Gaskolbenkraftwerk: das Funktionsprinzip. Betrieb und Wartung von Gaskolbenkraftwerken

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Gaskolbenkraftwerk wird als Haupt- oder Backup-Energiequelle genutzt. Das Gerät benötigt zum Betrieb Zugang zu jeder Art von brennbarem Gas. Viele GPES-Modelle können zusätzlich Wärme zum Heizen und Kälte für Lüftungsanlagen, Lagerhallen, Industrieanlagen erzeugen.

Gaskolbenkraftwerke: Funktionsprinzip

Die Hauptelemente des GPES sind ein Motorgenerator und ein Gaskolbenmotor. Das brennbare Gas in der GPA-Kammer wird mittels einer Zündkerze gezündet und erzeugt Energie, die zum Drehen der Arbeitswelle des Generators verwendet wird.

Automatisierte Kraftwerke und elektrische Einheiten mit Gaskolbenmotoren können neben elektrischem Strom auch Wärmeenergie in einem Abhitzekessel oder Wasser-Wasser-Erhitzer erzeugen. Weniger verbreitet sind Modelle, die Kälte erzeugen.

Gerät

Gaskolbenkraftwerk besteht aus:

• GasMotor und Lichtmaschine durch eine elastische Bolzenkupplung verbunden;
• Heizkörper;
• Lüfter vom vorderen Ende der Kurbelwelle über einen Keilriemenantrieb angetrieben;
• Luftreinigungsfilter und andere Zusatzgeräte, die auf einem gemeinsamen Rahmen des Geräts montiert sind.

Der Generator hat ein separates Komplettgerät mit Steuer- und Verteilertafeln.

Motor

Der Betrieb eines Gaskolbenkraftwerks ist ohne GPA nicht möglich. Es wird mit Erdgas, Erdölbegleitgas und Industriegasen betrieben. Der Motor hat Blockköpfe aus Aluminiumguss, die an zwei Zylinderblöcken montiert und befestigt sind. Die Brennkammer (normalerweise offener Typ) befindet sich im Zylinder zwischen dem flachen Boden des Blockkopfes und dem Kolbenboden mit einer ringförmigen Aussparung.

Aufgrund der Bedingungen zur Sicherstellung einer klopffreien Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches und zur Begrenzung der maximalen Verbrennungsdrücke wird bei einem Gasmotor statt 1415 bei einem kleinen Verdichtungsverhältnis von 10,5 (für Erdgas) gefahren Dieselmotor. Dies wird erreicht, indem unter den Blockköpfen dickere Aluminium-Ringdichtungen als bei einem Dieselmotor eingebaut werden (für jeden Zylinder separat).

Zündanlage

Der Motor verwendet ein Batteriezündsystem, bestehend aus:

• elektrische Kerzen;
• Unterbrecher-Verteiler-Zündspule;
• Netzteil;
• elektrische Leitungen.

Um das Arbeitsgemisch in den Zylindern zu entzündenEs werden elektrische Kerzen verwendet (eine Kerze für jeden Zylinder). Sie werden im Blockkopf in Gewindemuffen und Auslassrohre eingebaut, die an den Stellen vorgesehen sind, an denen sich die Düsen im Dieselmotor befinden. Die zentrale Lage der elektrischen Zündkerze relativ zum Brennraum bietet optimale Bedingungen für die Verbrennung des Gemisches aufgrund des minimalen Ausbreitungsweges der Flammenfront im Zylinder und der normalen Kühlung der Zündkerze durch im Blockkopf zirkulierendes Wasser.

Betrieb von Gaskraftwerken

In Gasmotoren werden verschiedene Arten von Gasen als Kraftstoff verwendet:

• natürlich (sowohl Stamm als auch verflüssigt);
• assoziiert (Öl);
• Propan-Butan;
• Biogas;
• Industriegas (Abwasser, Bergwerk, Koks, Pyrolyse);
• andere brennbare Gase.

Die Zuverlässigkeit von Kraftwerken mit Gaskolbenmotoren wurde durch ihren langjährigen Betrieb in Westsibirien, Jakutien, Fernost und anderen Regionen der Russischen Föderation bestätigt. Zuallererst werden sie in Unternehmen, Öl und Gas, Kohlevorkommen ausgebeutet. Der Überfluss an Begleitgas macht ihren Betrieb sehr profitabel.

Wartung

Vor dem Kauf eines GPES werden die Zusammensetzung des als Brennstoff verwendeten Gases und dessen Parameter mit dem Hersteller abgestimmt. Die Einstellung und Inbetriebnahme der Geräte in Abstimmung mit dem Verbraucher erfolgt ebenfalls durch den Hersteller.

Je nachdemder Komplexität der Ausrüstung erfolgt die Wartung des Gaskolbenkraftwerks entweder durch den Lieferanten oder durch geschultes und sachkundiges Personal. Die Wartung oder Reparatur von Gasgeräten sowie anderen Motorkomponenten und -baugruppen sollte erst durchgeführt werden, nachdem Gas aus der Gasleitung und dem Stromsystem gefördert wurde.

Die Luft darf keine ätzenden und explosiven Gase enth alten. Im Maschinenraum, in dem der Gasmotor aufgestellt ist, sollte die Arbeitsluft einen Staubgeh alt von nicht mehr als 0,002 g/m³3 aufweisen. Bei höherem Staubanteil muss eine zusätzliche Reinigungsanlage am Motoreintritt installiert werden.

Vorteile

Ein Gaskolbenkraftwerk kann autonom und parallel zu anderen baugleichen Kraftwerken mit einem Leistungsverhältnis von 3:1 bis 1:3 oder einem Industrienetz lange und stabil betrieben werden.

Gaskolbenmotor, Generator, Kühlsystemkühler auf einem gemeinsamen Rahmen montiert. Motor und Generator sind durch Flansche miteinander verbunden, wodurch die Wellenausrichtung entfällt. Das Gerät kann in einer stationären Version auf einem Rahmen und in einer mobilen Version in einem isolierten Gehäuse geliefert werden.

Beim Betrieb von Kraftwerken erfolgt eine automatische Überwachung auf:

• Stabilität der elektrischen Ausgangsparameter;
• Kühlmittelüberhitzung;
• Ölüberhitzung;
• Öldruckabfall im Motorschmiersystem;
• geringerer Isolationswiderstand;
• Erscheinen eines gefährlichen Potentials auf dem Gehäuse.

GPES kann gesichert werdenautomatische oder ferngesteuerte Steuerung zum Starten, Laufen und Abstellen des Motors.

Spezifikationen

Technische Hauptdaten am Beispiel des russischen Modells AD200S-T400-R:

• Nennleistung: 200 kW.
• Spannung: 400 V.
• Aktuelle Frequenz: 50 Hz.
• Stromart: Drehstrom, variabel.
• Nenndrehzahl: 1500 U/min.
• Motorstart: Anlasser.
• Gasverbrauch: nicht mehr als 50 kg/h.
• Gesamtabmessungen des Gerätes: 2950x1320x1610 mm.
• Maschinentrockengewicht: 2960 kg.
• Motorlebensdauer vor Überholung: 15000 Stunden

Ein unbelastetes Gas-Kolben-Kraftwerk sorgt für den Start eines Kurzschlussläufer-Asynchron-Elektromotors mit einer Leistung von bis zu 125 kW bei einem Anlaufstromverhältnis von bis zu 7. Das GPES ist mit Heizmitteln ausgestattet, die dafür sorgen ab einer Temperatur unter +5Cᵒ und Vorrichtungen zur Erwärmung der Raumluft (Körper).