УДК 621.436.038.6

В.И. БРЕЖНЕВ, аспирант

«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

ИНТЕГРАЦИЯ ГАЗОПОРШНЕВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ДЛЯ ТРИГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГОЕМКОГО ПРОИЗВОДСТВА

INTEGRATION OF GAS PISTON DIESEL FOR TRIGENERATION ENERGY-INTENSIVE INDUSTRIES

Выделены элементы работы газопоршневых дизелей для энергоемкого производства

Highlighted elements of the piston diesel engines for energy-intensive production

Ключевые слова: двигатель, нагрузка, управление.

Key words: engine, load, control.

Газопоршневой двигатель с его внушительными размерами, который служит для выработки электроэнергии в диапазоне от 4 до 20 МВт. На электростанции двигатели, сгруппированы в блок двигателей называемые генераторные установки для обеспечения модульных генерирующих мощностей в стандартных размерах. Генераторные установки связаны с валом, который соединен с электрогенератором. Газопоршневой двигатель является высокоэффективным с КПД простого цикла от 46 до 49%. 

Современные тепловые двигатели управляются с помощью сложных компьютеризированных систем контроля. Система управления непрерывно контролирует параметры двигателя, такие как нагрузка, скорость, температура цилиндра отработавших газов и давление в цилиндре. Это позволяет системе постоянно регулировать значение лямбда и опережение зажигания оптимальным для каждый отдельного цилиндра на каждом цикле. Система управления регулирует давление воздуха и расход газа в цилиндре, так что значение лямбда хранится на желаемом уровне[2,3,4].

Управление двигателем включает в себя: пуск / стоп, включая обработку блока старта, снижения нагрузки, LT / HT-термостат, перепускной клапан и контроль байпаса. Скорость и нагрузка контроль через электронный контроллер с различными режимами работы. Контроль зажигания и контроль технологии впрыска топлива.

Безопасность двигателя: (сигнализация, остановы, аварийные остановы, сброс нагрузки), включая полностью аппаратную безопасность для двигателя при превышении скорости, давления смазочного масла, температуры охлаждающей воды и внешние остановы[5].

Мониторинг двигателя: температура, давления, скорость, крутильные колебания и расчет нагрузки.

Главная задача двигателя регулирование скорости - контролировать потребность в топливе двигателя таким образом, что частота вращения двигателя держится ближе к определенной уставки скорости.
Кроме того, различные распределения нагрузки нужны для того чтобы контролировать нагрузки на двигатель при запуске параллельно с
другими двигателями, к общей нагрузке.

Двигатели, работающие режиме спада нагрузки не могут сами по себе поддержание фиксированную частоту. Эта задача должна быть обработана вспомогательной системой, например управления питанием системы. Кроме того, мониторинг и контроль распределения нагрузки между двигателями осуществляют вспомогательные системы в master-slave.
Автоматическое деление нагрузки между двумя или более двигателями при поддержание фиксированной скорости. В этом случае контроль оборотов двигателя и нагрузка двигателя контролируется локально на каждый двигатель в master-master. При распределения нагрузки, каждый из двигателей подключен к общей нагрузке сравнивает свою нагрузку на двигатель к нагрузки системы, а затем его скорость смещения уставки. Если нагрузки на двигатель выше, чем системы нагрузки, уставка скорости локально снизилась и наоборот. Это можно рассматривать как каскадный контроллер, в котором первый контроллер это загрузка контроллера для расчета уставки скорости, а второй скорость контроллера для расчета расхода топливо[.

Обмен данными между генераторными установками осуществляется по цифровому каналу связи LAN, что обеспечивает надежность и более высокие эксплуатационные показатели, а контрольно-измерительные приборы находящиеся непосредственно на самой генераторной установке соединены непосредственно с CAN шиной. Одной из важных функций системы управления является непрерывный контроль состояния. При появлении отказов во время работы двигателя панель формирует сигнализацию и по локальной сети и передает непосредственно в SCADA-систему находящуюся на посту.

Помимо электрической энергии получаемой с генераторной установки можно вырабатывать тепловую энергию получаемую из контуров охлаждения рубашки, масла и выхлопных газов. Далее эти контуры связаны с теплообменниками и соответственно с них снимается тепло.

С подключением теплового пункта холодильной установки получаем для соответствующих нужд холод, например для кондиционирования воздуха или неиспользованную энергию можно эффективно утилизировать, который получаем за счет абсорбции горячей воды. С использованием тригенерационных установок получаем выгоду от эффективного распределения тепла.

Список литературы

1. Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Ресурсы сетевых компаний для энергомашиностроения. materialy IX mezinarodní vědecko - prakticko konference «Dny vědy – 2013». - Díl 35. Technické vědy: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 96 stran., С. 38-43.

2. Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Серверно-сетевые технологии в энергомашиностроении. Сборник докладов Materiały IX Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Nauka: teoria i praktyka - 2013» Volume 10. Matematyka. Fizyka. Nowoczesne informacyjne technologie. Budownictwo i architektura. Techniczne nauki. Fizyczna kultura i sport.: Przemyśl. Nauka I studia - 112 str., С. 61-65.

3. Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Интегрированное сетевое управление в энергосистемах. Журнал научное обозрение – М.: ЗАО «Алкор»,2013 №9. С. 392-397.

4. Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Интеграция сетевых процессов в энергомашиностроении. materiały IX Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Naukowa przestrzeń Europy - 2013» Volume 34. Techniczne nauki.: Przemyśl. Nauka i studia - 88 str ., С. 68-78.

5. Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Многоцелевая защита ресурсов для многоцелевого проектирования. materiály IX mezinárodní vědecko - praktická conference «Efektivní nástroje moderních věd – 2013». - Díl 42. Technické vědy: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 96 stran., С. 79-81.

6. Глинков Г.М., Маковский В.А. АСУ ТП в черной металлурги. Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М: «Металлургия», 1999, 310 с.

7. Лапшин И. В. Автоматизация технологических процессов дуговой сталеплавильной печи. - М.: ООО «Квадратум», 2002. — 157 с.