Состав оборудования мини-ТЭС

Основными элементами когенерационных систем мини-ТЭС являются:

— блок генерации электроэнергии в составе теплового двигателя, электрогенератора и щита автоматического управления и контроля.

В качестве двигателя может использоваться газопоршневой ДВС, газодизельный ДВС, дизель, газовая турбина.

— блок утилизации теплоты в составе котла-утилизатора, утилизационного жидкостного теплообменника, гидравлической и газовой системы трубопроводов с арматурой, электроприводами, датчиками и предохранительными устройствами, системы автоматического управления и контроля.

Блоки генерации электроэнергии и утилизации теплоты монтируются на своих фундаментных рамах и поставляются, как правило, в виде, подготовленном к монтажу на рабочем месте.

Элементы мини-ТЭС могут монтироваться в капитальных зданиях без специальных фундаментов под оборудование, в легких легкосборных конструкциях на основе теплоизолированных плит, в контейнерах стандартного исполнения, либо специально спроектированных и т. п. Высокая степень готовности поступающих на монтаж элементов позволяет возводить мини-ТЭС в очень сжатые сроки — до 2−3 месяцев.

Главным, самым дорогим, самым ответственным и самым капризным является блок генерации электроэнергии, а в нем — двигатель.

Стоимость двигателя составляет до половины стоимости всей ТЭС.

Поскольку одно из главных требований к мини-ТЭС это компактность, то в качестве двигателей, в подавляющем большинстве, используются быстроходные ДВС со средней скоростью поршня 8−11 м/с и частотой вращения вала 1000−1500 об/мин.

Отечественная промышленность производит ограниченный ряд двигателей этого класса, особенно предназначенных для работы на газовом топливе.

Тем не менее, с учетом Российских предприятий, изготавливающих двигатели по лицензии ведущих зарубежных фирм, типоразмерный ряд, представленный нашими заводами в значительной мере удовлетворяет требованиям заказчиков.

Среди ведущих отечественных производителей ОАО «РУМО», г. Н. Новгород. Продукция: генераторные установки с двигателями Г 68Д, Г 98Д, Г 68 М, Г 98 М, (6ЧН 36/45), 8 Г 22Г 1 (8ЧН 22/28), 6ЧН 32/40.

ОАО «Коломенский завод», г. Коломна. Продукция: генераторные установки и двигатели 4ЧН 26/26, 8ЧН 26/26, 12ЧН 26/26, дизели и газодизели в широком ряде модификаций.

ОАО «Пензадизельмаш» г. Пенза. Продукция: дизель 1-ПД 4А.

ОАО «Брянский машиностроительный завод» г. Брянск. Продукция: массогабаритные дизели 6ДКРН 26/98. 8ДКРН 26/98. 8−6 ДКРН 35/105, 8−6 ДКРН 42/136, 8−6 ДКРН 60−160, 12 ДКРН 60/160.

ОАО «Волжский дизель имени Маминых» г. Балаково, генераторы на базе газового двигателя 6ЧН 21.

ОАО «Барнаултрансмаш» г. Барнаул. Продукция: генераторы с газовыми двигателями 6Н 15/18, 12 Н 15/18, 12ЧН 15/18.

ОАО «Ярославский моторный завод». Продукция: дизельные и газовые двигатели ЯМЗ-236 (6ЧН 13/14), ЯМЗ-238 (8ЧН 13/14), ЯМЗ-754, ЯМЗ-240 (12ЧН 13/14), ЯМЗ-8401.10/850.10 (12ЧН 14/14).

ОАО «Звезда-Энергетика» г. Санкт Петербург. Продукция: газопоршневые генераторы с двигателями 6 ГЧН 15,9/15,9, 16 ГЧН 15,9/15,9, 16 ГЧН 18/20 и другие.

Более подробно с этим вопросом можно ознакомиться в отчете «Энергетические газотурбинные установки и энергетические установки на базе газопоршневых и дизельных двухтопливных двигателей» М.: Некоммерческое партнерство «Российское теплоснабжение» 2004, С 104.

Зарубежные производители предлагают очень широкую гамму быстроходных двигателей.

В первую очередь это Caterpillar, Cummins, Perkins, Jenbacher, Ford, Deutz, MTU, Wartsila, Volvo, Waukesha и др. Эти и другие фирмы формируют ряд двигателей на мощности от десятков кВт до десятков мВт. Конструктивное качество и качество сборки у представленных машин стабильно высокое.

При наличии широкого ряда отечественных и зарубежных двигателей встает естественный вопрос выбора. Какой является лучшим?

При такой постановке однозначного ответа нет. Всегда нужно учитывать, какая характеристика нас интересует в первую очередь, или какой суммирующий параметр оптимизации мы хотим использовать.

Так одним из главных эксплуатационных показателей является удельный расход топлива и масла.

По расходу топлива отечественные машины если и уступают зарубежным, то незначительно. Новые газовые двигатели Г 98 М, 8 Г 22Г 1 ОАО «РУМО» практически сравнялись с лучшими зарубежными. По расходу масла отечественные машины уступают иностранным. Но поскольку наши двигатели используют недорогие отечественные масла (М 10 Г 2, М 10 Г 2С, М 14 В 2С, М 14 В 2С, М 14 Г 2, и др.), эксплуатационные расходы, связанные с заменой масел различаются не сильно.

Очень важная характеристика — ресурс двигателя.

Заметим, что здесь нет единой базы оценки. Ресурс, каких элементов? Отечественные производители чаще под ремонтом подразумевают восстановление функциональных возможностей работающих деталей и узлов. Для зарубежных ремонт — это замена сборочных единиц целиком. В связи с этим, заявляемые инофирмами ресурсы в 200 000, 300 000 и, ресурсы до капитального ремонта отечественных машин — 60 000, 80 000 часов величины одного порядка. Так дизельные и газовые двигатели ОАО «РУМО» работают на генераторную нагрузку при обеспечении штатных графиков ТО и ремонтов по 30−40 лет и это тоже не предел.

Массогабаритные характеристики практически всех быстроходных зарубежных двигателей лучше, чем у отечественных. Однако это объясняется тем, что большинство отечественных машин имеют пониженную быстроходность. Так, двигатели «Коломенского завода» имеют среднюю скорость поршня 8,7 м/с, двигатели Г 98 ОАО «РУМО» — 7,5 м/с. Само по себе это не плохо — понижается механическая и тепловая напряженность, снижаются скорости износов, вибрация, обеспечиваются повышенные запасы прочности. В целом повышается устойчивость двигателя к нарушениям режимов эксплуатации, что для Российских условий не лишнее.

Важной характеристикой генераторной установки является возможность приема скачка нагрузки. Следует отметить, что газовые двигатели принимают нагрузку вообще хуже, чем дизельные. Эксплуатирующие механики воспринимают это как капризность газопоршневых машин.

Зарубежные высоконапряженные машины допускают скачки мощности не более 10%, менее напряженные Российские — до 20%.

Большое значение для эффективной эксплуатации генераторной установки имеет организация технического обслуживания и ремонтов. Разные производители и поставщики предлагают разнообразные условия и сроки исполнения этих процедур. В целом, чем мощнее производитель, тем эффективнее работа с ним. Однако, по данным специалистов, прошедших длительный путь этих отношений, заявляемые 48-часовые, или подобные сроки замены вышедших из строя деталей или узлов специалистами обслуживающих фирм не соблюдаются.

Реальные сроки восстановления работоспособности зарубежных и отечественных машин при серьезных отказах — 10 и более суток. Это необходимо учитывать при формировании резервных мощностей и схем ТЭС.

Существуют и другие важные параметры, которые необходимо тщательно оценивать на ранних этапах подготовки проекта ТЭС. Как правило, это кропотливый процесс, в котором участвуют представители всех заинтересованных сторон.

С подобных позиций можно рассматривать другие элементы электрогенерирующих установок — генераторы, силовые элементы, автоматику, защиту и др. Однако практика эксплуатации показывает, что проблем с ними значительно меньше. Предлагаемые производителями отработанные технические решения в большинстве случаев удовлетворяют заказчиков.