Особенности газопоршневых установок Cummins QSV81/91

Ввиду достаточно низкой стоимости природного или попутного газа генераторные установки, использующие его в качестве топлива, получают всё более широкое распространение. Существуют два технических решения для таких установок: это газовые турбины и газопоршневые двигатели.

По сравнению с газовыми турбинами, газовые двигатели обладают рядом преимуществ, что оправдывает их установку при единичных мощностях менее 3 МВт. В частности, газопоршневые двигатели имеют больший электрический КПД, и, как следствие, лучшую экономичность и более короткий срок окупаемости; более приспособлены для работы на частичных нагрузках; менее подвержены влиянию высокой температуры окружающего воздуха на КПД агрегата; менее чувствительны к частым пускам/остановам и не требуют продолжительного времени запуска перед приемом нагрузки. Кроме того, проектный срок службы газовых двигателей в 2 - 2,5 раза больше чем у газовой турбины, а штатное ремонтное обслуживание до капитального ремонта менее дорогостоящее и трудоемкое.

Газовые поршневые двигатели Cummins QSV81/91 проектировались и создавались специально для работы на газовом топливе, с учетом специфики газового цикла, в отличие от многих других производителей, использующих газовую модификацию дизельных двигателей.

Двигатели Cummins QSV81/91 работают с частотой вращения коленвала 1200, 1500, 1800 об/мин . В сравнении с низкооборотными двигателями (частота вращения коленвала 700...1000 об/мин), капиталовложения в высокооборотные двигатели значительно ниже. Кроме того, габаритные размеры генераторов и генераторной установки с высокооборотным двигателем также существенно ниже.

В двигателях Cummins QSV81/91 используется камера сгорания открытого типа . В отличие от двигателей с предварительной камерой сгорания, температурный режим двигателя менее напряженный, что обуславливает повышенный срок службы двигателя.

Двигатели Cummins QSV81/91 стандартного исполнения работают со средне эффективным давлением в цилиндре - 14 Bar. В сравнении с другими производителями, меньшее значение средне эффективного давления в цилиндре обеспечивает менее нагруженный механический и тепловой режимы, что обуславливает долговечность основных узлов двигателя и повышенный срок службы. Стандартное время наработки до первой переборки составляет 60.000 моточасов.

Двигатели Cummins QSV81/91 работают на обедненной газовой смеси (избыточное содержание воздуха), что позволяет обеспечить низкий уровень вредных веществ в выхлопных газах, по содержанию оксидов азота не более 350 mg/Nm³, что соответствует 70% от стандарта ТА LUFT.

Двигатели Cummins QSV81/91 могут работать на очень низком давлении газа - до 0,2 атмосфер. Таким образом, при использовании их в качестве силового агрегата, отпадает необходимость установки дополнительных компрессорных станций, что в свою очередь, делает систему менее громоздкой и уменьшает капиталовложения.

Двигатели Cummins QSV81/91 позволяют работать без снижения мощности на топливном газе с метановым числом от 52. При этом, для топливных газов с различными метановыми числами разработано несколько модификаций двигателей со степенью сжатия 10,5:1, 11,4:1, 12:1. При эксплуатации двигателей с выбранной степенью сжатия, при изменении метанового индекса газа происходит автоматическая подстройка параметров установки, что обеспечивает номинальную мощность установки. Кроме того, двигатели Cummins QSV81/91 могут работать на топливном газе с пониженным метановым числом (до 38) с некоторым снижением номинальной мощности. В частности, при метановом индексе 38, снижение выходной мощности составляет не более 30%.

В отличие от многих других производителей, в двигателях Cummins QSV81/91 антидетонационные датчики установлены на каждом цилиндре двигателя, посредством которых проводится непрерывный контроль основных параметров - температуры и объема нагнетаемого воздуха, а также давление подачи. На основании получаемых данных микропроцессорный контроллер двигателя, автоматически регулируя поток газа и подачу воздуха, а также, меняя момент зажигания, производит смещение процесса из зоны детонации.

Система управления генераторных установок с двигателями Cummins QSV81/91 позволяет принимать до 50 % нагрузки в один прием с сохранением значений частоты и напряжения в допустимых для нагрузки пределах.

Генераторные установки на базе двигателей Cummins QSV81/91 полностью оснащены цифровой системой управления PCS, которая обеспечивает автоматическую синхронизацию, ввод агрегатов в параллельную работу и распределение нагрузки. Заложенный в алгоритм системы управления цифровой контроль распределения активной и реактивной нагрузки, принцип которого заключается в воздействии непосредственно на электронные блоки управления двигателем и системой возбуждения генератора, приводит к минимизации потерь мощности при работе параллельно нескольких электростанций. Суммарные потери мощности, таким образом, не превышают 0,5%. Опыт параллельной работы газопоршневых электростанций, в количестве до 12 агрегатов, показывает даже существенно меньшее снижение общей мощности.

Компания Cummins является крупнейшим мировым производителем дизельных и газовых двигателей, а также генераторных установок на их базе. При этом, основные компоненты электростанции - двигатель, генератор и система управления, равно как и сборка электростанции производятся собственно компанией Cummins, что позволяет обеспечить снабжение запасных частей и качественное сервисное обслуживание потенциальных заказчиков. Компания Cummins, производя более 500.000 двигателей в год, имеет годовой объем реализации свыше 6 млрд. долларов.