Отчет по практике в ООО «Энергонефть»

3 Выбор исполнения

Открытое исполнение – оптимальный вариант для установки дизельной электростанции в производственном помещении. Это и самый дешевый вариант и самый удобный с точки зрения эксплуатации и обслуживания.

Второй вариант – это дизельная электростанция в кожухе, который с одной стороны дает снижение уровня шума при работе и с другой стороны, при необходимости, защиту от атмосферных осадков. Таким образом, исполнение в кожухе является оптимальным, при установке в технических помещениях, соседствующих с жилыми постройками или на улице.

Контейнерное исполнение – это дизельная электростанция, установленная в утепленном контейнере, снабженным всеми необходимыми системами, такими как отопление, вентиляция, освещение, пожаротушения и т.п. Такой вариант используется, если нет возможности установить электростанцию в помещение, а установка в кожухе на улице не допустима по условиям окружающей среды (температура окружающего воздуха ниже -28), а также для удобства обслуживания (обслуживающий персонал при работе находится внутри контейнера).

4 Выбор панели управления

Панель управления следует  выбирать в зависимости от назначения дизельной электростанции. Простейшая ручная панель управления позволит запустить  станцию поворотом ключа, проследить основные параметры производимой электроэнергии, давление масла и температуру  охлаждающей жидкости. Если ничего больше от дизельной электростанции не требуется, то это оптимальный  бюджетный вариант.

Если есть необходимость  запуска дизельной электростанции по удаленному сигналу, необходимо обращать внимание на автоматическую панель. Также она позволит контролировать и задавать гораздо больше рабочих параметров. Последнее необходимо, например, при работе дизельной электростанции в качестве резервного источника электроснабжения, который запускается автоматически по сигналу от АВР при пропадании напряжения в централизованной сети.

Сложные автоматические панели управления могут также управлять  работой нескольких генераторов  параллельно на общую нагрузку, контролировать сеть или имеют возможность удаленного мониторинга.

5 Комплектация автоматом ввода резерва (АВР)

Автомат ввода резерва (АВР) используется в том случае, если необходимо автоматическое переключение объекта на резервную дизельную  электростанцию при аварии сети электроснабжения. Он представляет собой устройство переключения нагрузки, которое осуществляет мониторинг сети и, при нарушении электроснабжения, запускает дизельную электростанцию, после чего переключает нагрузку объекта на питание от генератора ДЭС. При восстановлении напряжения в сети, алгоритм протекает в обратном направлении. Выбор АВР осуществляется по максимальному току переключения. Для совместной работы АВР и дизельной электростанции последняя должна быть снабжена автоматической панелью управления.

 

 

 

6 Дополнительные опции

Основными из опций являются:

- Система подогрев охлаждающей жидкости – нагревает жидкость в системе охлаждения двигателя и обеспечивает ее циркуляцию, снижая тем самым длительность пуска и износ двигателя при запуске из холодного состояния.

- Зарядное устройство  аккумулятора – поддерживает  батарею в заряженном состоянии,  не допуская избыточного заряда, поддерживая готовность аккумулятора  к пуску двигателя. Устройство  необходимо при работе генератора  в качестве резервного источника.

- Сепаратор топлива –  комплект, включающий в себя топливный  фильтр и водоотделитель, который  удаляет воду из дизельного  топлива. Необходим при возможности  попадания в бак топлива низкого  качества.

Для автоматического регулирования  ДЭС используют различные блоки управления, в которые заложены основные функции:

-автоматическое регулирование  частоты вращения вала дизеля, напряжения и температуры в  системах охлаждения и смазки;

-местное и дистанционное управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями, а также частотой вращения (нагружением) реверсированием;

-автоматическая подзарядка  АКБ, обеспечивающих пуск и  (или) питание средств автоматизации  (при электростартерном пуске);

-автоматическая аварийно-предупредительная  сигнализация и защита;

-индикация значений контролируемых  параметров на местном (дизельном)  щитке и (или) дистанционном  пульте.

-дистанционное автоматизированное и автоматическое управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями, частотой вращения (нагружением) и реверсированием при его наличии;

-автоматический прием  нагрузки при автономной работе  или выдача сигнала о готовности  к приему нагрузки;

-автоматизированный экстренный  пуск и останов;

 

При проведении технико-экономического сравнения для выбора одного из нескольких вариантов ДЭС, кроме вышеуказанных пунктов пользуются следующими показателями:

Характеристики дизель-генераторов:

Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт-ч) 
Удельный расход масла (Угар масла), г/ кВт-ч  
КПД (без утилизации теплоты) 
КПД (с утилизацией теплоты)  
Мощность единичной установки, МВт  
Диапазон рабочих режимов, % от ном.мощности -  
Ресурс до текущего ремонта (не менее), тыс.ч. 
Ресурс до капитального ремонта (не менее), тыс.ч.  
Срок службы двигателя (не менее), тыс.ч.  
Затраты на ремонт, % от стоимости  
Уровень шума на расстоянии 1м (не более), дБ  
Уровень шума на выхлопе (не более), дБ  
Стоимость установленной мощности, $ / кВт

Параметры генератора и Параметры  сети (при использовании ДЭС как резервного источника или при выдаче мощности в сеть. )

Напряжение между фазами,

Напряжение между фазой  и нулем,

Нагрузка генератора,

Частота,

Полная, активная, реактивная мощности,

Ток,

Коэффициент мощности 

 

Параметры двигателя:

Температура охл. Жидкости,

Давление масла,

Уровень топлива в баках,

Напряжение АКБ,

Частота вращения вала двигателя,

Напряжение на клеммах  зарядного генератора (для АКБ),

 

Для автономной работы необходима установка защит генератора и  двигателя.

 

Защита двигателя:

Высокая температура охлаждающей  жидкости (аналоговый и дискретный датчики),

Низкая температура двигателя (дискретный датчик),

Низкое давление масла (дискретный и аналоговый датчики),

Низкий уровень охл.жидкости,

Не запланированный останов,

Неудачный останов,

Аварийный останов,

Запас топлива (дискретный и  аналоговый датчики),

Превышение допустимой скорости вращения вала двигателя,

Защита по низкой скорости вращения вала двигателя,

 

Защита генератора:

Высокая частота генератора,

Низкая частота генератора,

Высокое напряжение,

Низкое напряжение,

Короткое замыкание,

Перекос фаз,

Защита от перефазировки,

Защита генератора от встречного хода,

Перегрузка,

 

Для удаленного доступа и  получения информации о работе ДЭС  снимают следующие параметры

 

Статистические данные:

Общее количество отработанных часов,

Количество выработанных кВт,

Количество запусков.

 

Для удаленного управления ДЭС возможно использовать ПК. Для  этого в блоки управления встраиваю  функции:

Позиционирование GPS,

Аналоговый, GSM/GPRS модемы,

Порты ввода, вывода данных непосредственно на ПК (RS232, RS485).

Для предприятия важна  автономность таких комплексов, с  возможность дистанционного контроля состояния оборудования и прочих параметров работы автономной ДЭС.

Чтобы создать систему  автономного управления дизельной  электростанцией покажем диаграмму  потоков информации внутри комплекса  автономной ДЭС. 

 

 

Рисунок 2 – Схема обмена данными

Контроль параметров двигателя, генератора, напряжения и других параметров осуществляется через датчики, подключенные к устройствам, датчики соединяются  с контроллером. Схема приведена  на рисунке 3

Для дальнейшей работы были выбраны датчики и исполнительные механизмы для двигателя и  генератора. Датчики и механизмы  для удобства чтения собраны в  таблицу 2. 

 

 

Рисунок 3 – Общая схема  соединения датчиков с контроллером

 

 

 

Таблица 2 – Датчики и исполнительные механизмы автономной ДЭС

место установки	Назначение	Тип	примечение
Двигатель
Датчики	Скорость вращения вала	ВС-401	подкл. К АСУ через Анализатор спектра низкочастотного диапозона
	Температура охл. Жидкости	ds18s20	строится на основе данного  датчика
	Давление масла	VG1092090311	меняется в зависимости  от двигателя
	уровень топлива	Omnicomm LLS 20160	меняется от высоты резервуара
исп. механизм	изменение положения дросельной заслонки	н/у	применяется в сочетании  с электронной системой управления двигателем
	ТНВД	н/у	применяется в сочетании  с электронной системой управления двигателем
генератор
датчики	Напряжение фазное	LV 25-P или DVL-500	измеряемое напряжение 50 -500В
	напряжение линейное	LV 25-P или DVL-500	измеряемое напряжение 50 -500В
	ток	LEM выбирется по току	Выирается по максимальному  току генератора.
	частота тока	ЦД2100-К-1-0-1	Наличие уставок
	мощность (P,Q)	ЦП8506-120	ват-,вар-метр ы выходом RS-485

 

К недостаткам ДЭС относят высокую себестоимость генерируемой мощности, что обусловлено повышением цен на дизельное топливо, а для отдаленных регион к цене топлива добавляется стоимость его доставки до конечного потребителя, сравнительно маленький эксплуатационный ресурс дизельных двигателей, вредные выбросы в атмосферу.

Одним из перспективных направлений  развития дизельных электростанций являются установки инверторного типа с переменной частотой.

Под термином «инверторная»  понимается дизель-генераторная установка, работающая на переменной частоте вращения, выходное напряжение которой приводится к стандартным параметрам с помощью  силового полупроводникового каскада  выпрямитель-инвертор (преобразователя  частоты). Достоинством инверторных  ДЭС, в сравнении с дизельными электростанциями общепромышленного  применения, является значительное уменьшение удельного расхода топлива, обеспечиваемое автоматическим переводом дизельного двигателя на оптимальную частоту  вращения по критерию минимального расхода  топлива в зависимости от величины электрической нагрузки.

Одной из самых сложных  задач создания инверторных ДЭС  является разработка специализированных устройств автоматического регулирования, обеспечивающих управление рабочими режимами дизель-генераторной установки по заданным законам, исходя из критерия минимума расхода топлива. Энергетические характеристики инверторной ДЭС во многом определяются используемыми алгоритмами управления, поиск и разработка которых вызывают необходимость создания математической модели изолированной энергетической системы, содержащую модели дизельного двигателя, синхронного генератора, управляемых силовых преобразователей, буферного накопителя энергии и  модели электрической нагрузки автономного  потребителя.

Важным компонентом является математическая модель дизельного двигателя, позволяющая проводить исследования его рабочих режимов как на коротких интервалах модельного времени  с целью изучения переходных процессов  в системе, так и на длительных интервалах с целью отработки  алгоритмов управления всем комплексом и определения энергоэффективных  режимов его функционирования.

При создании математической модели ДД необходимо учитывать, что дизельный двигатель, включенный в состав ДЭС, имеет всережимный регулятор частоты вращения вала двигателя. Основное уравнение динамики двигателя имеет вид:

,       (1)

где − моменты инерции ДД и синхронного электрического генератора, соответственно; − угловая частота вращения вала; − момент, развиваемый двигателем; − момент нагрузки на валу.

Вырабатываемая двигателем механическая мощность на валу определяется соотношением:

.

Уравнение (1) представляет собой  нелинейное неоднородное дифференциальное уравнение первого порядка, что  крайне усложняет проведение исследований в аналитической форме. Функция  момента  ДД является многопараметрической нелинейной функцией большого числа  параметров: