Система циркуляции воздуха газопоршневой установки

Как мы рассказывали в предыдущих статьях, газопоршневая когенерационная установка состоит из ряда систем и узлов, образующих единый механизм генерирующего оборудования. В настоящей статье мы расскажем о системе циркуляции воздуха и особенностях её эксплуатации на базе газопоршневой электростанции контейнерного исполнения, т.к. именно в такой модификации она наиболее наглядно представлена Вашему вниманию как целостная система.

Воздух играет важную роль в работе газопоршневой установки, прежде всего как составной элемент горючей газо-воздушной смеси, необходимой для работы двигателя, а также как охлаждающая среда агрегатов и устройств.

Производитель двигателя газопоршневой установки предъявляет строгие требования к параметрам системы циркуляции воздуха, которая должна поддерживать его требуемый расход оборудованием. С учётом этих требований выполняется расчёт рабочих параметров данного узла и подбор соответствующего вентиляционного оборудования.

На рисунке 1 представлена схема приточно-вытяжной вентиляции газопоршневой установки контейнерного исполнения.

Рис 1. Схема подачи воздуха в рабочее помещение энергоблока.

Условные обозначения:

1. Приточный воздух
2. Отходящий воздух
3. Наружная защитная решетка
4. Фильтры
5. Звукоизоляционная кулиса
6. Вытяжной вентилятор

В правилах техники безопасности и эксплуатации газопоршневой установки отдельно сказано о том, что  должна быть обеспечена надлежащая приточно-вытяжная вентиляция (не закрывать вентиляционные шахты) для помещения агрегата.

Надлежащая приточно-вытяжная вентиляция газопоршневой установки в контейнере обеспечивается по следующей схеме: поступающий воздух через регулируемые жалюзи поступает внутрь контейнера, проходя через дверные фильтры и удаляется наружу через вытяжной вентилятор, расположенный, как правило на крыше контейнера, обеспечивая тем самым непрерывную циркуляцию. Частота вращения данного вентилятора регулируется автоматически, исходя из температуры воздуха внутри контейнера.

Важным моментом в процессе эксплуатации вентиляционной установки также является поддержание в надлежащем состоянии фильтрующих элементов, установленных за вентиляционными решётками приточной вентиляции на дверях контейнера. Т.е. их своевременная замена при загрязнении и использование «карманных» фильтров установленного размера и класса фильтрации.

Если использовать фильтрующие элементы ненадлежащего размера, то результат несложно предугадать. Когда заменяется рассчитанная деталь на другую меньших размеров, но сохраняется возлагаемая на неё нагрузка, то её ресурс и рабочая характеристика заметно сократятся. Действительно, объем воздуха, необходимого газопоршневому агрегату для нормальной работы останется прежним. Но в виду того, что рабочая часть фильтра сократилась в несколько раз, сопротивление протеканию воздуха через него возрастает также в несколько раз. Помимо этого, несложно догадаться, что засорение этого элемента тоже произойдет преждевременно. В случае ускоренного засорения сопротивление ещё более увеличится. Каковы же последствия этого явления?

Вернёмся к конструкции системы питания нашей установки. (рис.2)

Рис.2 Газовоздушный смеситель 

1. Впуск газа
2. Впуск воздуха
3. Выпуск смеси газ-воздух
4. Соединительные тяги для шагового двигателя
5. Кольцевой зазор
6. Шаговый двигатель

Смешение газа и воздуха в горючую смесь происходит непосредственно перед турбокомпрессором двигателя газопоршневой установки, в т.н. газовоздушном смесителе.

Воздушно-газовый смеситель является трубой Вентури, т.е. это обтекаемое сужение трубы с постепенным расширением. Благодаря форме поток претерпевает потерю давления только в очень малом объеме, а следовательно только минимальные потери при наполнении цилиндров. В самом узком месте поток движется с максимальной скоростью. Здесь, благодаря пониженному давлению, через кольцевой зазор по радиусу к центральной части струи подмешивается поступающий снаружи газ.

Регулировке газовоздушной смеси служит газовый зазор, изменяемый посредством шагового двигателя. Регулировка количества смеси осуществляется посредством дроссельного клапана.

Первым признаком, говорящим о недостатке поступающего воздуха в контейнер газопоршневой установки является трудность при открытии дверей внутри машинного отделения – дверь как будто присасывается к проему.

Состояние воздуха внутри контейнера стремиться к вакууму, поскольку поступающего воздуха недостаточно, а его  расход для работы газопоршневой установки необходим постоянно. Следовательно, начинает нарушаться соотношение воздух-топливо, газа становится больше, воздуха меньше. Смесь становится богаче, что приводит к следующим последствиям:

• перерасход газа;
• потеря мощности, худшая мобильность при наборе мощности;
• повышенный износ поршневых колец, головок цилиндров.

Поэтому, хотелось бы отметить, что такой простой элемент системы, как карманный фильтр приточной вентиляции воздуха может повлечь за собой изменение рабочих характеристик двигателя газопоршневой электростанции (моменту зажигания и, как следствие, детонации) в случае его несвоевременной замены.