С.Н. Батяев, А.В. Редько – ООО «ВладМодуль»
Н.В. Сгребнев, к.т.н. – Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского
Развитие современных модульных решений генераторных установок позволяет повысить качество
электро- и теплоснабжения потребителей при значительно меньших затратах, с преимуществом перед размещением энергоблоков в новых капитальных зданиях.
Модульные электростанции – весьма удобный, а в некоторых случаях единственно возможный вариант решения проблемы электро- и теплоснабжения удаленных от большой энергетики поселков и объектов. Дизель-генератор и система утилизации тепла, установленные в стандартный или специально изготовленный контейнер, – это мобильное и, в том числе экономичное решение, позволяющее избежать затрат на капитальное строительство и связанных с этим сопутствующих расходов.
Номенклатура модульных электростанций сегодня очень велика, и это создает иллюзию, что выбор подходящего варианта не представляет проблемы. Однако условия эксплуатации оборудования во многих регионах Дальнего Востока часто сужают круг выбора.
Компания «ВладМодуль» имеет многолетний опыт строительства и эксплуатации как стационарных, так и модульных теплоэлектростанций на береговых и островных территориях Дальнего Востока. В активе компании строительство с нуля либо модернизация ряда энергетических объектов. Прежде всего, это дизель-генераторные электростанции (ДЭС) с утилизацией тепла на островах Парамушир и Итуруп, модульная электростанция на Кунашире, электростанции на газомоторном топливе в поселках Богородское, Лазарево и Де-Кастри Хабаровского края, а также другие объекты на Сахалине, Камчатке и Чукотке.
Всё это территории с очень сложными климатическими условиями, а Курильские острова – еще и активно сейсмический район. В связи со сложностью и высокой стоимостью капитального строительства в этих районах использование мобильных модульных электростанций является оптимальным решением. Примером может служить одна из таких станций, установленная компанией «ВладМодуль» в поселке Рейдово на о. Итуруп.
Модульная электростанция размещается в двух специально изготовленных контейнерных модулях размерами 12х3,7x2,9м. В одном модуле расположена высоковольтная дизель-генераторная установка и помещение систем управления с высоковольтными ячейками, в другом – оборудование утилизации тепла выхлопных газов и помещение для хранения минимального запаса топлива.
Внутри модули тепло- и звукоизолированы, что позволяет использовать их при любых погодных условиях. Теплоизоляция закрыта перфорированными листами из нержавеющей стали. Температура в модуле поддерживается автоматически регулированием положения впускных/выпускных клапанов, изменением производительности приточных вентиляторов с частотным управлением и регулированием положения клапанов рециркуляции теплого воздуха по перепускным воздушным каналам.
Каркас модулей выполнен цельносварным из специальных конструкционных балок с вваренными стальными перфорированными листами толщиной 2 мм. Весь металл корпуса покрыт специальным защитным антикоррозионным грунтом. Корпус модулей – прочный, всепогодный, защищен от кислотных воздействий внутри и снаружи. Основание модулей является фундаментом для дизель-генератора и для оборудования утилизации тепла выхлопных газов.
В модуле генераторной установки смонтирован дизель-генератор 3516B компании Caterpillar номинальной электрической мощностью 1,6 МВт, напряжением 6,3 кВ.
Он обеспечивает следующие режимы работы:
- совместно (островной режим) с другими ДГУ 3512В, установленными на ДЭС
в с. Рейдово; - раздельно (островной режим) для электроснабжения части потребителей г. Курильска или с. Рейдово;
- совместно (параллельно с сетью) для обеспечения электроэнергией части потребителей г. Курильска.
В состав модуля входят также топливная
и масляная системы, системы охлаждения, отопления и вентиляции, запуска, выхлопная система с управляемым перепуском выхлопных газов на крыше модуля, система пожарной безопасности, единая система контроля и управления электростанцией.
Для повышения экономичности дизель-генераторная установка оборудована системой утилизации тепла. Охлаждающей жидкостью первичного контура, циркулирующей в контуре установки утилизации тепла, является водно-гликолевый раствор. Охлаждающая жидкость первичного контура, пройдя контур охлаждения двигателя и контур охладителя моторного масла, нагревается и циркуляционным насосом подается в теплообменник отходящих газов. Нагретый в теплообменнике отходящих газов водно-гликолевый раствор подается в пластинчатый теплообменник.
В теплообменнике происходит передача тепла от водно-гликолевого раствора (первичный контур) к сетевой воде (вторичный контур). Охлажденный раствор подается на охлаждение двигателя. Сетевая вода в теп-лообменнике нагревается и подается по тем-пературному графику 90/70 oС.
При отсутствии теплового потребления во вторичном контуре (нет необходимости нагревать сетевую воду) нагретый водно-гликолевый раствор после теплообменника отходящих газов отводится в радиатор аварийного охлаждения, где он охлаждается потоком воздуха. Далее антифриз подается в систему охлаждения двигателя. Для обеспечения постоянного давления в первичном контуре охлаждения двигателя установлен расширительный бак запаса охлаждающей жидкости мембранного типа.
Мощность системы утилизации составляет 1,29 Гкал/ч. Она подключена к существующей теплосети теплового пункта ДЭС
с. Рейдово и практически обеспечивает необходимое отопление поселка в течение четырех лет при единичной работе. Система контроля и управления осуществляет полностью автоматическое управление генераторной установкой и системой утилизации тепла: поддержание электростанции в состоянии готовности к принятию нагрузки, автоматическое или ручное (со щита управления или с дистанционного пульта) управление пуском, остановом, предпусковыми и предостановочными операциями.
Осуществляется коммутация силовой цепи генератора с включением/ отключением главного генераторного автомата, автоматическое и ручное регулирование в заданных пределах выходного напряжения и частоты генератора, автоматическое регулирование температуры в системе охлаждения дизеля.
Обеспечена индикация состояний ДГУ, включая текущие температуры двигателя, обмоток генератора и аварийно-предупредительную сигнализацию, все виды защит электростанции с отключением нагрузки, остановом и включением аварийной сигнализации. При необходимости работы генератора параллельно с другими генераторами или сетью происходит автоматическая синхронизация и распределение активных и реактивных нагрузок.
Система управления «Терберг» обеспечивает:
- автоматический запуск генераторных
установок; - задание последовательности пуска
установок; - автоматическую синхронизацию генераторов;
- распределение нагрузки между генераторными установками;
- измерение / наброс нагрузки;
- измерение и регулирование частоты
и напряжения в островном режиме и при параллельной работе с сетью; - дистанционное управление работой генераторных установок;
- управление системой утилизации тепла
и системой охлаждения ДГУ; - регулирование климат-контроля в помещениях модулей.
В состав системы входят: контрольная панель, панель собственных нужд МСС, система SCADA (программное обеспечение).
Применение увеличенных в размерах модульных решений с делением производственных помещений имеет преимущества в обслуживании генераторных установок по сравнению с размещением внутри единого машинного зала здания, так как отсутствует влияние других работающих ДГУ (шум, вибрация, системы обеспечения – трубопроводы, кабельные трассы, воздуховоды и др.).
В то же время увеличение площади раздельных производственных помещений имеет преимущества относительно стандартных (компактных) контейнерных решений: обеспечена возможность круглогодичного технического обслуживания оборудования при любых погодных условиях и отрицательных температурах.
Всё обслуживаемое оборудование установлено внутри просторных помещений, основной проход расширен до 1,5 м, трубопроводы и кабели проложены в подземных лотках. Помещение утилизации тепла позволяет хранить достаточный запас смазочного масла на весь зимний период, замена масла также организована из теплого помещения.
Таким образом, развитие современных модульных решений генераторных установок позволяет повысить качество электро- и теплоснабжения потребителей при значительно меньших затратах, с преимуществом перед размещением энергоблоков в новых капитальных зданиях.
