- Главная
- | Пресс-центр
- | Статьи
- | Статьи
ЭТС-W1560: «ЭнергоТехСервис» расширяет модельный ряд своих ГПЭС
С начала 2021 года линейка серийных модульных газопоршневых электростанций компании «ЭнергоТехСервис» пополнилась новой моделью – ЭТС-W1560. Номинальная мощность ГПЭС, запущенной в серийное производство, составляет 1250 кВт, что на 15 % выше своего ближайшего предшественника – ЭТС-W1375.
Фото: модульные газопоршневые электростанции ЭТС-W1560 на месторождении
Особенности новой ГПЭС
Конструктив ЭТС-W1560 подтвердил приверженность ООО «ЭнергоТехСервис» своим базовым принципам при проектировании: станция осталась компактной, с высокой степенью заводской готовности, универсальной по применению и удобной для обслуживания. И при этом она не потеряла в мобильности. Габариты первых экземпляров ЭТС-W1560 в рабочем состоянии со всем установленным навесным оборудованием составляют 10500 х 2438 х 6210 мм, то есть по сравнению с ЭТС-W1375 она стала короче на 1,5 м при той же высоте и ширине. Меньшие габариты стали возможны благодаря оптимизированным компоновочным решениям. Кроме того, в ЭТС-W1560 используется газопоршневой двигатель новой серии, обладающий большей мощностью. При этом габариты двигателя, по сравнению с предыдущей версией, остались неизменными. Можно предположить, что двигатель стал работать в более напряженном режиме и нагрузка на его отдельные узлы пропорционально возросла – однако это не так. Наоборот, двигатель стал менее нагруженным. Это стало возможным, во-первых, благодаря использованию технологии сжигания обогащенной топливной смеси по циклу Миллера, во-вторых, модификации конструкции головок цилиндров, которая позволила снизить температуру в критически важных зонах, в-третьих, оптимизации конструкции поршня.
Фото: газопоршневой энергоблок ЭТС-W1560 в сборочном цехе
| Характеристика | Ед. изм. | Значение |
|---|---|---|
| Производитель двигателя | - | Waukesha |
| Ном. электрич. мощность | кВт | 1250 |
| Метановый индекс (мин. значение) | - | 30 |
| КПД (эл.) | % | 35 |
| Частота вращения коленчатого вала | об / мин | 1000 |
| Расход топлива при работе на номинальной мощности* | нм2 / ч | от 285 |
| Рабочая температура | °С |
от–60 до +45 |
| Объем двигателя | л | 115,4 |
| Габариты модуля, Д x Ш x В | м | 10,5 х 2,4 х 6,2 |
| Вес модуля | кг | 31 000 |
| Выходное напряжение | В | 0,4 / 6,3 / 10,5 |
| Наработка до замены масла* | мото-час | до 6000 |
| Наработка до капремонта** | мото-час | до 65 000 |
| Назначеный ресурс | мото-час | 260 000 |
| Система предиктивной аналитики | - | myPlant |
Табл. Основные технические характеристики ЭТС-W1560
* в зависимости от состава газа и условий эксплуатации
** определяется по фактическому состоянию
Эти технические новшества существенно повлияли на эксплуатационные характеристики ЭТС-W1560:
- Повысилась топливная универсальность. ЭТС-W1560 может устойчиво работать на сложных газах. На составах газа с WKI* 55 и выше двигатель работает без потери мощности. Даже наличие в топливном газе серосодержащих компонентов (до 0,2 %, молярная доля) существенно не влияет на ресурс двигателя.
- Способность работать при высоких температурах окружающего воздуха и большой высоте над уровнем моря. ЭТС-W1560 может эксплуатироваться в жарких регионах, не теряя мощности даже на большой высоте над уровнем моря. Предельные значения без снижения номинальной мощности: температура окружающей среды до +40 °С, высота 1000 м над уровнем моря. Но и на высоте более 1000 м и при более высоких температурах ЭТС-W1560 сохраняет работоспособность при незначительном снижении выходной мощности.
- Снизились эксплуатационные затраты. Несмотря на большую мощность по сравнению с ЭТС-W1375, стоимость эксплуатации новой ГПЭС снизилась на 22 %. Достижение таких результатов стало возможным благодаря следующим факторам:
- применению менее дорогих свечей зажигания с увеличенным ресурсом. Использование свечей из недрагоценных металлов и модуля питания зажигания нового поколения (IPMD2) увеличивают интервал замены свечей до 4000 часов;
- увеличенным интервалам замены масла. За счет улучшенной конструкции поршня интервалы замены масла продлены до 4000 моточасов (в зависимости от состава газа и условий эксплуатации, необходимость замены определяется по фактическому состоянию);
- сокращению количества выездов сервисных бригад для работ с двигателем, в результате чего эксплуатационные затраты снижаются.
- Увеличились интервалы больших ТО. Одно из существенных преимуществ использования цикла Миллера в сжигании топливовоздушной смеси – это снижение температуры в конце такта сжатия. Казалось бы, меньшая температура уже обеспечит более продолжительный сервисный интервал, но конструкторы на этом не остановились. Специально были разработаны новые головки блока цилиндров с технологией охлаждения XCOOLED с оптимизированным потоком движения охлаждающей жидкости, что позволило еще снизить температуру в отдельных точках клапанной группы на 10…40 %. Кроме того, в газовом двигателе ЭТС-W1560 применена конструкция поршня с уменьшенным объемом кратера поршня, что позволило снизить температуру в верхнем гребне поршня еще на 50 °С. В результате этих конструктивных изменений существенно увеличился ресурс работы ГБЦ – теперь срок ее службы составляет 24 000…30 000 моточасов.
- Удобство управления и диагностики неисправностей. В ЭТС-W1560, как и в предыдущей модели, используется контроллер двигателя нового поколения ESM2, который снабжен большим резистивным сенсорным экраном. С ним можно взаимодействовать, прикасаясь пальцем, перчаткой или стилусом, – экран реагирует на нажатие любыми предметами. Ранее, чтобы получить доступ к точным настройкам или диагностике, требовался отдельный ноутбук или компьютер. Сейчас сенсорный экран дает возможность полного взаимодействия со всеми системами. Отметим новые функции контроллера:
- полноцветное отображение параметров работы двигателя в графическом виде;
- отображение всех неисправностей, а также встроенный модуль пошагового поиска и устранения неполадок;
- контроль выхлопа, температуры коренных подшипников, давления масла;
- контроль пропусков зажигания.
Следует заметить, что цикл Миллера требует более интенсивного наддува, чем в традиционном двигателе, работающем на обогащенной топливной смеси. Чтобы обеспечить такой наддув, в двигателе используется новый мощный турбокомпрессор, силовые элементы конструкции которого изготовлены из материалов с более высокими прочностными характеристиками, чем в ЭТС-W1375, что позволяет увеличить ресурс работы до 24 000…30 000 часов.
|
MyPlant – это облачная информационная платформа, реализованная на концепции IoT (от англ. Internetofthings – интернет вещей), служит для оптимизации управления, эксплуатации и обслуживания отдельной ГПЭС или парка электростанций на базе газовых двигателей. Наиболее востребованная функция myPlant – предиктивная аналитика, которая дает рекомендации для технического обслуживания узлов двигателя не по установленным регламентам, а по их фактическому состоянию, а также прогнозирует нештатные ситуации на основе технологии BigData. Такие подходы передают функции мониторинга и анализа под контроль искусственного интеллекта, освобождают оператора от выполнения рутинных задач и в конечном итоге упрощают механизмы принятия решений. |
Опытная эксплуатация двигателей, аналогичных используемым в ЭТС-W1560, показала непревзойденную надежность – на уровне 99,8 %. Опытные испытания проводились в 2017–2019 гг. на трех агрегатах при нагрузке 90…100 % от номинальной.
Необходимо также отметить, что агрегатирование ГПУ ЭТС-W1375 и ЭТС-W1560 компания «ЭнергоТехСервис» проводит самостоятельно. Для каждой модели инженеры разработали индивидуальную конструкцию силовой рамы, на которой установлены двигатель и генератор. Для установки в паре с двигателем компания «ЭнергоТехСервис» выбирает надежные решения из линейки генераторов Stamford от Cummins Generator Technologies (CGT). А в случае с ЭТС-W1560 генератор был разработан CGT специально под технические требования новой ГПЭС.
Новации в инженерных системах ГПЭС
По сравнению с предыдущей моделью, в ЭТС-W1560 серьезно модернизировали систему вентиляции и охлаждения энергоблока. В первых версиях ЭТС-W1560 используется приточный модуль, который герметично установлен на крышу основного блока. Все вынесенные в верхний модуль системы для перевода его в транспортное состояние не требуют демонтажа: для их соединения предусмотрены необходимые фланцы и коннекторы. Следовательно, монтаж данного модуля на месте эксплуатации не потребует много времени.В приточном модуле применяются фильтры с классом очистки G3, которые препятствуют попаданию внутрь контейнера мелких частиц (например, пыльцы) и дополнительно осушают поступающий воздух. Это значит, что штатный воздушный фильтр на входе ГПУ будет служить дольше.
Фото: фильтры приточного модуля ЭТС-W1560
Кроме того, в ЭТС-W1560 применяется рециркуляция воздуха. Подмешивание горячего отработанного воздуха к холодному, поступающему снаружи, также происходит в приточном модуле. Благодаря этому решению повышается надежность эксплуатации электростанции в условиях низких температур.
Аэро- и термодинамические расчеты позволили точно смоделировать движение потоков воздуха внутри машинного зала. А замеры, проведенные в ходе опытной эксплуатации, и накопленный опыт работы оборудования других моделей помогли оптимально распределить воздушный поток для максимально эффективного отвода тепла от работающей установки.
Система вентиляции управляется отдельным электронным модулем, в котором анализируется информация, поступающая от системы управления двигателем и с множества датчиков внутри и снаружи контейнера. Воздушные потоки в модуле распределяются таким образом, чтобы исключить прямое попадание потока холодного воздуха на корпус двигателя для предотвращения его повреждений от перепада температур.
Как и в ЭТС-W1375, в новой ГПЭС для сухого трансформатора выделен отдельный вентилируемый отсек. Напряжение трансформатора по высокой стороне меняется путем изменения схемы соединения обмоток. Таким образом, обеспечивается универсальность решения: ГПЭС может использоваться в сетях 0,4 кВ (без использования трансформатора), а также 6,3 или 10,5 кВ (через трансформатор).
Фото: газовая рампа ЭТС-W1560
Необходимо также добавить, что компания провела серьезную работу над улучшением массогабаритных показателей ЭТС-W1560. Прочностные расчеты позволили выявить слабонагруженные участки модуля и оптимизировать их металлоемкость при сохранении несущих способностей конструкции. И наоборот – в сильно нагруженных элементах (в частности, на участках над/под дверными проемами) используются балки увеличенного сечения и металл повышенной толщины. Предприятие гарантирует, что и через 10–15 лет, когда силовые конструкции неизбежно подвергнутся коррозии, модуль сохранит свою первоначальную жесткость. Это значит, что ГПЭС можно беспрепятственно перемещать на новое место эксплуатации на протяжении всего ее жизненного цикла.
Отметим также четкое соблюдение транспортных габаритов. Нередко наличие выносных элементов (сигнальных табличек, светильников, точек крепления, сальниковых досок и др.) приводит к тому, что размеры контейнера при транспортировке незначительно превышают допустимые габариты. Этих нескольких сантиметров иногда бывает достаточно, чтобы осложнить перемещение модуля по дорогам общего пользования. В ЭТС-W1560 все внешние элементы «утоплены» внутрь модуля в отдельные ниши.
Среди отработанных решений для облуживания газового двигателя, которые также используются и в модели ЭТС-W1375, отметим следующие:
- в комплект поставки входит сервисная площадка с укрытием. Она устанавливается в проем двустворчатых дверей и служит для удобства проведения сервисных работ в неблагоприятных климатических условиях. Ее площадь позволяет разместиться специалисту с полным комплектом специального инструмента и ЗИП;
- две кран-балки грузоподъемностью 500 кг, оборудованные талью и механизмом передвижения тали (тоже в штатной поставке);
- одна из торцевых стен ГПЭС сделана съемной, что позволяет беспрепятственно выкатить газовый двигатель для проведения капитального ремонта.
Новая модель ГПЭС компании «ЭнергоТехСервис» – ЭТС-W1560 – будет востребована в проектах со сложными топливными газами. Она найдет применение в энергоснабжении нефтегазовых месторождений, имеющих излишки метаносодержащих газов для утилизации, и прочих объектов, в том числе расположенных в жарких климатических зонах и горной местности (южные регионы России, Казахстан).
Фото: газопоршневой двигатель Waukesha
*WKI – Waukesha Knock Index, аналог метанового числа (MN), применяемый в компании Waukesha для расчета показателей работы двигателя на различных топливных газах. В зависимости от состава топливного газа численно может быть равен или незначительно превышать метановое число (MN) для данного состава, рассчитанное методом AVL.
