанций «под ключ» – стадии работ

Этапы строительства газопоршневой электростанции

Как уже упоминалось выше, для снижения рисков разного рода и соблюдения сроков выполнения работ, идеально доверить строительство газопоршневой электростанции одной, но известной на рынке инжиниринговой компании, без привлечения сторонних подрядчиков.

Этапы выполнения работ по строительству газопоршневой электростанции «под ключ»:

• согласование,
• проектирование,
• производство и комплектация,
• монтаж и строительство, пуско-наладочные работы,
• сервисное обслуживание и поставка расходных материалов.

Проектирование

• рабочий проект электростанции.
• технический проект ГПЭС,
• техническое задание на проектирование,

Поставка оборудования

Комплектность оборудования ГПЭС MWM приводится в соответствие с техническим заданием заказчика и подготовленным по нему проектом.

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

Принцип работы газового генератора

Газогенераторные установки предназначены для электрификации различных объектов. В качестве топлива применяется газ, подаваемый в двигатель внутреннего сгорания. Параллельно электроэнергии, оборудование вырабатывает тепловую энергию, которая применяется для нагрева воды.

Работа газопоршневой электростанции основана на введении в действие каждой из основных частей оборудования:

• вырабатывающего энергию двигателя,
• электрогенератора,
• системы охлаждения,
• теплообменников,
• труб для подачи и циркуляции жидкости,
• систем управления и контроля.

Принцип действия газопоршневой установки (ГПУ) включает: подачу газа к двигателю, его переработку в электричество (при помощи электромагнитной индукции), распределение по системе энергоснабжения или передачу другим потребителям для последующей реализации.

Тепло, выделяемое двигателем, нагревает воду, которую в дальнейшем можно использовать для различных целей (например, отопления объекта). Некоторые модели ГПУ оснащаются функцией тригенерации, поэтому они дополнительно вырабатывают холод (например, для работы холодильного оборудования).

Более подробно узнать о принципе работы газового генератора или заказать оборудование с доставкой по России и СНГ вы можете по номеру 8 (800) 775-91-70 или адресу электронной почты sales@powerlinkworld.ru.

Реализованные проекты

Газовые генераторы PowerLink CG270-NG в контейнерах, введены в эксплуатацию

Две когенерационные электрогенераторные установки (мини-ТЭЦ) PowerLink CG270-NG, на двигателях MAN, в контейнерах, введены в эксплуатацию.
Постоянная мощность: 270 кВт
Тепловая мощность: 368 кВт

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.

Реализованные проекты

Две газопоршневые электростанции PowerLink по 250 кВт — в едином контейнере!

Специально для нашего Заказчика был изготовлен энергомодуль, состоящий из двух газопоршневых электростанций PowerLink GXE250-NG. Каждая газовая электростанция вырабатывает по 250 кВт. Общая электрическая мощность такой контейнерной электростанции составляет 500 кВт. Электростанции выполнены на базе оригинальных газопоршневых двигателей PowerLink GX13K-LE02G.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция (ГПГУ) PowerLink 200 кВт в кожухе, для майнинг-фермы.

PowerLink изготовил газопоршневую электрогенераторную установку в шумозащитном кожухе GXE200S-NG, специально для майнинг фермы. Установка работает на низком давлении (< 5 кПА).
До ввода в эксплуатацию ГПУ, майнинг ферма получала электричество 1 кВт по стоимости около 6 рублей без НДС. Сейчас наша электростанция снабжает ферму электричеством по 1,5 — 2 рубля с НДС за 1 кВт. Это существенная экономия для майнинг отелей и добытчиков криптовалют.

Реализованные проекты

Газопоршневая когенерационная электрогенераторная установка (CHP) PowerLink 400 кВт, двигатель MAN, в блок-контейнере

PowerLink изготовил газопоршневую мини-ТЭЦ CG400-NG. Данная установка имеет два контура отбора тепла с выхлопных газов и с рубашки охлаждения двигателя, т.е. помимо выработки электроэнергии, также вырабатывается тепловая энергия, которую можно использовать для собственных нужд на отопление, горячую воду и т.д.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция (ГПУ) PowerLink 200 кВт для коммунального предприятия

Изготовлена и отгружена газопоршневая электростанция PowerLink GXE200-NG, постоянной электрической мощностью 200 кВт, предназначена для электроснабжения потребителей трехфазным переменным электрическим током напряжением 400 В, частотой 50 Гц. ГПУ отгружена в г. Волгоград. Электростанция изготовлена для работы на давлении газа менее 5 кПА (низкое), топливо — магистральный природный газ.

Реализованные проекты

Когенерационные электрогенераторные установки PowerLink 400, 250 и 200 кВт, двигатели MAN, в кожухах, для тепловых сетей

Завод PowerLink изготовил под проект три когенерационные газопоршневые установки, электрической мощностью 200, 250 и 400 кВт в шумопогодозащитных кожухах. Для установок были подготовлены специальные помещения. Каждая установка вырабатывает не только электричество, но и тепло. Тепло снимается по контуру антифриза и с уходящих выхлопных газов двигателя.

Источник

Газопоршневая электростанция – как её построить без проблем, «под ключ», и за адекватные деньги? Обязательная вводная информация покупателям – гид

Газопоршневая электростанция базируется на одном или нескольких двигателях внутреннего сгорания, механически соединенных валами с генераторами переменного тока. Один газовый двигатель используется для электростанции в контейнерном исполнении или для резервного энергоблока. Несколько силовых агрегатов используются уже в специально построенном здании. Возможно объединение нескольких контейнерных станций в единый энергокомплекс.

Газопоршневая электростанция позволяет в автономном, «островном» режиме получать электроэнергию и тепло, а в некоторых исполнениях и холод. Сокращенное название газопоршневых электростанций, которое часто встречается — это: газопоршневые установки (ГПУ) и газопоршневые электростанции (ГПЭС).

В печати, либо в интернете, автономные газопоршневые электростанции могут называться мини-ТЭЦ, но правильнее звучать будет аббревиатура, то есть сокращение, мини-ТЭС, то есть Тепловая ЭлектроСтанция. Основным видом топлива является природный газ.

Простейшая газопоршневая электростанция — установка небольшой мощности, ориентировочно от 10 до 100 кВт, имеет один двигатель внутреннего сгорания. Обычно такие маломощные установки используются в качестве основного элемента систем резервного энергоснабжения. Запускаются они при исчезновении электроэнергии в сети, через АВР – автоматический ввод резерва.

В более мощных газопоршневых электростанциях (до 50 МВт), о которых, собственно, пойдёт речь, рассчитанных на постоянную работу, как правило, используется несколько силовых агрегатов, позволяющих гибко реагировать на изменяющиеся электрические нагрузки, с одновременной экономией расхода газового топлива. Несколько газопоршневых установок в структуре единого энергокомплекса, с учётом более равномерного распределения нагрузки в значительной степени позволяет продлевать и моторесурс газовых двигателей. Топливом для двигателя является природный газ, биогаз, свалочный или например попутный нефтяной газ (ПНГ).

Краткое описание этих видов топлива, применительно к использованию на газопоршневых электростанции будет ниже.

Функционирование газопоршневой электростанции в режиме ТЭС – ТЭЦ, в котором вырабатывается одновременно два вида энергии – электричество и тепло – называется когенерацией.

Газопоршневая электростанция, при необходимости, позволяет также получать из тепловой энергии ценный дополнительный ресурс – холод. Такая технология называется тригенерацией (требуется дополнительная поставка абсорбционно-холодильных машин — АБХМ).

Устройство газопоршневой электростанции на примере современных изделий от немецкой компании MWM

Как было написано выше, основным, базовым узлом газопоршневой электростанции является первоклассный, высокотехнологичный газовый двигатель MWM, установленный на одной раме с генератором переменного тока и соединенный с ним через крутильно-упругую муфту. В свою очередь, рама закреплена на фундаменте, с использованием эластичных элементов — антивибрационных опор.

Установка оснащается электронными и механическим управляющим оборудованием (система TEM – MWM), необходимым для функционирования всего энергокомплекса. Съем и сбор аналоговой информации, необходимой для цифровой системы управления, осуществляется через датчики давления, температуры, импульсов, детонации, частоты вращения и др.

В процессе конструирования газопоршневых установок MWM инженерами преследуется цель получить наивысшее значение электрического КПД, с одновременным сохранением надежности работы и длительности эксплуатации оборудования в целом.

Так выглядят газопоршневые установки MWM:

Газопоршневые установки в комплектации, согласно требованиям заказчика, устанавливаются внутри специального всепогодного контейнера, в конструкции которого предусмотрены элементы звукоизоляции и вентиляции, либо монтируются в открытом виде, на раме с генератором и фундаменте стационарно, в быстровозводимом здании.

Для обеспечения должных условий эксплуатации ГПУ, а также требований нормативно-технической документации, электростанция оснащается необходимыми системами и вспомогательным оборудованием.

Основные системы и элементы инженерного обеспечения и безопасности:

• система топливного снабжения;
• система подачи и хранения моторного масла;
• система вентиляции;
• тепловые модули — теплообменники;
• система управляющей автоматики;
• система удаленного управления и контроля основных параметров;
• система охранно-пожарной сигнализации и пожаротушения;
• система звукоизоляции
• система сбора и архивации параметров.

Принцип работы газопоршневой электростанции

Природный газ (метан) поступает в газопоршневой двигатель внутреннего сгорания. В процессе горения топлива образуется механическая энергия, которая передается через вал на генератор и где преобразуется в электрическую энергию заданных параметров.

Произведённая электроэнергия посредством силовых линий направляется на распредустройство, с последующей передачей по силовому кабелю до приёмного узла электросети предприятия-потребителя.

В процессе функционирования газопоршневой установки образуется значительное количество тепловой энергии.

Источниками тепловой энергии являются:

• система охлаждения двигателя,
• выхлопные газы,
• система смазки.

Тепловая энергия отбирается посредством теплообменников и котлов системы утилизации тепла. Собранная таким образом энергия, посредством теплоносителя, направляется по теплотрассе в сеть потребителя. При неполной востребованности полученного таким образом сателлитного тепла от электростанции, производится его утилизация, посредством сухих градирен.

В техническом задании заказчик указывает точки подключения к системе энергообеспечения своего предприятия. Места расположения узлов подключений определяются в процессе выполнения проектирования тепловой электростанции.

Режимы работы электростанции

Согласно условиям проектирования, газопоршневая электростанция может функционировать в трёх режимах относительно внешних сетей:

Автономный режим — внешние сети не используются, электроснабжение осуществляется от газопоршневой электростанции в «островном» режиме. Основной функцией газопоршневой электростанции в автономном режиме является поддержка постоянного уровня напряжения независимо от текущей нагрузки. Выходное напряжение в автономном режиме — главный параметр, который поддерживается автоматикой генерирующего оборудования. В данном варианте энергоснабжения необходима резервная установка, например силовые агрегаты работающие на альтернативном топливе – дизельном. Мощность этих резервных агрегатов расчитывается проектом. Соответственно, должны быть оборудованы резервуары хранения вспомогательного вида топлива, опять-таки в расчётных объемах, но как правило, на серьезных объектах дизельный агрегат или агрегаты должны удерживать систему автономного энергоснабжения в рабочем состоянии в течение трёх суток.

Основное топливо – природный газ – метан, но есть варианты

Наиболее распространенным и эффективным видом топлива для газопоршневой электростанции является природный газ. В Российской Федерации природный газ наиболее доступен. В своей основе – это метан CH4 – простейший углеводород. Другие возможные виды газообразного топлива для ГПЭС:

• биогаз,
• свалочный газ мусорных полигонов,
• попутный нефтяной газ,
• коксовый газ,
• сжиженный газ.

Биогаз, получаемый путём анаэробного брожения органических веществ, например силоса или органического мусора, в метатенках — это тот же самый метан, но с примесями оксида углерода, водорода и азота. Биогаз добывают и на свалках, где органические отходы отделяются при поступлении мусора на полигон утилизации бытовых и коммунальных отходов. Возможно получение биогаза на очистных сооружениях. Свалочный газ – опять же, в своей основе – метан, образующийся в массивах мусора на полигонах ТКО – ТБО, и собирают его через специальные забуренные или заложенные изначально скважины-шахты.

Попутный газ (ПНГ) может добываться вместе с нефтью, так как он растворён в ней или его можно получить в процессе переработки нефти на НПЗ. Попутный нефтяной газ имеет достаточно разнящиеся составы, но основным газом в нём опять же, как правило, является метан, часто вместе с пропаном и бутаном. При использовании альтернативных видов газообразного топлива необходим предварительный анализ газа, проверка состава и параметров газа на соответствие требованиям завода-изготовителя.

Далеко не все марки газопоршневых установок могут корректно и надежно работать без детонации, перегрева и сбоев на описанных выше видах газа. Установки компании MWM имеют специальную серию газовых силовых агрегатов серии TCG, предназначенных для работы на альтернативных видах газа. Буква G в названии серии двигателей MWM означает, что агрегат сконструирован и рассчитан для работы именно на газовом топливе. В газопоршневых установках MWM этой серии осуществляется регулировка зажигания и подачи топлива отдельно в каждом цилиндре, дабы избежать эффекта детонации и перегрева двигателя, с учётом изменяющегося в процессе работы состава газа.

Тем не менее, даже столь совершенным газопоршневые установкам, как MWM необходима станция подготовки, где например, из биогаза будут удаляться оксид углерода, азот, водород. Также требуется сушка газа, с целью повышения калорийности топлива и очистка его от механических примесей. Технический холдинг «Электросистемы» имеет отличные реализованные проекты в России с электростанциями работающими на биогазе. Являясь официальным дилером немецкой компании MWM холдинг «Электросистемы» использует в качестве основных агрегатов в газопоршневых электростанциях надёжные немецкие двигатели MWM.

Метановое число — индекс детонационной устойчивости газа

Основным критерием для газового топлива, используемоего в газовых двигателях электростанций MWM, является детонационная стабильность: газовая смесь не должна произвольно воспламеняться до момента зажигания, а после зажигания не должна происходить бесконтрольная детонация смеси за счет самовоспламенения. Этот вопрос не актуален для стандартного природного газа.Выше уже говорилось о том, что это, по сути, чистый метан. Вопрос по детонации возникает в большей степени касательно других видов газа, таких как биогаз, свалочный газ мусорных полигонов или например коксовый газ.

Эта задача, как правило, решаема. Для определения детонационных качеств газа используется метановое число. Метановое число показывает, в какой степени детонационная стойкость исследуемого горючего газа в двигателе соответствует детонационной стойкости эквивалентной смеси метана и водорода. Техническая деталь: система автоматического управления TEM непрерывно подбирает оптимальный режим работы газового двигателя MWM в зависимости от значения метанового числа. Это позволяет избежать детонацию и перегрев, что значительно повышает моторесурс силовых агрегатов. Благодаря этой функции экономится газовое топливо и постоянно поддерживается низкий уровень вредных эмиссий в атмосферу.

Для обеспечения детонационной безопасности применяемых газов необходимо придерживаться метанового числа, указанного официальным дилером MWM, например компанией «Электросистемы». Специалисты всегда оперативно помогут разобраться с составом вашего газа и с его метановый числом. Метановое число горючего газа можно определить с помощью газоанализаторов. Получить квалифицированную консультацию можно по многоканальному телефону: +7 (495) 649-81-79

СУТ – система утилизации тепла газопоршневой ТЭС

Процесс получения тепловой энергии на электростанции называется когенерацией.

Виды размещения газопоршневых электростанций

1. Контейнерное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливается внутри специального контейнера (один двигатель). Согласно техническому заданию может быть установлено различное число контейнеров с ГПУ, объединённых между собою в единый энергокомплекс — ГПЭС
2. Стационарное исполнение — ГПУ со всем вспомогательным оборудованием и системами устанавливаются на отдельных фундаментах в быстровозводимом здании (несколько двигателей).

Внешний вид стационарной электростанции, построенной «под ключ» техническим холдингом «Электросистемы», Санкт-Петербург:

Во сколько же обойдётся один киловатт электроэнергии на собственной газопоршневой электростанции?

3 кВт тепловой энергии.

70 копеек в Московской области (2020 год). В различных регионах РФ эта цена зачастую ещё выше.

15 гигакалорий. 1 гигакалория равна 1163 кВт.

Как осуществляется строительство газопоршневых электростанций «под ключ» – стадии работ

Этапы строительства газопоршневой электростанции

Как уже упоминалось выше, для снижения рисков разного рода и соблюдения сроков выполнения работ, идеально доверить строительство газопоршневой электростанции одной, но известной на рынке инжиниринговой компании, без привлечения сторонних подрядчиков.

Этапы выполнения работ по строительству газопоршневой электростанции «под ключ»:

• согласование,
• проектирование,
• производство и комплектация,
• монтаж и строительство, пуско-наладочные работы,
• сервисное обслуживание и поставка расходных материалов.

Проектирование

• рабочий проект электростанции.
• технический проект ГПЭС,
• техническое задание на проектирование,

Поставка оборудования

Комплектность оборудования ГПЭС MWM приводится в соответствие с техническим заданием заказчика и подготовленным по нему проектом.

Источник

Что представляет собой газопоршневая установка

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.

Источник