• Скачать в формате PDF

Д. А. Пестов (к.т.н.) – OOO «Хёрбигер», Москва

Газопоршневой двигатель VHP P9394 GSI, созданный подразделением Distributed Power компании GE, – самый современный в ряду двигателей 4-й серии. Он успешно сочетает высокие характеристики двигателей VHP 2-й серии с модифицированной конструкцией и рядом существенных усовершенствований.

Немаловажное значение при выборе агрегатов для строительства автономных электростанций, особенно на удаленных нефтегазовых месторождениях, имеют такие факторы, как расход топлива, уровень эксплуатационных затрат и срок окупаемости оборудования, экологические характеристики. И в этом случае нужно отметить основное преимущество газопоршневых двигателей перед дизельными: это более дешевое топливо и экологическая безопасность.
Газопоршневые двигатели серии VHP (Very High Power), первые разработки которых компания Waukesha начала в 1950-х гг., применяются в основном в нефтегазовой отрасли для генерации электроэнергии, а также в качестве приводов компрессоров.
Двигатели VHP отличаются исключительной надежностью, могут работать на природном и попутном газе, пропане, биогазе, газе сточных вод и органических отходов. Их преимуществами являются также низкие эксплуатационные расходы, возможность работы на газообразном топливе с изменяющимися параметрами. Сегодня по всему миру эксплуатируется более 20 000 двигателей Waukesha VHP, в том числе около 150 из них – в России, где они прекрасно зарекомендовали себя в самых сложных условиях.
Модельный ряд двигателей VHP постоянно модернизируется. Вслед за запуском в производство улучшенной 4-й серии – VHP 7104, 5905 и 3604 GSI (D) модельный ряд был пополнен 16-цилиндровым двигателем P9394 GSI.
В составе энергоблока VHP 9504 GSI он может выдавать мощность на валу генератора 1460 кВт (при частоте тока 50 Гц и частоте вращения 1000 об/мин).
VHP P9394 GSI, созданный подразделением Distributed Power компании GE, – самый современный в ряду двигателей 4-й серии. Он успешно сочетает высокие характеристики двигателей VHP 2-й серии с модифицированной конструкцией и рядом существенных усовершенствований, обеспечивших повышение эффективности и увеличение межремонтных интервалов.
Все двигатели 4-й серии оснащаются системой управления Waukesha ESM (Engine System Manager). Общими для них являются также система регулирования выбросов emPact, головки цилиндров, клапаны, гильзы, подшипники и шатуны, что значительно упрощает эксплуатацию и обслуживание двигателей.
Благодаря усовершенствованной камере сгорания обеспечивается более низкая температура отработавших газов, увеличивается КПД при снижении расходов на обслуживание и эксплуатацию. При этом сохраняется гибкость применения, характерная для двигателей, работающих на обогащенной топливной смеси. Изменения в конструкции включают монтируемую на двигателе систему охлаждения и фильтрации смазочного масла, увеличенный объем масляного картера, единый топливный вход, упрощенное подключение элементов охлаждения и высокопроизводительный масляный насос.
Система управления с замкнутым контуром emPact включает трехкомпонентный катализатор NSCR (компании GE), кислородные датчики, датчики перепада температуры и давления. Система измеряет параметры отработавших газов двигателя и автоматически корректирует соотношение воздух/топливо для поддержания работы катализатора при максимальном КПД даже при изменении частоты вращения, нагрузки, вида топлива, а также условий окружающей среды.
В режиме реального времени на цветную панель дисплея выводятся эксплуатационные параметры двигателя, а также информация об отказах, сигналах тревоги и остановках. Функция регистрации позволяет сохранять все данные (включая температуру катализатора и дифференциальное давление) на USB-накопителе, что упрощает отчетность о вредных выбросах.
Двигатели VHP P9394 GSI применяются также в составе установки Waukesha VHP P9504 GSI (D), предназначенной для производства электроэнергии на нефтяных промыслах. Энергоблок может иметь контейнерное исполнение или встраиваться в энергоцентры в качестве энергоячейки.
Генераторные установки Waukesha Enginator способны длительное время эксплуатироваться в суровых погодных условиях. Они работают в постоянном режиме до 99 % всего времени, останавливают оборудование только для проведения краткосрочного профилактического обслуживания. Энергоблоки GE Waukesha соответствуют мировым экологическим требованиям и обладают значительным ресурсом до первого капитального ремонта (до 80 000 ч). Полный ресурс двигателя превышает 250 000 часов. Электронная система управления подбирает оптимальный состав топливной смеси, компенсируя изменения в окружающей среде и качестве топлива.
Нужно отметить, что двигатели четвертой серии, по сравнению со второй (VHP P9390 GSI), имеют меньшую стоимость. Почти вдвое увеличены межремонтные интервалы за счет модернизированной конструкции головок цилиндров с лучшим отводом тепла и значительно большего объема картера. При этом существенно увеличивается мощность на выходе двигателя, значительно снижены выбросы NOx и CО2. При изготовлении компонентов газопоршневых двигателей Waukesha применяются передовые технологии, что являются гарантией их надежной работы и продолжительного срока эксплуатации.
Приведенные преимущества и высокое качество изготовления двигателя VHP P9394 GSI позволяет считать его идеальным решением для длительной и надежной работы при минимальном воздействии на окружающую среду и существенном снижении операционных расходов. Основные технические характеристики двигателя даны в табл.
Одним из успешных примеров применения газопоршневых двигателей Waukesha производства GE является газопровод, построенный компанией Transportadorade Gasdel Peru (TgP), протяженностью 1126 километров. Природный газ по нему транспортируется с территории г. Куско, находящегося посреди джунглей на востоке Перу, через изрезанные горные хребты Анд в столицу Перу – Лиму, расположенную на берегу Тихого океана. Самая высокая точка газопровода находится на уровне 4090 метров. Этот участок газопровода обеспечивает 80 % газа для страны, включая топливо для выработки половины электроэнергии в столице.
С помощью 12 газопоршневых двигателей Waukesha производства GE компания TgP откачивает природный газ из скважин в Куско, сжимает его и переправляет через горы.
Представитель компании TgP отмечает, что благодаря проекту вместо дизельного топлива или бензина используется природный газ, который является более экологичным и безвредным для окружающей среды. Кроме того, он дешевле. За 10 лет эксплуатации газопровод позволил перуанским потребителям электроэнергии сэкономить более $16 млн.
Двигатели работают в условиях дикой природы, обособленно от электросетей. Они являются примером инновационного направления по усовершенствованию энергоснабжения, который стал возможен благодаря растущей доступности природного газа.
Переход от централизованного к локальному производству и распределению энергии меняет облик энергетики настолько, что с 2014 года General Electric объявила об отдельных масштабных инвестициях в новое бизнес-направление. Направление «Распределенная энергетика» сочетает в себе лучшие технологии GE, уже применяемые в этой области. В их числе – газовые двигатели Waukesha.
Официальным дистрибьютором компании GE Waukesha в России по продаже и обслуживанию газопоршневых двигателей Waukesha является ООО «Хёрбигер». Кроме услуг по проектированию объектов и агрегатированию установок, компания помогает также приобрести в лизинг или долгосрочную аренду двигатели и генераторные установки Waukesha с доставкой и запуском их в работу. А это, с учетом современных реалий, во многих случаях является оптимальным решением по замене устаревшего оборудования современным и повышению конкурентоспособности предприятий.
Обладая широким ассортиментом оригинальной продукции и запасных частей двигателей Waukesha, ООО «Хёрбигер» имеет необходимый потенциал для повышения качества обслуживания двигателей в России – начиная с установки и запуска двигателей и заканчивая модификацией и ремонтом с использованием оригинальных запчастей и предоставлением заводской гарантии. В сфере энергогенерации компания «Хёрбигер» выступает надежным партнером российских клиентов.