Принцип работы газопоршневой электростанции

Принцип работы газопоршневой электростанции

При возведении объектов промышленной и жилищной инфраструктуры, в качестве резервных или альтернативных источников генерации электроэнергии, широкое распространение получили газопоршневые электростанции (ГПЭС).

Это обусловлено рядом преимуществ данного типа оборудования:

• высоким уровнем КПД;
• возможностью использования тепловой энергии вырабатываемой установкой;
• высокой надёжностью оборудования;
• конструктивной простой по сравнению с газотурбинными установками;
• широкой вариативностью комплектации при производстве и монтаже;
• возможностью эксплуатации в удалённых районах крайнего севера;
• экологичностью;
• мобильностью;
• быстрой окупаемостью.

Принимая решение о приобретении газопоршневой электростанции, эксплуатирующая организация решает проблему электроснабжения, отопления и кондиционирования объекта.

Как работает ГПЭС?

В основе принципа работы газопоршневой электростанции лежит преобразование энергии сгораемого газа, сначала в механическую, а затем в электрическую и тепловую.

Топливо, сгорая в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), приводя в движение коленвал, вращает ротор генератора, который вырабатывает электричество, при этом, к коленвалу ДВС может быть подключён вал компрессора холодильной машины, обеспечивая функционирование кондиционера, в летний период.

Стабильность работы установки обеспечивается следующими основными системами:

• управления подачей газовоздушной смеси и удаления продуктов сгорания;
• охлаждения ДВС;
• смазки;
• вентиляции;
• теплообмена, как элемента энергогенерации;
• генерации и коммутации вырабатываемой электроэнергии;
• запуска, автоматики и защиты;
• пожаротушения.

Благодаря высокой системной интеграции, установка может длительное время работать в автономном режиме, без вмешательства человека.

На крупных инфраструктурных объектах, ГПЭС монтируется, как элемент централизованного энергообеспечения, при этом оборудование управляется из центральной диспетчерской энергопоставляющей компании.

Применяемый газ

В ГПЭС применяется практически любой вид газа, как добываемый в природных месторождениях, так и сопутствующий, при добыче нефти или угля, а также при производстве биотоплива или выделяемый в других химико-технологических процессах. Перед подачей в цилиндр ДВС, газ смешивают с предварительно очищенным воздухом, уровень запылённости которого не должен превышать 0,002 г/м3. Пропорция газ-воздух в смеси, зависит от применяемого газа. Такая универсальность позволяет использовать установки, как в локальных целях – для энергоснабжения отдельных производств, так и в качестве оборудования для производства энергии для жилых массивов городов или вахтовых посёлков.

Эффективность газопоршневых электростанций

ГПЭС дифференцируются на три вида:

• предназначенные только для генерации электроэнергии;
• для генерации электроэнергии и использующие тепловую энергию – когенерация;
• как для производства электроэнергии, так для теплоснабжения и кондиционирования – тригенерация.

Каждый вид используемой энергии повышает КПД оборудования:

• электроэнергия – 45%;
• пар – 18%;
• горячая вода – 17%;
• кондиционирование – 11%.

Таким образом, может быть использовано до 91% вырабатываемой энергии.

При проектировании автономного или резервного энергоузла, необходимо учитывать потенциальную необходимость приобретения более сложного и дорогостоящего оборудования, при наличии альтернатив.

Основные технические характеристики

Не зависимо от принципа работы газопоршневой электростанции, подбирая оборудование, необходимо соотносить технические показатели потребителей энергии с характеристиками генерирующей установки, среди которых:

• номинальная мощность, кВт;
• генерируемое напряжение, В;
• частота генерируемого электрического тока, Гц;
• фазность и тип тока – постоянный/переменный;
• частота вращения вала ДВС, об/мин;
• расход топлива м³(кг)/ч;
• габаритные размеры и вес установки.

Монтаж ГПЭС

Монтаж энергоустановки может быть выполнен как внутри капитального здания – цеха промышленного предприятия или жилого комплекса, так и в отдельно стоящем, быстровозводимом модуле.

Модульный монтаж считается более рациональным, т.к. выполнение работ не связано с организацией и сроками строительства основного объекта, а в процессе эксплуатации, удобнее осуществлять сервисное обслуживание и модернизацию оборудования.

 Монтаж внутри капитального здания целесообразен с точки зрения экономии на возведении отдельно стоящего модуля и прокладке дополнительных трубопроводов.

В любом случае решение о размещении и способе монтажа должно приниматься на этапе проектирования или реконструкции объекта.