Газопоршневые установки – гпэс – гпу. Газопоршневая установка: описание, принцип работы и особенности установки

Газопоршневые портативные электростанции стали отличным аналогом агрегатов, работающих на дизельном топливе и бензине. Насколько выгодно использование таких источников электроэнергии, как оборудовать ими свой дом и какие нюансы нужно учитывать при их использовании, расскажет эта статья.

Рост цен на электроэнергию порождает новые предложения на рынке Новое слово в этой сфере - тепловые электростанции, работающие от природного газа. За последние 15 лет производство установок такого рода выросло почти вдвое, а сама технология локальной выработки электроэнергии стала настолько совершенной, что себестоимость одного киловатта выработанного электричества выходит дешевле, чем при потреблении его от городских сетей. Подробнее о преимуществах газовых электростанций:

1. Универсальность размещения. Газовые электростанции не требуют специальных геологических или климатических условий для установки. Благодаря относительно небольшим размерам и весу, для монтажа автономной станции требуется лишь подготовленное бетонное основание. Отсутствие большого запаса воды для них также не критично.
2. Долговечность. Разные производители гарантируют разный срок эксплуатации. В общем случае станции работают без капитального ремонта от 30 лет, а с заменой ряда исполнительных узлов - до 100 лет.
3. Полностью автоматический режим работы. Встроенный блок электронного управления, который имеет место почти во всех установках, автоматически регулирует подачу топлива и контролирует исправность агрегата в реальном времени. Роль обслуживающего персонала сводится к проведению оперативных переключений, наблюдению и контролю параметров.
4. Широкий диапазон мощности. Газовые мини-электростанции могут обеспечить электричеством как энергоемкие предприятия, так и небольшой загородный дом. В зависимости от исполнения они гарантируют производство электричества в объеме от 5 кВт до нескольких мегаватт.
5. Возможность использования в качестве резервного источника. Практически любую электростанцию можно укомплектовать блоком АВР и автоматического запуска. Многие производители выпускают штатные модули для модернизации ранее установленных генераторов.
6. Низкая цена произведенного электричества. В стоимость электроэнергии, потребляемой от городских сетей, закладываются затраты на ее транспортировку по ЛЭП и на обслуживание подстанций. Гораздо дешевле транспортировать газовый энергоноситель, поэтому стоимость выработанной газовыми электростанциями электроэнергии составляет менее двух рублей за киловатт.
7. Свобода в выборе топлива. Электростанции работают от любого типа газообразного топлива, в том числе и от биогаза. Это актуально для животноводческих хозяйств: объединение метанового реактора, обогатительной установки и электростанции в один энергетический комплекс сделает производство независящим от поставок энергии.

Принцип действия газовых электростанций

По принципу устройства электростанции разделяют на два типа: газотурбинные и газопоршневые. Последние имеют более простую конструкцию, в процессе эксплуатации не нуждаются в дорогостоящем обслуживании и являются наиболее экономичным вариантом газовой установки. При этом они почти не имеют ограничения в максимальной мощности. Газотурбинные электростанции более технологичны и сложны по своей конструкции, но менее экономичны: их применение оправдывает себя только в масштабах промышленного производства. Главное их достоинство - высокая износостойкость узлов и полная неприхотливость к виду топлива: в отдельных случаях может быть использована даже угольная пыль, но требуется специальный модуль подготовки топливной смеси.

Газотурбинные электростанции (ГТЭ)

Основа ГТЭ - газовая турбина, устроенная по принципу реактивного самолетного двигателя. Она представляет собой цилиндрическую камеру сгорания, в которой размещено основное рабочее колесо газовой турбины. В камеру поступают воздух и пары топлива под высоким давлением, где они воспламеняются. В процессе сжигания топлива образуется поток раскаленных газов, который заставляет турбину вращаться. Она в свою очередь передает вращение на компрессор и генератор, обеспечивая таким образом выработку электроэнергии.

Характерно, что турбинные электростанции производят тепловой энергии почти вдвое больше, чем электрической. Поэтому их часто используют как составляющую ТЭЦ путем установки в вытяжной системе котла-утилизатора, обеспечивая таким образом не только выработку электроэнергии, но и теплоснабжение в большом объеме и по минимальной стоимости.

Газопоршневые электростанции (ГПЭ)

В газопоршневых электростанциях источником кинетической энергии является машинный блок, работающий по принципу двигателя внутреннего сгорания. Подача топлива осуществляется инжектором и контролируется электронным блоком управления, за счет чего поршневые электростанции имеют достаточно высокий КПД. Существенным минусом газопоршневой системы является высокий уровень шума и вибрации при работе из-за наличия большого числа подвижных частей. Преимуществом этих двигателей можно назвать высокую адаптивность к различным режимам и уровням нагрузки, чего невозможно достичь в газотурбинных установках, работающих практически на постоянной мощности.

Преимущество использования газопоршневых электростанций в индивидуальном хозяйстве

Автономные газогенераторы вызывают большой интерес и у индивидуальных предпринимателей, и у жителей частных секторов, коттеджей и небольших агломераций. На практике газовые электростанции полностью оправдывают свое применение, а их окупаемость достижима во вполне обозримые сроки. Единственным минусом можно назвать необходимость серьезных капиталовложений, кроме того, существуют следующие нюансы:

1. Преимущественно используются газопоршневые установки.
2. Срок окупаемости тем ниже, чем выше действительная мощность станции.
3. Для установки требуется отдельный земельный участок.
4. В случае коллективного пользования необходима развитая инфраструктура.
5. Работа установок невозможна без квалифицированного обслуживания.

Автономные газовые электростанции и ТЭЦ можно разделить на три группы.

Газогенераторы малой мощности

Внешне схожи с бензиновыми, имеют похожий принцип действия и наибольшую стоимость генерируемого электричества. Могут иметь защиту в виде всепогодного кожуха или требуют специального помещения. Не используются в качестве основного источника электроэнергии за очень редкими исключениями. На выборе таких генераторов останавливаются частные домовладения и производственные мастерские, нуждающиеся в резервном источнике электроэнергии и имеющие подвод на объект природного газа. Рассчитаны на баллонное топливо, но эта возможность редко используется. В отличие от более мощных установок имеют существенное ограничение на непрерывную работу (от 6 до 10 часов). Также имеют недостаток в низком качестве генерируемой электроэнергии.

Основные характеристики:

1. Тип двигателя: Одноцилиндровый четырехтактный карбюраторный с принудительным охлаждением.
2. Тип генератора: обычно асинхронный одно- или трехфазный генератор с самовозбуждением.
3. Выдаваемая мощность: до 20 кВт.
4. Топливо: природный газ, пропан-бутан.
5. Управление: аналоговый блок управления, релейная защита, АВР в большинстве моделей.
6. Ввод в работу: менее одной минуты.
7. Стоимость: от $2000 до $10000.

Это единственный тип газовых генераторов, который можно без усилий перемещать. Его часто задействуют на тех объектах строительства, где отсутствует электроснабжение или во время выездных мероприятий. За мобильное применение приходится расплачиваться высокой ценой портативной электростанции, которая делает использование бензинового топлива в таком случае более рациональным.

Электростанции модульного типа средней мощности

Представляют собой машинные блоки больших размеров, могут быть в открытом исполнении или же ограничены защитным шумопоглощающим корпусом. Преимущественно используются в качестве основных или резервных источников электроэнергии для загородных жилищных кооперативов, офисных и небольших производственных и торговых центров, складов. Производительность таких электростанций довольно высока, а стоимость выработанной электроэнергии сопоставима с электричеством от городской сети.

Основные характеристики:

1. Тип двигателя: V-образный карбюраторный или инжекторный двигатель с 6–16 цилиндрами, верхним расположением клапанов и водяным охлаждением.
2. Тип генератора: асинхронный трехфазный бесколлекторный генератор с самовозбуждением.
3. Выдаваемая мощность: до 1 МВт.
4. Топливо: природный газ, биометан, пропан-бутан.
5. Управление: цифровой контроллер, комбинированная многоуровневая защита, АВР, самодиагностика. Работа полностью автоматизирована.
6. Выход на номинальную мощность: до одного часа.
7. Стоимость: от $10000 до $250000.

Газопоршневые агрегаты такого класса являются наиболее рациональным методом автономного обеспечения электроэнергией жилых массивов и энергоемких предприятий. Установленный лимит моточасов позволяет использовать их на постоянной основе, останавливая дважды в год на одни сутки для проведения технического обслуживания. Электростанции комплектуются отдельными блоками подготовки газообразного топлива и ЗРУ для первичной коммутации.

Это оборудование является полностью стационарным и при установке требует специально оборудованных площадок или зданий, оснащенных подготовленным бетонным основанием, компенсирующим вибрацию, топливными бункерами, системами газоудаления и вентиляции. Благодаря автоматическому регулированию подачи топлива, стоимость выработанной электроэнергии значительно ниже сетевой.

Энергетические комплексы и мини-ТЭЦ

Хотя газопоршневые электростанции включают возможность работы в режиме когенерации начиная от 100 кВт электрической мощности, наибольшей эффективности следует ожидать от энергетических комплексов, имеющих потенциал в несколько мегаватт. Данные установки представляют собой миниатюрные теплоэлектроцентрали, укомплектованные водогрейными или паровыми котлами, либо тепловыми насосами. Самые продвинутые энергетические комплексы, ориентированные на ресурсосберегащую работу, используют одновременно несколько уровней снятия тепла: котел-утилизатор, экономайзер и контур снятия тепла низкого потенциала.

Основные характеристики:

1. Тип двигателя: 12 и более цилиндров, с принудительным нагнетанием воздуха, двухуровневым охладительным контуром и тепловым утилизатором на выпускном коллекторе.
2. Тип генератора: Асинхронный трехфазный бесколлекторный генератор.
3. Выдаваемая мощность: свыше 1 МВт.
4. Топливо: природный газ, биотопливо, пропан-бутан, попутный нефтяной газ.
5. Управление: полностью автоматизированный оперативный пост.
6. Выход на полную мощность: за 4–5 часов.

Проектирование, изготовление и монтаж энергетических комплексов производятся индивидуально. Задачей каждого проекта является наибольшая гармонизация тепловых и электрических нагрузок объекта с производственной мощностью комплекса. Строительство электростанций осуществляется, как правило, под ключ. Основные потребители - жилые комплексы, энергоемкие предприятия, дата-центры и вахтовые поселки. Стоимость 1 кВт произведенной энергии - не более полутора рублей.

Когенерация в малых масштабах

Мини-ТЭЦ, работающие на газообразном топливе, начали появляться в России относительно недавно, но тем не менее продемонстрировали превосходную эффективность. На сегодняшний день на территории РФ действуют более 200 установок, большая часть которых размещена в отдаленных регионах. Основной аргумент для установки мини-ТЭЦ на объекте - требование полной автономности или невозможность подключения к магистральным линиям энергообеспечения. В этом случае вопрос об экономической целесообразности выводится на второй план.

Преимущество мини-ТЭЦ заключается в том, что станция производит электрическую энергию, которая почти вдвое дешевле сетевой. Тепловая же энергия и вовсе является бесплатной в производстве, а потому ее потребительская стоимость состоит исключительно из затрат на обслуживание оборудования и транспортировку на небольшие расстояния.

Перспектива использования мини-ТЭЦ повсеместно - всего лишь вопрос времени. Так, при строительстве жилых комплексов нового поколения, вопрос о подключении к централизованным источникам тепла и электроэнергии вовсе не стоит. Поскольку качество и режим подачи этих ресурсов оставляют желать лучшего, новостройки комплектуются собственными энергосистемами, от чего выигрывают и владельцы объектов недвижимости, и их пользователи.

Переустройство линий инженерного обеспечения для использования мини-ТЭЦ связано с рядом трудностей. В первую очередь - это вопрос об объемных капиталовложениях. Реструктуризация отрасли энергообеспечения малого предприятия с тепловой и электрической нагрузкой в 2 МВт обойдутся администрации в 20 млн. рублей. Вторая причина низкого распространения - проблема отсутствия собственной сети инженерных коммуникаций: при отказе от центральных источников тепло- и электроснабжения предприятию придется либо выкупать всю имеющуюся инфраструктуру, либо создавать собственную. Рентабельно это только при условии продажи энергоресурсов сторонним потребителям.

Устройство комнаты генераторной для ГПЭ

Монтажные и пуско-наладочные работы провести своими силами не удастся при всем желании, если только речь не идет о генераторах малой мощности. Но подготовить помещение или площадку для установки электростанции вполне реально: это поможет частично сэкономить на дорогостоящих услугах монтажных организаций.

Открытое размещение. При монтаже установки с электрической мощностью более 500 кВт потребуется устройство бетонной площадки, оборудованной средствами пассивного виброгашения. Главный плюс открытого размещения энергоблока - эффективный отвод тепла и отсутствие необходимости в устройстве систем дымоудаления. Для повышения удобства работы обслуживающего персонала над оперативными панелями и механическим блоком сооружают навес.

Установка в помещении. Потребность в полной изоляции энергетической установки зависит от климатического исполнения оборудования. Помещение должно иметь продвинутую систему приточно-вытяжной вентиляции и пожаротушения. Система дымоудаления представлена спаренными общим коллектором дымососами. Потребуется установка вытяжной трубы, пропускная способность и высота которой выбирается в соответствии с рекомендациями производителя оборудования. Требования к зданиям тепловых электростанций регламентируется СНиП II-58–75.

Подключение и эксплуатация

Питание электростанции осуществляется либо от баллона через специальный редуктор, либо магистральным газом, давление которого соответствует требуемым параметрам. Для подключения к магистрали следует зарегистрировать электростанцию как дополнительный газовый прибор, что делается по стандартной процедуре с внесением изменений в проект домового газоснабжения.

К электрической сети газогенератор подключается через двухпозиционный переключатель, если сама установка не включает блок АВР, либо же через ограничитель мощности, автоматический выключатель или линейный разъединитель с комплексом РЗАиТ. Очень полезно организовать на линии генератора внутренний узел учета прямого включения или на токовых трансформаторах - это поможет контролировать стоимость генерируемой электроэнергии и оперативно отслеживать расход топлива.

В процессе эксплуатации важно соблюдать предписанный режим работы, выраженный в числе моточасов в сутки. Электростанции свыше 100 кВт имеют постоянный режим работы на протяжении 361 дня в год, менее мощные могут работать от 6 до 20 часов в сутки. Во время работы практически все параметры контролируются автоматически, в случае неисправности либо остановится двигатель, либо генератор отключит подачу напряжения. Дальнейшая диагностика проводится в соответствии с руководством по эксплуатации.

Техническое обслуживание и допуск

Большинство газопоршневых установок мощностью до 5 МВт не требуют постоянного присутствия оперативного персонала. Наблюдение и контроль параметров можно наладить через линию беспроводной связи, но периодический осмотр нужно проводить лично. Техническое обслуживание станции заключается в проведении плановых ремонтов силами специалистов сервисных компаний и поддержании нормального уровня масла в двигателе. Самостоятельное вмешательство в конструкцию станции не допускается условиями гарантийного обслуживания. Все что требуется от владельца - остановить работу генератора на время планового ремонта или транспортировать маломощную станцию до сервисного центра при необходимости.

Заключение

Отрасль локального производства электрической и тепловой энергии считается потенциальной для развития на глобальном уровне. Выработка энергии таким способом является существенным вкладом в сбережение мировых запасов ископаемого топлива и даст достаточно времени на полный переход к добыче электричества и тепла из возобновляемых источников.

Главная проблема локального использования электростанций - поддержание экологической безопасности в черте городской застройки. Но и этот недостаток очень легко устранить при использовании установок, сорбирующих продукты горения природного газа

Для рядовых же граждан газовые электростанции предоставляют отличную возможность снизить цену на электроэнергию практически вдвое, а при необходимости пользоваться почти бесплатным централизованным отоплением.

Редрик Шухарт (Adlynx), рмнт.ру

Газопоршневые генераторные установки (ГПГУ) представляют собой конструкцию из газопоршневого двигателя и синхронного генератора, размещенных соосно на одной общей раме. Как правило, агрегаты поставляется укомплектованной системами охлаждения, впуска воздуха, выхлопным коллектором, панелью управления, системой подачи топлива, системой пуска и т.д. Электростанции на базе ГПГУ служат для постоянного энергоснабжения потребителя в течение длительного промежутка времени (нескольких лет или даже десятков лет) и требуют коротких остановок лишь для планового сервисного обслуживания и ремонта. Обычно это составляет не более 1,5-2% от времени эксплуатации.

Основные отличительные особенности:

Электрический КПД может достигать 50%, в то время как КПД (эл.) газотурбинных установок или микротурбин не превышает 35-37%. Поэтому, если для Вас приоритетным является выработка электричества, то использование ГПГУ будет предпочтительным. Известно, что на производство 1 кВт электрической энергии газопоршневая генераторная установка расходует на треть меньше газа, чем агрегат с турбинным приводом.

Оборудование, по сути, является двигателем внутреннего сгорания (ДВС), использующим в качестве топлива газообразное топливо. Для эксплуатации и технического обслуживания требуется высококвалифицированные инженеры.

Большинство генерирующего оборудования изготавливаются на заказ. Производители стараются учесть предполагаемые условия эксплуатации (высота над уровнем моря, средняя температура, состав газа, давление газа и т.д.). Обычно невозможно купить устройства нужной спецификации сразу со склада. Цикл изготовления жестко регламентирован производителем и обычно составляет 7-8 месяцев. Установки с газотурбинным приводом изготавливаются в 1,5 - 2 раза дольше.

Для работы обычно не требуется компрессор топливного газа, а у некоторых производителей, двигатели могут работать на давлении газа 0,2 бар.

Большинство производителей регламентируют наработку до первого капремонта в 50 000 - 60 000 моточасов. Некоторые агрегаты большой мощности требуют капитального ремонта через 120 000 часов эксплуатации. Допускается проведение до 3 капитальных ремонтов. Таким образом, средний срок эксплуатации составляет 25-30 лет.

Капитальный ремонт может быть проведен на месте эксплуатации оборудования без перемещения агрегата на площадку завода-изготовителя или дилера. ROLT power systems осуществляет продажу ЗИП и инструмента для технического обслуживания.

КПД в малой степени зависит от температуры окружающего воздуха. В то время как КПД турбины начинает существенно снижаться уже при 300 С.

• Высокий электрический КПД
• Простая и понятная конструкция
• Время изготовления
• Работа на газе низкого давления
• Высокий ресурс
• Капитальный ремонт на месте эксплуатации
• Слабая зависимость от температуры внешней среды

Стоимость газопоршневых генераторов

Одним из главных конкурентных преимуществ является сравнительно низкая стоимость. Цена в большой степени определяется ее мощностью. Как правило, производители энергетического оборудования оперируют параметром «стоимость установленной мощности». Для оценки этой стоимости можно воспользоваться следующими данными:

• для ГПЭС - 400-600 $/кВт;
• для турбин - 800-1200 $/кВт;
• для микротурбин - 1500-2000 $/кВт.

Данные цифры получены опытным путем и не учитывают затрат на приобретение дополнительного инженерного оборудования, пэкидж, логистику, шеф-монтажные и пусконаладочные работы.

Для оценки полной стоимости реализации проектов, просим направить свой запрос в удобной для вас форме на электронный адрес [email protected] или заполнить заявку (опросный лист). Наши специалисты в течение 1,5-2 часов направят в Ваш адрес технико-коммерческое предложение (ТКП) в четком соответствии с вашим техническим заданием. В ТКП подробно описаны:

• Устройство электростанции:
• Основные инженерные системы;
• Электрическая и тепловая схема;
• Габаритный установочный чертеж и т.д.

Коммерческая часть, в том числе:

• Объем и условия поставки;
• Сроки поставки и сроки действия предложения;
• Гарантийные обязательства.

Если Вы испытывайте сложности при оформлении заявки на изготовление, позвоните по телефону 8 800 775 06 95 (бесплатно по России) и наши инженеры проведут подробную консультацию по процедуре заказа энергетического оборудования под маркой ROLT.

Задумывались ли вы над тем, как сделать свой дом полностью автономным? Рано или поздно такая мысль приходит в голову каждому владельцу загородного жилья. И тогда он начинает искать варианты воплощения ее в жизнь. Устав от постоянных перебоев в электросети, многие решаются на приобретение собственной .

Причем, она должна иметь невысокую стоимость, но в то же время обладать высокой надежностью и максимальным моторесурсом. Но существуют ли такие модели? Ответ - да, и одной из них является газовая электростанция, потому что этот вид топлива является одним из самых доступных и дешевых. Кроме того, подключив такой генератор к газопроводу единожды, вы будете избавлены от необходимости его постоянной дозаправки, а также создания запасов горючего.

Устройство электростанций на природном газе

Устройство модели FG Wilson

Основными узлами такой силовой установки являются:

• Двигатель, для работы которого необходим природный газ;
• Синхронного генератора, благодаря которому топливо превращается в электричество.

Кроме этого в состав газовой электростанции входят камера сгорания, с которой происходит сжигание топлива, и поршневая группа в которую поступает вырабатываемая энергия. Дальнейшая ее передача генератору осуществляется при помощи коленвала.

Все узлы газовой электростанции заключены в стальной герметичный корпус, который имеет антикоррозийное покрытие. Он предназначен для защиты оборудования от механического воздействия, а также влияния окружающей среды. Кроме того, корпус поглощая электростатические и магнитные поля делает возможным установку такого оборудования на открытом воздухе.

Принцип действия газопоршневой MWM

Работает такое оборудование следующим образом. Вырабатываемый двигателем внутреннего сгорания ток поступает в преобразователь. Здесь происходит его стабилизация и преобразование из постоянного в переменный. Именно такой ток и используют все бытовые приборы.

Принцип работы газопоршневого оборудования

И хотя принцип действия газовых электростанций по сути такой же, как и у других видов электростанций, но отличие имеется. Оно состоит в том, что это оборудование является когенерационным и способно одновременно воспроизводить два вида энергии:

1. Электрическую;
2. Тепловую.

Область применения

Одно из самых дешевых видов топлива и особенности в работе привели к широкому распространению газовых электростанций. И это несмотря на их более высокую, чем у дизельных генераторов стоимость. Объясняется такой феномен тем, что себестоимость вырабатываемой энергии у газовых установок в 2, а то и 3 раза меньше, чем у других видов оборудования. Поэтому использование газовых электростанций экономически выгодно.

Смотрим видео, область применения оборудования:

Применяются такие агрегаты не только в жилом секторе, но и на производстве. Особенно широко их используют на нефтяных месторождениях. Ведь там вместе с добычей нефти происходит выделение попутных газов, которые могут сжигаться в газопоршневых генераторах.

Большой популярностью пользуются газовые электростанции промышленные и на небольших производствах. Их использование позволяет удешевить затраты на изготовление продукции, снизив ее стоимость и увеличив конкурентоспособность.

Преимущества и недостатки

Среди положительных черт этого оборудования не только дешевизна топлива, но и экологичность. По этому показателю газовые электростанции для дома значительно превосходят все другие модели, так как практически не выделяют в окружающую среду вредных веществ. Кроме этого они имеют ряд других достоинств:

• Требуют минимальных финансовых затрат;
• Выпускаются в двух модификациях (одно- и трех фазные);
• Имеют широкий диапазон мощностей (до 2500 кВт);
• Отличаются низким уровнем шума;
• Универсальны, могут эксплуатироваться при любых погодных условиях и даже под открытым небом;
• Корпус газопоршневой электростанции MWM оборудования не загрязняется копотью в процессе использования;
• Могут работать как от природного, так и баллонного газа;
• Просты в управлении;
• Надежны;
• Износостойки.

Как видите, перечень положительных качеств весьма внушительный. А если учесть еще один аспект, такой как компьютерное управление расходом топлива, за счет чего удается достичь минимального выброса в атмосферу угарного газа, то такие газопоршневые электростанции смело можно назвать и одними из самых безопасных в применении. К тому же они быстро окупаются, а некоторые модели способны еще и обеспечивать потребителей горячей водой.

газопоршневые энергостанции MWM

Но нельзя сказать, что газопоршневые электростанции MWM являются идеальными. Оно имеет и свои минусы. И одним из самых главных является сложность доставки топлива, особенно если рядом с вашим домом не проходит газовая магистраль. Поскольку это вещество относится к разряду особо опасных, то для его транспортировки необходимы специальные автомобили. Чаще всего это цистерны, способные выдерживать давление до 200 атмосфер.

Но даже если в вашем доме имеется магистральный газ, подключиться к ней не так и легко. Для этого потребуется получить разрешение на врезку, а это часто стоит намного дороже, чем сам генератор. Кроме того, выполнить эти работы могут только профессионалы, так как газ – это взрывоопасное вещество.

Как правильно выбирать оборудование

Несмотря на то, что приобретение такого оборудования является выгодным решением как для постоянного источника питания, так и резервного, подходить к его выбору следует основательно. Первое с чего следует начинать – это мощность. Только при правильно проведенных расчетах двигатель газовой электростанции сможет проработать достаточно долго.

Допустим, что вам необходим генератор для питания погружного насоса и осветительных приборов, мощность которых будет составлять соответственно 2,1 кВт и 500 Вт, в сумме это составит 2,6 кВт. Но покупая газовую электростанцию нужно учитывать, что в момент включения насоса возможно возникновение пусковых токов, они также должны быть учтены при проведении расчетов. Следовательно, выполнять вычисления нужно по следующей формуле:

P = (2,1 х 2,5+0,5) х 1,1, где:

2,5 – коэффициент с учетом величины пусковых токов;

1,1 – резерв мощности (чтобы исключить перегрузки).

В итоге расчетная мощность будет равна 6,3 кВт. Ее и следует брать за основу выбирая агрегат.

Поскольку на рынке сегодня газовые силовое оборудование представлены различными моделями, которые могут подключаться как к одно, так и трехфазной сети, то приходится учитывать и напряжение питания.

Обычно для бытовой техники оно составляет 220 В, в то время как для подключения производственного оборудования потребуется 380 В. Но в продаже имеются и универсальные модели газопоршневых электростанций, которые могут быть подключены к любой сети. Если предполагается частая смена фазности нагрузки, то стоит выбирать именно такой генератор.

Запуск газовых электростанций может осуществляться двумя способами:

1. Ручным;
2. Электрическим.

Первый – это шнур, который необходимо дергать с определенным усилием. Чаще всего этот способ используется на маломощных установках. В остальных моделях газовых электростанций применяется электрический запуск, осуществляемый по нажатию кнопки или поворотом ключа. Но в то же время от зависит от исправности элементов питания и поэтому менее надежен. Самыми удобными считаются модели, оснащенные автоматикой. У них пуск и остановка осуществляются без участия человека.

Для газовых электростанций важен и еще один аспект – это вид используемого топлива. Поскольку газ может быть сжиженным или природным. Если предполагается частая транспортировка оборудования, то удобнее приобретать модели, укомплектованные баллоном. Обычно топлива в нем хватает на несколько рабочих смен.

Для стационарной эксплуатации обычно выбирают газопоршневые электростанции, подключаемые к магистральной сети. К тому же такой газ дешевле сжиженного, что делает эксплуатацию электростанции наиболее выгодной.

Однако существуют и универсальные модели газовых электростанций, способные работать на различных видах топлива, например, на газе и бензине. Они имеют более высокую стоимость, но в то же время имеют более широкую сферу использования.

Обзор популярных моделей газовых генераторов

Рассматривая различные марки оборудования стоит обращать внимание на их технические характеристики. Ведь исходя из этих параметров газовые модели могут использоваться:

1. Для дачи;
2. Загородного коттеджа;
3. Большого хозяйства.

В первом случае можно остановиться на газопоршневых электростанциях китайских, российских или вьетнамских производителей. Как правило такое оборудование предназначено для кратковременного использования. Оно имеет невысокую стоимость, но и не отличается высоким качеством. Однако для использования на даче вполне подойдет.

газопоршневая энергоустановка от компании Caterpillar

Диапазон мощностей у таких газовых электростанций составляет от 1 до 6 кВт, а время непрерывной работы не превышает 6 часов. Моторесурс оборудования также невелик и составляет около 2 тысяч моточасов при цене от 20 до 90 тысяч рублей. Самыми популярными в этой категории считаются газопоршневые электростанции Caterpillar, а также следующих марок:

• Green Power (Китай);
• REG (Россия);
• Honda (Вьетнам).

Для частных домовладений обычно используют более качественное оборудование. Этот класс газовых электростанций весьма немногочисленный и составляет золотую серединку. Такие электростанции способны обеспечивать коттедж электроэнергией до 200 часов. Они имеют диапазон мощностей до 18 кВт при моторесурсе до 8 тысяч часов, но и цена на газогенераторные электростанции для дома начинается от 180 тысяч рублей.

Продукция и технические характеристики марки SDMO-Kohler

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.

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

Мощность станций
от 10 кВт до 1500 кВт

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

Произведены на базе российских двигателей ЯМЗ, ММЗ, ТМЗ

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

Комплексный сервис

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

Гарантия и стандарты

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.

Централизованных систем в наше время очень высока. То же самое касается и общих отопительных коммуникаций. Поэтому все более популярными у владельцев предприятий разной специализации становятся Мини-ТЭЦ. Обходится установка такой станции довольно-таки дорого, однако и окупается она очень быстро. Основным элементом любой мини-ТЭЦ является газопоршневая установка.

Особенности конструкции

Работают современные газопоршневые установки на двигателях внутреннего сгорания. При этом в качестве топлива может использоваться не только пропан или бутан, но и:

• факельный;

  газ сточных вод;

  попутный;

  коксовый и т. д.

Помимо двигателя в конструкцию газопоршневой установки входят:

генератор, предназначенный для преобразования механической энергии вращения вала двигателя в электрическую;

водогрейный или паровой котел;

радиатор, являющийся частью системы охлаждения двигателя;

насосы, термостаты, теплообменники.

Также такая система может включать в себя кондиционер. Чаще всего в мини-ТЭЦ используются читтеры.

Принцип работы

Основным преимуществом газопоршневых установок является большой КПД при относительно невысокой стоимости. В том случае, если оборудование работает на поставляемом по российским магистралям газу, его электрический будет составлять около 43 %. Однако в большинстве случаев газопоршневые установки могут работать в режиме когенерации. При этом используется в том числе и выделяемая ДВС теплота. Разогревающаяся при работе двигателя охлаждающая жидкость поступает в специальный обменник. Здесь она передает тепло воде или антифризу, циркулирующим по магистралям системы отопления. Дополнительный при этом происходит в специальном котле-утилизаторе за счет тепла выхлопных газов ДВС.

При использовании такой схемы работы мини-ТЭЦ КПД установки может увеличиваться до 90 %. При этом соотношение мощности двигателя и вырабатываемой установкой энергии составляет 1х1. Что является очень неплохим показателем. Ведь при этом на 1 кВт мощности мотора приходится 1 кВт общей (тепловой и электрической) вырабатываемой энергии.

Тригенерационные модели

Газопоршневая генераторная типа является самым удобным в использовании, но при этом и наиболее дорогим оборудованием. В данном случае тепло, вырабатываемое двигателем, может использоваться не только для обогрева цехов и производственных помещений предприятия зимой, но и для кондиционирования их в летнее время. Добиться этой цели позволяет включение в систему мини-ТЭЦ читтера, функционирующего по абсорбционной технологии. Такие агрегаты используют в своей пар или горячую воду.

Иногда конструкция газопоршневой установки дополняется и компрессорным кондиционером. Однако использование подобного устройства в большинстве случаев считается нецелесообразным, поскольку работает оно от электроэнергии. А это, в свою очередь, вызывает дополнительные ненужные расходы.

Особенности выбора

Мощность такого оборудования, как газопоршневая установка, может колебаться в очень больших пределах. Разумеется, при выборе данного оборудования на этот показатель обращают внимание в первую очередь. На современном рынке существуют установки, мощность которых может исчисляться как десятками кВт, так и МВт. Но наиболее востребованным считается оборудование на 100-2000 кВт. Даже в том случае, если предприятию требуются большие мощности, обычно закупается не одна большая установка, а несколько маленьких. Это дает массу преимуществ. К таковым можно отнести:

Более надежную работу системы. В том случае, если одна из установок выйдет из строя, временно работу можно продолжить с использованием оставшихся. В результате цеха не будут простаивать.

Возможность более рационального использования системы. К примеру, в зимний период времени, когда необходимости в обогреве нет, часть установок можно отключить. То же самое касается пиков и спадов самого производства.

Особенностью газопоршневых установок является то, что использовать их при нагрузке менее 30 % нельзя. Большой агрегат применять на полную мощность постоянно довольно-таки сложно. При использовании же нескольких установок эта проблема также отпадает.

Расчет газопоршневой установки

Стоимость 1 кВт в час, вырабатываемого оборудованием этого типа, самостоятельно рассчитать довольно-таки сложно. Проще воспользоваться специализированным онлайн-калькулятором или ПО. В форму программы нужно будет просто ввести такие данные, как:

модель двигателя;

количество установок;

тариф на газ в данной конкретной местности;

тариф на электричество.

Также нужно будет указать, используются ли в станции режим когенерации и тригенерации.

Газопоршневые установки, цена на которые зависит от мощности и функционала (от 100 тыс. до 15-16 млн рублей), в большинстве случаев оказываются оборудованием, в использовании очень выгодным. Некоторые модели могут окупиться за несколько месяцев. Максимальный же срок окупаемости составляет 4 года.

Особенности монтажа

При сборке мини-ТЭЦ в обязательном порядке должны соблюдаться предусмотренные законодательством нормативы. Монтироваться газопоршневая установка может как вне производственного помещения, так и непосредственно на его территории. Также такие агрегаты иногда устанавливают в пристройках.

При монтаже на улице мини-ТЭЦ располагают обычно на расстоянии не менее 5 метров от здания. Если она размещена в отдельной постройке, последняя должна располагаться от цехов на расстоянии 10-20 м. В самом производственном здании мини-ТЭЦ положено отделять специальными техническими помещениями со всех сторон. При этом в таких комнатах не должны постоянно находиться люди. Те же правила соблюдаются при расположении станции в пристройке.

Газопоршневые установки российских производителей

Оборудование этого типа, выпущенное на отечественных предприятиях, в большинстве случаев отличается неплохим качеством и надежностью. И хотя по некоторым показателям оборудованию европейского производства оно может уступать, для использования в мини-ТЭЦ считается вполне подходящим. Тем более что стоят такие агрегаты обычно дешевле изготовленных, к примеру, в Европе.

На современных отечественных предприятиях могут использоваться самые разные марки такого оборудования, как газопоршневые установки. Производители ООО «Энерго-статус», «Зоря-Машпроект», НПО им. Фрунзе, «Алтай-Дизельэнерго» и многие другие выпускают вполне надежные агрегаты этого типа. Очень популярными у владельцев предприятий, работающих от мини-ТЭЦ, являются также российские модели линейки АГП, выпускаемые предприятием «Рыбинсккомплекс».

Технические характеристики АГП-100

Параметры газопоршневые установки российских производителей могут иметь разные в зависимости от линейки и назначения. Электростанции АГП в этом плане исключением не являются. Модификаций этого оборудования существует множество. Одной из самых востребованных моделей на отечественном рынке является АГП-100. Предназначена она для обеспечения потребителей трехфазным переменным током на 50 Гц и 400 В. В зависимости от качества используемого для работы газа она может генерировать энергии на 70-100 % от своей При необходимости ее допускается использовать и для утилизации тепла. Ниже для наглядности представляем вашему вниманию таблицу с техническими характеристиками этого агрегата.

Стоимость вырабатываемого этой установкой электричества составляет порядка 0.7 рубля за 1 кВт/ч при максимальной нагрузке.

Европейские установки

Такое оборудование также используется отечественными предприятиями довольно-таки часто. Одной из самых популярных марок импортных моделей является Caterpillar. Газопоршневые установки этого производителя ценятся прежде всего за:

высокий КПД;

возможность использования широкого ассортимента дополнительного оборудования;

легкость монтажа;

экономию в плане расхода топлива;

отличные рабочие характеристики;

возможность использования без необходимости капитального ремонта длительное время (до 100 000 моточасов).

Таким образом, современная газопоршневая установка — оборудование на самом деле очень удобное и надежное. Разумеется, использовать его при таких отличных показателях экономичности и производительности можно не только в производственных цехах, но и на разного рода социальных объектах: в больницах, школах, детских садах и т. д.