ГПУ MWM TCG 2020V20 и 2020V12 без иллюзий

Энергоцентр "Северный Рудник"

Проект реализовали специалисты с опытом эксплуатации мини-ТЭЦ

Параллельная работа ГПЭА с внешней сетью по двум вводам

Комбинированные паровые котлы (выхлоп + горелка)

Об объекте

Газопоршневая электростанция "Северный Рудник" (Липецк) на базе двух ГПУ MWM (TCG 2020 V20 и 2020 V12) была построена и введена в эксплуатацию в 2016 году. Она предназначена для энергоснабжения промышленного узла, включающего три предприятия:

  • птицефабрика,
  • молочный завод,
  • мясоперерабатывающий комбинат.

Причём на момент принятия решения о строительстве данного энергоцентра птицефабрика уже работала. Что касается молокозавода и мясокомбината, то они проектировались и строились одновременно с мини-ТЭЦ, но введены в эксплуатацию были после неё.

Основной причиной строительства собственной электростанции явилось отсутствие в централизованных электрических сетях свободной электрической мощности: у МРСК не было возможности обеспечить потребности двух новых производственных объектов в электроэнергии.

И вторая причина, конечно же, экономическая: владельцы предприятий совершенно здраво рассудили (правильнее сказать - рассчитали), что за счёт собственной электрогенерации получится серьёзно сэкономить.

К тому же у них перед глазами был крайне успешный опыт Липецкой птицефабрики, на которой энергоцентр мощностью 3 х 1 МВт эксплуатируется скоро уже как 10 лет. Кстати, расстояние между двумя этими мини-ТЭЦ менее 5 км.

Газопоршневая электростанция "Северный Рудник" (Липецк)
Газопоршневая электростанция "Северный Рудник" (Липецк)

 

 

Более подробно о том, зачем вообще строить собственную электрогенерацию, можно прочитать здесь:

Чем интересна эта мини-ТЭЦ

 

1. Проект реализован при непосредственном участии и под руководством технических специалистов, занимающихся эксплуатацией энергоцентра Липецкой птицефабрики (3 х 1 МВт).

 

2. Обеспечена возможность параллельной работы электроагрегатов MWM TCG 2020V20 и 2020V16 с внешней сетью по двум вводам (один - в работе, один – в резерве).

 

3. Для утилизации тепла выхлопных газов использованы не стандартные теплообменники «газ-вода», а комбинированные паровые котлы «выхлопные газы + газовая горелка».

 

Особенности реализации проекта

Участие в проекте серьёзного эксперта

После принятия решения о строительстве собственной электростанции владельцы предприятия сделали очень грамотный ход: для руководства этим проектом они пригласили Александра Морозова – технического директора соседней Липецкой птицефабрики.

Дело в том, что к этому моменту данный специалист уже имел богатый опыт проектирования, строительства и эксплуатации двух энергоцентров – на птицефабрике (три ГПУ Caterpillar по 1 МВт) и в торговом центре «Корзинка-6» (3 х 580 кВт на ГПУ MWM TCG 2016V12).

Поэтому газопоршневая электростанция «Северный Рудник» в некотором роде уникальный объект, поскольку она проектировалась и строилась под непосредственным руководством инженера, имеющего практическое представление об особенностях работы таких объектов. Соответственно, весь накопленный Александром Морозовым опыт эксплуатации двух мини-ТЭЦ был использован им в новом проекте.

Газопоршневая установка ­MWM TCG 20202 V12­ в энергоцентре "Северный рудник"­

Сам проектировал - сам эксплуатирую

Ещё один интересный момент: электрическую часть проектной документации на мини-ТЭЦ «Северный Рудник» разрабатывал её нынешний начальник Александр Попов, который перед этим занимался эксплуатацией ГПУ Caterpillar на Липецкой птицефабрике под руководством А.Морозова. Естественно, что А.Попов так же применил свой предыдущий опыт при работе над проектом новой мини-ТЭЦ.

Таким образом, Александр – один из немногих в стране специалистов, имеющих реальную практику как по газопоршневым установкам Caterpillar, так и по MWM TCG 2020 V20 и V12. Соответственно, он может обоснованно сравнивать эти марки ГПУ, поскольку лично работал и с теми, и с другими машинами.

Александр понимает многие нюансы, о которых не знают узкие специалисты, занимавшиеся только одной моделью ГПУ. Например, после ввода электростанции в эксплуатацию ему довелось столкнуться с некоторыми недоработками «родной» системы управления MWM, которую по ходу дела пришлось доводить до ума.

 

ВЫВОД:

Непосредственное участие «эксплутационщиков» в проекте строительства новой мини-ТЭЦ позволяет избежать многих ошибок в её конструкции: люди, ежедневно работающие с газопоршневыми установками «на земле», гораздо лучше понимают их особенности, чем обычные инженеры-проектировщики.

 

Заканчивая рассказ о специфике реализации проекта энергоцентра «Северный рудник» необходимо отметить, что важную роль в его успехе сыграли инженеры-проектировщики из Липецкого политеха, которые, как и в случае с мини-ТЭЦ Липецкой птицефабрики, взяли на себя разработку проектной документации и прохождение экспертизы.

Технические особенности мини-ТЭЦ

Параллельная работа с внешней сетью по двум вводам

Основная особенность энергоцентра «Северный рудник» в электрической части – это возможность параллельной работы газопоршневых установок с внешней сетью по двум вводам.

В обычном режиме обе ГПУ синхронизированы между собой и с одним из вводов 6 кВ. Второй ввод находится в резерве. Если происходит аварийная ситуация, и основной ввод «отваливается», то газопоршневые установки уходят в островной режим, а затем автоматически синхронизируются с резервным вводом.

Реальная ситуация работы по резервному вводу

На фотографии дисплея, установленного на шкафу управления ГПУ, показана как раз такая ситуация: первый ввод отключен по отказу, отбор электроэнергии из внешней сети (11,6 кВт) производится по второму вводу. При этом оба электроагрегата нагружены на 69 % от номинала. Соответственно, TCG 2020 V20 выдаёт мощность 1380 кВт, а TCG 2020 V12 – 825 кВт.

Обратите внимание: установленная мощность двух находящиеся в работе ГПУ (2000 кВт + 1200 кВт = 3200 кВт) в состоянии полностью покрыть текущую электрическую нагрузку промузла (1380 кВт + 825 кВт + 11,6 кВт = 2216,6 кВт). Однако электростанция осуществляет отбор электроэнергии из внешней сети, хоть и в минимальном объёме (11,6 кВт).


Реальная картина на дисплее шкафа управления ГПУ: 1 ввод "упал", в работе 2 ввод
Реальная картина на дисплее шкафа управления ГПУ: 1 ввод "упал", в работе 2 ввод
Шкафы управления ГПУ MWM TCG 2020 V20 и V12 ­
Шкафы управления ГПУ MWM TCG 2020 V20 и V12 ­

Необходимость постоянного отбора мощности из внешней сети

На самом деле это стандартное техническое решение при параллельной работе ГПУ с внешней сетью. Минимальный отбор мощности из внешней сети (обычно 10 – 30 кВт) сохраняется даже в том случае, если находящиеся в работе ГПУ полностью покрывают электрическую нагрузку предприятия. Это сделано для того, чтобы внешняя энергосистема видела, что ввод является «горячим», и по нему осуществляется постоянный отбор мощности.

Если происходит аварийная ситуация, в результате которой один или оба газопоршневых электроагрегата останавливаются, то при наличии «горячего» ввода происходит мгновенное переключение на отбор электрической мощности из внешней сети. Соответственно, предприятия промузла будут обеспечены электроэнергией в непрерывном режиме. Скорее всего, не будет даже «мигания», и ни один из потребителей не почувствует, что ГПУ аварийно «отвалились».

Это становится очень важным особенно при использовании импортного технологического оборудования, которое очень чувствительно к скачкам напряжения. В некоторых случаях перепады напряжения могут приводить к тому, что технологические линии останавливаются, и для их перезапуска требуется несколько часов, Такие простои приводят к серьёзным финансовым потерям.

Пример реальной аварийной ситуации

Кстати, аварийную ситуацию с внезапным отключением одного электроагрегата мне лично довелось наблюдать на Липецкой птицефабрике при посещении этого объекта осенью 2009 года. Тогда там работало ещё не три, а два Катерпиллара по 1 МВт.

В какой-то момент один из электроагрегатов внезапно остановился: соответствующая стрелка на дисплее G1 «упала» влево. Однако никто на предприятии этого сразу не заметил: мгновенно начался отбор электрической мощности из внешней сети, поэтому всё технологическое оборудование продолжило работать, как ни в чём не бывало. Даже освещение не «моргнуло».

Через пару минут операторы обратили внимание на остановку одной из двух ГПУ, и ещё минут через десять под руководством Александра Морозова они устранили возникшую проблему. Оказалось, что из-за вибрации отошёл какой-то датчик.

Если бы такая ситуация произошла при работе мини-ТЭЦ в островном режиме, то всё предприятие было бы обесточено. При аварийной остановке одной ГПУ вторая машина всё равно остановилась бы по перегрузке.

Реальная авариная ситуация: G1 - остановка (стрелка упала влево), G2 - в работе­­
Реальная авариная ситуация: G1 - остановка (стрелка упала влево), G2 - в работе­­

Цель - повышение надёжности энергоснабжения

Ещё раз хочу подчеркнуть, что схема параллельной работы мини-ТЭЦ «Северный Рудник» с двумя вводами была предложена Александром Морозовым исходя из его опыта эксплуатации энергоцентра на Липецкой птицефабрике. Наличие резервного ввода, безусловно, повышает надёжность энергоснабжения промузла.

ВЫВОД:

Параллельная работа энергоцентра с внешней сетью повышает надёжность энергоснабжения объекта: в случае аварийной остановки одного или даже всех электроагрегатов потребность предприятия в электроэнергии покрывается за счёт отбора мощности из внешней сети.

 Согласование параллельной работы – это высший пилотаж при проектировании мини-ТЭЦ

Всем, кто сталкивался с вопросами согласования параллельной работы газопоршневой электростанции с внешней сетью, известно, что это весьма непростой процесс. Зачастую это наиболее сложный этап при проектировании мини-ТЭЦ. И хотя таких энергоцентров в России довольно много, согласовывать параллельную работу умеют далеко не все проектировщики. Например, у проектных организаций, которые специализируются на котельных, как правило, нет специалистов, которые имеют реальный опыт таких согласований.

Случай мини-ТЭЦ «Северный Рудник» во многом уникален ещё и тем, что подготовкой всех документов и непосредственным согласованием параллельной работы с внешней сетью занимался не сотрудник проектного бюро, а инженер, непосредственно занимающийся эксплуатацией ГПУ – Александр Морозов. Этот факт характеризует его как специалиста с очень высокой квалификацией, далеко выходящей за рамки повседневных обязанностей технического директора промышленного предприятия.

Техническое обслуживание и ремонт ГПУ - своими силами

Комбинированные паровые котлы (выхлопные газы + газовая горелка)

Абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина

Размещение радиаторов на надземной платформе

Посещение энергоцентра "Северный Рудник"

Если вы хотите посмотреть в работе данную электростанцию, заполняйте заявку. А  постараюсь договориться о вашем визите на этот объект.

Посещение других газопоршневых мини-ТЭЦ

Ознакомительные визиты на действующие электростанции - обязательный этап при выборе модели и поставщика газопоршневой установки для вашего будущего энергоцентра. Здесь представлен полный список объектов, посещение которых я могу организовать.

МАТЕРИАЛ ЕЩЁ НЕ ЗАКОНЧЕН И НАХОДИТСЯ В РАБОТЕ

© МетеоЭнергетик, 2020
Валерий Мартынов. Частный консультант по ГПУ, микротурбинам и мини-ТЭЦ.
Моб.: +7 (903) 747-77-71 E-mail: meteoenergetic@yandex.ru