Охлаждение ГПЭС: проблемы, методы, нюансы

Когда газопоршневая электростанция работает, энергия, появляющаяся при сжигании топлива, превращается в механическую работу, тепло. Во время ее функционирования система охлаждения электростанции должна обеспечивать отвод выделяемой теплоты, даже если температура окружающей среды максимальна.

Основной теплоотвод идет от воздуха, сжимаемого в турбокомпрессоре, масляной системы, рубашки охлаждения мотора. Если в состав установки включен турбонаддув, то дополнительно охлаждается наддувочный воздух. Система делится на основную и вспомогательную.

Проблемы охлаждения

Чтобы предотвратить перегрев газопоршневых электростанций в ходе их работы, приходится решать задачи:

Охлаждение поступающего в силовой агрегат воздуха. Для этого устанавливается воздухоохладитель. При расчете теплообменника учитывается размер воздухозаборного устройства, расход воздушных масс. Дополнительно учитывают их температуру, аналогичный показатель воды на входе и выходе из охладителя. При проведении вычислений не забывают, что любое сопротивление при поступлении воздуха негативно сказываются на показателях работы установки.
Образование и скопление конденсата. Для сбора и отвода конденсирующейся на теплообменной поверхности воды используют дренажный поддон. Он монтируется в нижней части блока. Эффективность обеспечивается достаточной шириной, долговечность - использованием нержавеющей стали при изготовлении.
Создание источника холода. Для решения этой задачи в состав установки включаются воздушные компрессоры и иные агрегаты, функционирующие по схожему принципу.

Каждый элемент системы охлаждения имеет свой функционал. Поломка или неполадки одного из них провоцируют сбой, избыточный износ всей системы, что влечет замедление или остановку производства.

Методы

Чтобы поддерживать температуру составляющей газопоршневой установки на приемлемом уровне, отвод избыточного тепла организуется двумя базовыми способами. Первый предполагает применение потоков воздуха, второй - воды. Каждый принцип имеет особенности, с которыми лучше ознакомиться заранее.

Если для отвода избыточного тепла задействуются воздушные массы, то организуется система вентиляции помещения, где расположена энергоустановка. При расчетах внимание уделяют направлению потока воздуха. Он поступает в машинное отделение через систему воздуховодов. Они делаются на уровне пола между генерирующими агрегатами. Обязательно обдувается нижняя часть двигателя, генератора.

Применение воды при производстве электроэнергии - распространенная практика. Чтобы поддерживать температуру внутренних компонентов электростанции на требуемом уровне, она циркулирует по особому контуру. За счет этого идет забор накопленного тепла с его последующим отведением за пределы энергоустановки. Непрерывная циркуляция не позволяет воде нагреваться - накопленная теплота отводится постоянно, что не дает температуре подниматься выше заданного значения.

Характеристики

В работе системы охлаждения ГПЭС есть много важных показателей. Ее функционирование можно контролировать, отслеживая такие характеристики, как:

Температура охлаждающей жидкости и масла.
Индикаторные и механические КПД.
Коэффициент наполнения цилиндров.
Удельный расход топлива.
Объем удерживаемой теплоты.
Температура стенок цилиндров.
Коэффициент избытка воздуха.
Индикаторная мощность силового агрегата.
Коэффициент наполнения цилиндров.
Вязкость масла.
Затрачиваемая на трение мощность.

Отслеживая перечисленные характеристики, можно эффективно регулировать температуру охлаждающей жидкости и масла при работе газопоршневых двигателей.

Экономическая эффективность

Максимальную выгоду позволяет извлечь использование комбинированной системы охлаждения. Ее функционирование позволяет исключить дополнительные расходы на отопление объекта, обеспечиваемого электроэнергией с применением конкретной газопоршневой электростанции.

Когда ГПЭС работает, в процессе сгорания топлива, при котором выделяется электроэнергия, неизбежно происходит генерация немалого объема тепла. Комбинированная система охлаждения не только эффективно отводит накопившуюся теплоту от силового агрегата за счет ее съема. Важную роль играет принцип комбинирования системы. Он заключается в том, что жидкость, циркулирующая в охлаждающих контурах, обеспечивает отведение тепла и предотвращает перегрев. За счет нагрева циркулирующей жидкой среды идет съем тепла с охладительной рубашки мотора, турбонагнетателя, иных узлов привода.

После этого жидкость переходит во встроенный теплообменник. За счет этого идет подогрев воды до температуры выше +90°C. После этого аккумулированная в жидкости теплоэнергия передается через теплообменник расположенному на внешней стороне контуру. Это значит, что идет нагрев воды в наружной сети.

Экономия обеспечивается за счет эффективности работы комбинированной системы. Она обусловлена поддержанием нужной температуры применяемой для охлаждения жидкости на входе в силовой агрегат когенерационной станции. Показатель находится в пределах +80° C. Температура удерживается на этом уровне, так как в иной ситуации произойдет перегрев мотора - начнутся сбои в работе ГПЭС.

Сравнение

Каждый метод охлаждения ГПЭС имеет нюансы и используется в определенных ситуациях. Подготавливающие такие установки к эксплуатации мастера понимают, когда надо задействовать тот или иной тип.

Принцип воздушного охлаждения проще. Использование этой методики предотвращения перегрева предпочтительно, если установка монтируется в помещении, где без труда можно организовать эффективную систему вентиляции. Чтобы она работала без перебоев, надо установить вентиляторы, следить за их исправностью. Важно отслеживать мощность и потенциал системы. Ее можно быстро организовать и подготовить к эксплуатации, но максимально пользоваться потенциалом газопоршневой станции в этой ситуации не получится.

Водяное охлаждение предполагает монтаж особого контура. Формировать его рационально, когда надо максимально использовать потенциал агрегата. По охладительному контуру будет циркулировать вода. Она играет роль не только охлаждающей жидкости, но и теплоносителя, транспортирующего отведенное тепло для его использования с целью отопления целевого объекта. Водяная система уязвима к разным факторам. Например, утечка жидкости провоцирует немедленный сбой.

Заключение

Система охлаждения важна для газопоршневой электростанции. Если она не будет работать без сбоев, то компоненты установки быстро износятся, что спровоцирует дополнительные расходы на ликвидацию неполадок, замену вышедших из строя комплектующих.

Температуру на приемлемом уровне можно поддерживать двумя способами. Речь идет об организации воздушного или водяного охлаждения. Каждый метод имеет особенности. С ними лучше ознакомиться перед выбором требуемого в конкретной ситуации типа, чтобы избежать ошибок, влекущих ненужные последствия.