Э. А. Улановский, к.т.н.; И. В. Лазебный – ООО «Конвер»
В. В. Калиниченко, к.т.н. – ОАО «Коломенский завод»

Статья является продолжением информации, представленной в №1, 2009 г., о блочно-транспортабельных многотопливных электростанциях серии ЭД-1000, производство которых освоено коломенским предприятием «Энкол». В данной статье приводятся основные результаты испытаний опытного образца электростанции ЭГД-1000, являющейся представителем серии ЭД-1000.

Испытания электростанции ЭГД-1000 проводились на специальном участке (фото), созданном в ОАО «Коломенский завод» и обеспечивающем нагружение станции на заводскую сеть напряжением 6,3 кВ или на блок резисторов, а также работу в дизельном и газодизельном циклах. Схема включения резисторов позволяет выполнять нагружение и снимать нагрузку ступенями с дискретностью 5 % от номинальной или резисторными группами вплоть до номинальной величины. Это дало возможность провести испытания по мгновенному набросу/сбросу нагрузки и определить переходные характеристики силовой установки. Для фиксации параметров применен специальный микропроцессорный автоматизированный измерительный комплекс, в результате можно проводить оперативную обработку информации в среде Labwy.
Испытания ЭГД-1000 проводились поэтапно: сначала заводские и приемочные испытания вновь созданного газодизеля-генератора 7ГДГ, затем наладочные, заводские и приемочные испытания электростанции.
В основном при испытаниях применялись методики, установленные ГОСТ 26658, а для отдельного оборудования (охлаждающее устройство, системы вентиляции и т.д.) разрабатывались специальные методики.
Некоторые виды испытаний проводились специализированными организациями. Так, например, испытания на электробезопасность проводила фирма «ОРГРЭС» (в Заключении отмечено соответствие станции требованиям ГОСТ 13822 и ГОСТ 12.1.019). Испытания системы автоматического газового пожаротушения в объеме комплексного опробования осуществляло ЗАО «Артсок» – разработчик установки (отмечено соответствие действующим нормам, возможность эксплуатации на конкретном объекте).

Испытания двигателя-генератора 7ГДГ
Примененный в электростанции двигатель 8ГДЧН26/26 может работать на дизельном топливе или «сырой» нефти, а также в двухтопливном режиме: с использованием в качестве основного топлива попутного или природного газа, в качестве запального – дизельного топлива или «сырой» нефти.
В этом случае регулировки рабочего процесса в основном близки, за исключением случаев применения попутного газа с метановым числом менее 60, когда требуется снижение степени сжатия до значения менее 12, а опережение подачи запального топлива должно составлять 19…20 град. поворота коленчатого вала до ВМТ. Для двигателя электростанции ЭГД-1000 эти регулировки при испытаниях составляли 12,2 и 24 град.
В отличие от прототипа, работающего на дизельном топливе, в конструкцию двигателя были внесены следующие доработки:
•    изменена проточная часть турбокомпрессора для обеспечения коэффициента избытка воздуха 2,0…2,1 и введен перепуск воздуха для сезонного регулирования режима работы двигателя;
•    изменены фазы газораспределения с целью исключения продувки цилиндров, а следовательно, попадания газа в выпускной коллектор;
•    установлены охлаждаемые форсунки подачи жидкого топлива для снижения температуры распылителей и сопловых наконечников;
•    установлена микропроцессорная система управления газоподачей (СУГД), поддерживающая запальную дозу жидкого топлива и распределение активной мощности при параллельной работе агрегатов;
•    для работы на «сырой» нефти установлена система топливоподачи, автоматически обеспечивающая пуск и остановку двигателя на дизельном топливе.
В процессе испытаний многотопливного двигателя были получены результаты, подтвердившие соответствие его параметров заявленным в технических условиях.
Дополнительно проведены сравнительные исследования процесса горения и теплонапряженности крышки цилиндров, форсунки в газодизельном цикле (ГДЦ) и при работе только на дизельном топливе (ДЦ), а также регулирование частоты вращения двухтопливного двигателя в условиях переменных нагрузок. Во всех случаях сравнение параметров на режиме ДЦ и ГДЦ производилось без остановки и изменения мощности двигателя, что обеспечивало высокую точность результатов.
В ходе испытаний было отмечено, что скорость горения в режиме ГДЦ и доля сгоревшего топлива до ВМТ меньше, чем при работе в ДЦ, что, естественно, привело к снижению максимального давления сгорания (Р_max) и повышению температуры газов на выходе из цилиндров (t_g). Для номинальной мощности эта разница составила 1,5 МПа и 10…30 °С соответственно. Приведенный удельный расход топлива в режиме ДЦ составил 198,2 г/кВт·ч, удельный расход тепла в режиме ГДЦ – 9180 кДж/кВт·ч.
Запальная доза жидкого топлива в газодизельном цикле составила 33 кг/ч, т.е. 13,6 % от подачи при номинальной мощности в дизельном цикле.
Результаты замеров температуры крышки цилиндров показали выравнивание температуры по огневой поверхности в пределах 303 °С.
Очевидно, это связано с равномерным горением газа в объеме и меньшим влиянием энергии, образующейся от сгорания факелов жидкого топлива. Наблюдалось некоторое снижение средней температуры крышки цилиндра (примерно на 10…15 °С), связанное с меньшей долей выделившейся энергии в районе ВМТ, когда горение осуществляется в малом объеме без затрат энергии на механическую работу.
Температура корпуса распылителя охлаждаемой форсунки при испытаниях составила 61 °С и практически не отличалась при работе в ДЦ или в ГДЦ. Температура соплового наконечника в режиме ГДЦ была выше на 30 °С и составила 250 °С (наконечник изготовлен из стали 30Х3ВА).
Экологические показатели, зафиксированные в ходе испытаний двигателя, соответствовали требованиям российских стандартов. Сегодня многотопливный двигатель-генератор 7ГДГ с приводом 8ГДЧН 26/26 имеет сертификат соответствия качества и Разрешение на применение, выданное Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Испытания электростанции
Данные, полученные в результате проведенных испытаний, приведены в табл. 1.
Испытания ЭГД-1000 в установившемся режиме номинальной нагрузки в газодизельном цикле показали, что параметры станции остаются стабильными и находятся в пределах, установленных нормативной документацией (табл. 2).

Охлаждающее устройство
Система охлаждения обеспечивает работу двигателя во всем диапазоне рабочих температур, а система регулирования частоты вращения вентилятора охлаждающего устройства – устойчивое поддержание температуры. Работа охлаждающего устройства на переходных режимах показана на рис. При этом диапазон изменения температуры при изменении условий составляет 6 °С.

Вентиляция помещений
Оборудование принудительной вентиляции машинного отделения обеспечивает воздухообмен, необходимый для съема выделяемого тепла двигателя, а направления воздушных потоков исключают застойные зоны. Таким образом, повышается пожарная безопасность электростанции.
Система вентиляции электроотсека и теплоизоляция его ограждений (коэффициент теплоизоляции 1,5 Вт/м²·К) обеспечивает нормальную работу оборудования во всем диапазоне рабочих температур.

Уровень шума и вибрации
Уровень шума на рабочем месте оператора в номинальном режиме работы электростанции составил 66,3 дБА при норме 75 дБА, а уровень вибрации во всем диапазоне частот – не более 46 % от норм, установленных ГОСТ12.1.012.
Величина виброперемещений рамы корпуса электростанции составила 2 % от уровня виброперемещий двигателя-генератора, т.е. примененные виброизоляторы на 98% обеспечивают снижение вибровоздействий со стороны двигателя на оборудование. Уровень вибрации различного оборудования электростанции не превышает значений, установленных для группы М7 по ГОСТ17516.1.

Система «горячего» резерва
Выбранная схема и система управления «горячим» резервом обеспечивают автоматический слив охлаждающей жидкости в специальные баки, прогрев жидкости с ее циркуляцией по двигателю и автоматическую заправку радиаторов перед пуском. При этом для освобождения радиаторов от жидкости необходимо 3,5 мин, а для заполнения – 4,7 мин. При прогреве слитой охлаждающей жидкости на пуск двигателя-генератора, его разгон и взятие нагрузки требуется не более 10 мин.

Освещение
Измеренные уровни освещенности в помещении оператора, в местах управления и обслуживания, на приборных панелях щитов составили не менее 20 лк (что соответствует требованиям СНиП 23-05-95 и ГОСТ 13822), а уровень освещенности на рабочем месте оператора – 200 лк.

Приемочные испытания
Приемочные испытания электростанции ЭГД-1000 проводились специальной комиссией, в состав которой входил представитель Ростехнадзора. Комиссия отметила, что технические характеристики электростанции, определенные в процессе испытаний, подтверждают соответствие требованиям стандартов и технических условий, а уровень безопасности станции отвечает действующим нормам. В результате электростанция была рекомендована к серийному производству. В настоящее время на основании проведенных испытаний для электростанций серии ЭД-1000 получено Разрешение на применение.
Таким образом, заложенные при проектировании станции и ее основных комплектующих конструкторские и технические решения подтверждены в ходе цикла проведенных испытаний. Это позволяет считать, что блочнотранспортабельные электростанции данной серии могут успешно применяться.