Газопоршневые двигатели – конструкция и принцип работы. Газопоршневая установка принцип действия


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.

albatros02.ru

Газопоршневые электростанции. Устройство, принцип действия, топливо

Газопоршневая электростанция (ГПУ) или теплоэлектростанция представляет из себя электрогенератор, который приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, работающим на природном газе.

Кроме выработки генератором электроэнергии ГПУ также производит тепло за счет охлаждения двигателя, которое может быть использовано в производственных целях, а может просто выбрасываться в атмосферу.

В случае если двигатель, приводящий генератор в действие не является газовым, а работает на дизельном топливе, то подобная станция называется дизель-генераторной установкой (ДГУ).

Благодаря применению газопоршневой или дизель-генераторной установки можно обеспечить независимость объекта от центральных электро- и теплосетей.

ГПУ мощностью от 88 кВт до 4 МВт и полный комплекс работ предлагает российский производитель тепловых электростанций ООО "ПКТ" - www.ooopkt.ru. В результате сотрудничества вы получите готовую к работе установку полностью соответствующую вашим потребностям.

Другими преимуществами установок являются их высокий КПД, экономичность вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость (особенно на промышленных объектах) с высоким потреблением электроэнергии, низкие эксплуатационные расходы.

К минусам же можно отнести высокую стоимость оборудования. Подобные проблемы, зачастую решают приобретая теплоэлектростанции, газопоршневые установки и дизель-генераторы в лизинг или привлекая кредитные средства.

Принцип работы газопоршневой установки

В камерах двигателя, работающего на газу, в процессе работы сгорает топливо, а полученная энергия вращая коленчатый вал двигателя передает вращение на вал генератора, который, в свою очередь, вырабатывает электроэнергию.

Когенерация в газопоршневых установках

Когда выделяемая тепловая энергия используется для отопления помещений, горячего водоснабжения или других производственных нужд газопоршневая установка называется когенерационной.

Тригенерация в ГПУ

Если не использовать в теплое время года тепловую энергию, выделяемую электростанцией, можно использовать абсорбционную технологию для получения холода для кондиционирования помещений объекта.

Для преобразования тепла в холод используются абсорбционные охладители (чиллеры).

Альтернативное топливо для газопоршневых электростанций

Кроме природного газа двигатели электростанций могут работать и на других видах топлива: пропан, бутан, попутный природный газ, коксовый, древесный, пиролизный газы, газы мусорных свалок и сточных вод.

Преимущества газопоршневых электростанций

Локальная выработка электроэнергии позволяет избежать потерь при транспортировки дорогой энергии на объект, которые могут составлять до 28%.

При использовании блочно-модульного варианта установки ГПУ можно использовать несколько установок вместо одной мощной и более экономично и эффективно регулировать их работу, увеличивая общий ресурс работы и экономя ресурсы.

Производители газопоршневых электростанций

Готовые комплексные установок предлагают многие производители оборудования. Двигатели же для газопоршневых электростанций выпускают несколько крупных мировых компаний: MWM (Германия), LiebHerr (Германия), Tedom (Чехия), CAT (США), Cummins (США), Daewoo (Корея) и д.р.

www.vseznaniya.ru

Газопоршневые электростанции, установки и их особенности

Система выработки электроэнергии, принцип функционирования которой основывается на использовании газопоршневого двигателя в сочетании с турбонаддувом, стартера и зарядного генератора называется газопоршневой электростанцией (ГПЭ).

Конструктивные особенности газопоршневых электростанций

Стандартная комплектация подобной установки также предусматривает наличие механизма управления редуктором, системы охлаждения, в которой используется водяной радиатор. В результате высокой эффективности подобные агрегаты пользуются спросом, как для энергоснабжения дачных домиков, так и целых поселков, удаленных производственных комплексов. Это позволяет и широкий диапазон мощностей ГПЭ – от 20 кВт до 2 МВт.

  • Вид топливаЧаще всего используются природный или нефтяной сжиженный газ, а в более современных установках – даже мусорный или биогаз. Хотя более популярны универсальные модели, которые могут функционировать и на жидком топливе – газодизели.
  • Конструкция двигателяЭтот модуль обязательно комплектуется системой программируемого управления, благодаря чему повышается его КПД, практически полностью сгорает топливо и снижается объем вредных выбросов в окружающую среду. Это существенно снижает себестоимость вырабатываемой электроэнергии.
  • Номинальная нагрузкаКамеры сгорания газопоршневых установок не позволяют снижения нагрузки ниже 30% от номинала. Несоблюдение этих рекомендаций является критичной для продолжительности срока эксплуатации ГПЭ.

Схема работы газопоршневых электростанций

газопоршневых электростанций

Преимущества газопоршневых установок

  • Газопоршневые электростанции превосходно адаптированы к ситуациям с кратковременной эксплуатацией и частыми запусками, а также прекрасно переносят резкие перепады температурного режима.
  • Низкая стоимость обслуживания, что снижает эксплуатационные издержки.
  • Различное исполнение электростанции, которая может представлять собой и блочно-модульную конструкцию.
  • Продолжительность функционирования за счет конструктивных особенностей не имеет ограничений.
  • Наличие модулей электронного управления позволяет производить старт ГПЭ посредством компьютера из диспетчерского пункта. Туда же выводятся и параметры работы установки.
  • На рынке газопоршневых электростанций присутствуют модели и отечественных производителей, что увеличивает не только адаптацию агрегатов к местным условиям эксплуатации, но и их ремонтопригодность.

Недостатки газопоршневых установок

  • Необходимость использования более сложной системы отвода отработанных газов в сочетании с фильтрами и катализаторами. Это объясняется применением моторного масла, сгорание которого повышает содержание в выхлопах вредных веществ.
  • Высокая скорость двигателя становится причиной возникновения вибрации, что следует учитывать при монтаже газопоршневой установки: использование дополнительных опор

Статьи по теме:

Остались вопросы? Мы поможем Вам сделать правильный выбор!

www.gasteplo.ru

Когенерация электро и тепло энергии: принцип, схема, применение

Когенерационные установки представляют собой технологическое оборудование, используемое для совместного производства электро- и тепловой энергии. Процесс когенерации осуществляется посредством агрегата, включающего в себя электрогенераторную установку с поршневым двигателем (газопоршневая электростанция) и систему утилизации вырабатываемого тепла. Применение электростанций с технологией когенерации позволяет с используемого топлива получать две формы энергии — электрическую и тепловую. В качестве топлива для когенерационных установок на базе газопоршневых электростанций может использоваться газ — природный, коксовый, биогаз, попутный нефтяной газ (ПНГ) и т.д. Когенерационные установки являются альтернативой существующему энергоснабжению в промышленной и социально значимой сфере, что обуславливается очевидными преимуществами используемого агрегата.

Принцип действия когенерации позволяет использовать тепловую энергию, которая, как правило, уходит в атмосферу вместе с дымовым газом, либо через градирни. В когенерационной установке имеются 4 основных узла:

  • газопоршневой двигатель внутреннего сгорания
  • электрогенератор
  • система утилизация тепла
  • система управления

 

Ниже представлена схема когенерационной установки на базе газопоршневой электростанции серии АГП производства ЗАО «ПФК «Рыбинсккомплекс», описан принцип действия когенерации:

Когенерационные установки схема

 

Весь принцип работы системы утилизации тепла основан на использовании тепловой энергии выхлопных газов газопоршневой установки.

Жидкостный теплоноситель потребителя (вода) направляется в котёл-утилизатор выхлопных газов. Отходящие газы двигателя внутреннего сгорания проходят через кожухотрубный теплообменник, где производится перенос тепловой энергии жидкостному теплоносителю когенерационной установки, нагревая его до температуры в 90 °С. Далее теплоноситель (вода) отправляется в тепловую сеть потребителя.

Данный контур является основным тепловым контуром оборудования, так как именно здесь осуществляется передача тепловой мощности на теплообменник потребителя.

Тепловой баланс когенерационной установки, (если потребление тепловой энергии клиентом становится меньше, чем вырабатывается когенерационной установкой), обеспечивается байпасным клапаном, который отводит часть выхлопных газов, минуя котёл-утилизатор, в атмосферу через глушитель двигателя.

Отрасль применения когенерационных установок

Тепловая система когенерационной установки имеет значительный потенциал применения в следующих отраслях:

  • пищевой
  • текстильной
  • оборонно-промышленной
  • химической
  • нефтеперерабатывающей (для утилизации ПНГ)
  • в сфере ЖКХ
  • в системах теплоснабжения общественно-социальных объектов и т.д.

Газопоршневые электростанции серии АГП и когенерационные установки производства ЗАО «ПФК «Рыбинсккомплекс» используются в качестве основного или резервного источника электро- и теплоэнергии для промышленных предприятий и жилого сектора. Модельный ряд газопоршневых электростанций, на которые возможна установка системы утилизации тепла нашего производства: АГП-60, АГП-100, АГП-150, АГП-200, АГП-250, АГП-315, АГП-350.

Организации, использующие когенерационную установку, обеспечивают собственные потребности в электро- и теплоэнергии, что в значительной степени снижает себестоимость выпускаемой продукции и возрастает энергетическая безопасность.

www.r-kompleks.ru

что из себя представляют, принцип действия, где применяются

Прежде всего отметим, данной информацией поделились с нами специалисты компании ООО «КВАНТ Сервис» с сайта kvantservis.ru, также они обещали ответить на все вопросы наших читателей, чтобы задать вопрос и узнать на что способны профессионалы, перейдите по ссылке. Малая энергетика становится все более востребованной. Основой малой энергетики является процесс когенерации. Он заключается в одновременном производстве двух видов энергии – тепловой и электрической. Для того чтобы процесс когенерации имел более завершенные формы разработаны когенерационные установки. Они бывают 3 видов:

  1. Основанные на работе газопоршневого двигателя.
  2. Работающие на основе паровых турбин.
  3. Дизельные установки.

На данный момент наиболее эффективными и экономически выгодными являются газопоршневые установки.

Устройство

Как и любая когенерационная установка, газопоршневая имеет несколько основных блоков:

  • 1 блок представляет собой первичный двигатель. Это и есть поршень, который работает первоначально с источником энергии.
  • 2 блок – электрогенератор. С его помощью происходит преобразование энергии двигателя в электроэнергию.
  • 3 блок – система утилизации тепла. Принцип работы этой системы заключается в использовании энергии, состоящей из энергии горячих газов. Строение теплоутилизатора напрямую зависит от вида топлива.
  • 4 блок – система контроля и управления установкой. Состоит из датчиков, рычагов управления.

Автоматизированная работа всех основных составляющих когенерационной установки позволяет добиться КПД равного 90%.

Принцип работы

В качестве основного топлива в таких установках используется газ, также существует возможность использования биогаза. Принцип работы установки заключается в возможности преобразования газа в электроэнергию и теплоэнергию. Выработка тепла и электрической энергии осуществляется одновременно. В этом и заключается главное достоинство газопоршневых установок. Такой принцип работы позволяет сделать процесс выработки энергии более эффективным и дешевым.

Всю систему работы установки условно можно разделить на несколько этапов.

  1. этап. Подача газа в топливную систему.
  2. этап. Подача воздуха в турбонагнетатель.
  3. этап. Охлаждение воздуха и подача в топливную систему.
  4. этап. Соединение газа с воздухом, образование воздушно-топливной массы.
  5. этап. Сгорание топлива. На этом этапе происходит выработка электроэнергии за счет вращения генератора двигателем.
  6. этап. Сбор тепловой энергии. Она состоит из нагретого в процессе работы выхлопного газа, а также нагревания жидкости, предназначенной для охлаждения.
  7. этап. Применение полученной энергии. Электрическая энергия применяется по своему прямому назначению. Тепловая может использована для системы отопления.

Газопоршневая установка вырабатывает больше тепла, чем электроэнергии. Таким образом, та энергия, которую обычные электростанции просто выбрасывают в атмосферу, в газопоршневых установка не только сохраняется, но и утилизируется и преобразовывается в полезную энергию, необходимую для человека. При этом количество потерянной энергии снижается с 40% до 5-10%.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам относятся:

  • Высокая эффективность и производительность.
  • Минимальные затраты на приобретение установки и топливо.
  • Вместительные топливные камеры, малочувствительные к качеству топлива.
  • Автоматическая работа, работа в автономном режиме, быстрый запуск.
  • Возможность объединения нескольких установок для больших производственных помещений.
  • Надежность основных комплектующих, долговечность.
  • Ремонт и замена деталей достаточно просты.
  • Компактные размеры, широкий модельный ряд.
  • Возможность производства установок в соответствии с пожеланиями заказчика по размерам, виду и качеству топлива.

К недостаткам газопоршневых когенерационных установок можно отнести:

  • Невысокую мощность одной установки. Гораздо выгоднее использовать несколько машин в общем режиме.
  • Выработку шума низкой частоты при работе.
  • Потребность в охлаждении установки при отсутствии применения выработанной энергии.

В целом, можно сделать вывод, что применение когенерационных установок данного вида экономически более целесообразно. Если производить сравнение газопоршневых установок с турбинными и дизельными можно отметить несколько ключевых моментов:

  1. Самый высокий КПД электрической энергии.
  2. Устойчивость к условиям работы. При изменениях давления и температуры, КПД газопоршневых установок менее остальных подвержен изменениям.
  3. Поршневой двигатель выдерживает различные условия работы. Его запуск и остановку можно производить неограниченное количество раз. При этом старт в работе происходит за минимальное время – пару минут.
  4. Долгий срок службы, до нескольких десятков тысяч рабочих часов.
  5. Минимальные затраты при проведении ремонта.
  6. Минимальные затраты на топливо.
  7. Экологическая безопасность. Газопоршневые турбины выделяют в атмосферу в 2 раза меньше углекислого газа и других вредных веществ.

    Области применения

    Газопоршневые установки необходимы для снабжения самых различных объектов двумя видами энергии – электрической и тепловой. В основном они применяются.

    1. Для дополнения уже существующих систем электро- и теплоснабжения.
    2. Обеспечение энергией домов и небольших производственных помещений. Объединение нескольких газопоршневых установок в единую сеть позволяет увеличить количество вырабатываемой энергии в несколько раз.
    3. Применяются при проведении строительных и ремонтных работ, работе в шахтах.
    4. Используются в качестве дополнительного или резервного источника энергии в сферах повышенной необходимости для жизнедеятельности человека – здравоохранение, образование, транспортные коммуникации, сфера связи.
    5. Промышленные установки являются более мощными и используются для обеспечения энергией крупных заводов и целых населенных пунктов.

    Газопоршневые установки необходимы в условиях постоянных нарушений в подаче электричества. При их применении можно забыть об отсутствии энергии, темноте и холоде. Благодаря своей универсальности они получили свое второе название миниэлектростанции. Использование когенерационных газопоршневых установок позволяет сделать жизнедеятельность человека независимой от перебоев в электроснабжении, а также сэкономить средства на оплату и выработку энергии.

    www.stroyservice.ru

    Газовые и дизельные электростанции

    Блочно-модульная теплоэлектростанция на основе газопоршневой установки представляет собой полностью готовый транспортабельный блок модуль, оснащенный всем необходимым для работы оборудованием. Также, газопоршневые электростанции могут поставляться в комплекте с модульным быстровозводимым зданием или в контейнерах. Контейнерные ГПУ, расположенные вблизи предприятия-потребителя, имеют транзитные электросети малой протяженности, менее подвержены внешним воздействиям, что повышает надежность энергоснабжения.

    Принцип действия газопоршневых установок

    Двигатель электростанцииПринцип действия установки основан на работе двигателя внутреннего сгорания, вращающего генератор, производящий электроэнергию. Диапазон единичных мощностей серийных газопоршневых установок Thermarus находится в пределах от 0,88 до 4 МВт.

    Несколько блоков электростанции могут компоноваться в блоки, в результате чего линейные мощности отдельных генераторов суммируются и позволяют обеспечить любую необходимую мощность станции в целом.

    Комплекс когенерационных установокСекционирование когенераторных установок из нескольких блоков, позволяет достичь эффективности такой же, как и у большой установки, при этом получая ряд значительных преимуществ. Это точное управление мощностью (максимальный КПД достигается при загрузке на 100% - это значит, что при секционировании, в минимальные часы энергопотребления, есть возможность нагрузить часть блоков, а часть оставить в нерабочем состоянии). Это приводит к увеличению ресурса всей системы в целом.

    Типы газопоршневых электрогенераторов

    Когенерационная установка

    В процессе работы производится не только электроэнергия, но и тепло (горячая вода или пар). Общий КПД электростанции достигает 90%.

    Схема работы когенерационной установки

    Большинство марок газопоршневых установок может работать в режиме когенерации, то есть как теплоэлектростанция. Температура выхлопных газов на выходе из двигателя газопоршневой установки ~ 390 ± 10° С. Такая температура не позволяет производить большое количество тепловой энергии. Соотношение выдачи двух видов энергий находиться в диапазоне от 1:1 до 1:1,5, то есть на 1 МВт установленной электрической мощности можно получить 1-1,5 МВт тепловой энергии.

    При когенерации, как говорилось выше, параллельно с выработкой электроэнергии газопоршневая станция вырабатывает тепловую энергию в виде горячей воды или пара. Для охлаждения двигателя используется замкнутый контур с охлаждающей жидкостью, которая отобрав тепло у двигателя подается в теплообменник, где передает своё тепло теплоносителю.

    Тригенерационная установка

    К производству электроэнергии и тепла добавляется еще и производство холода по абсорбционной технологии.

    Использование технологии тригенерации позволяет сохранить высокий КПД круглогодично. Например, летом отопление не требуется, но необходимо кондиционирование жилых помещений, офисов, больниц. В промышленности широко используется холодная вода и холод. Тригенерационная установка к производству электроэнергии и тепла добавляет еще и производство холода по абсорбционной технологии.

    Вырабатывающие холод абсорбционные охладители (чиллеры) используют в своей работе горячую воду. Это выгодно отличает их от компрессорных - работающих от электромотора. Произведенный в чиллерах холод используется в системах кондиционирования.

    Топливо генераторных установок

    Помимо природного газа, газопоршневые электростанции могут использовать в качестве топлива: пропан, бутан, попутный нефтяной газ, газы химической промышленности, коксовый газ, древесный газ, пиролизный газ, газ мусорных свалок, газ сточных вод и т. д.

    www.ooopkt.ru

    Газопоршневые двигатели – конструкция и принцип работы

    Газопоршневый двигатель – это двигатель внутреннего сгорания с системой внешнего образования топливно-воздушной смеси и искровым зажиганием. В качестве топлива использует природный магистральный газ и др. виды газового топлива, что обеспечивает экономичность, высокий ресурс работы и минимальный уровень шума. В данной статье мы рассмотрим, что представляет собой газопоршневый двигатель, принцип работы и его особенности.

    Основные элементы и принцип работы газопоршневого двигателя

    Как и у любого ДВС, у газопоршневого двигателя принцип действия основан на сгорании топливовоздушной смеси и поступательном движении поршней за счет энергии расширяющихся газов. С помощью кривошипно-шатунного механизма поступательное движение поршней преобразуется во вращательный выходного вала двигателя.В схеме подачи газа в газопоршневых двигателях основную роль играет газораспределительный механизм, подача газа осуществляется из магистрали или баллонного оборудования.

    Чаще всего данный вид двигателей применяется в качестве основного элемента электрогенератора. Так, современные газопоршневые электростанции, характеристики потребления топлива которых делают их наиболее выгодными из всех решений автономного энергообеспечения. Дополнительным преимуществом является возможность выработки тепла или холода для хозяйственных нужд – когенерации и тригенерации. Современный газопоршневой двигатель, принцип работы которого позволяет обеспечить и одновременную тригенерацию, делает оптимальным его применение в приводе холодильной установки. Также применяются они в насосном оборудовании, морском судостроении и др. сферах деятельности.

    Особенности газопоршневого двигателя

    Наибольшие значения мощности газопоршневых двигателей достигают десятков мегаватт, что достаточно для обеспечения работы мощного оборудования и автономного энергообеспечения производственных и строительных объектов. Важным преимуществом является высокий ресурс работы, достигающий 250 тысяч часов при 80-100 тыс. часов межремонтного интервала (между капитальными ремонтами).

    Подача газа в газопоршневых двигателях может быть баллонной или магистральной, а в качестве топлива, помимо метана, применяется:

    • пропан;
    • бутан;
    • коксовый и другие сопутствующие промышленные газы;
    • древесный газ;
    • газы нефтяной промышленности и многие другие виды. 

    При этом схема подачи газа в газопоршневых двигателях не требует наличия дожимного компрессора благодаря малому потребному давлению. Благодаря большому выбору вариантов можно гибко использовать оборудование на различных объектах, оперативно адаптировать систему к изменению технических или экономических условий. Перенастройка системы подачи топлива занимает минимум времени, газопоршневый двигатель можно свободно настроить на эксплуатацию на попутном газе, биогазе и др. топливе.

    К основным особенностям газопоршневых двигателей можно отнести:

    • Небольшую зависимость КПД от окружающей температуры.
    • Незначительные колебания КПД при снижении нагрузки на 50% и, соответственно, эффективное использование двигателя при любых нагрузках.
    • Малые затраты на эксплуатацию.
    • Неограниченное количество запусков мотора.
    • Возможность параллельного подключения нескольких двигателей и, соответственно, возможность значительного повышения и рационального использования мощности системы.

    С каждым годом газопоршневые двигатели получают всё большее применение в различных сферах, в т. ч. в качестве основного элемента газоэлектростанций для коттеджных поселков. Их экономичность и эксплуатационные обеспечивают им солидные преимущества в сравнении с другими вариантами автономного, резервного или аварийного электроснабжения различных объектов.

    mitsubishi-engine.ru