А. А. Троицкий – ООО «Турбомашины»

С появлением нового двигателя модели 51/60G компании «МАН Дизель и Турбо» стало возможным использование газопоршневых двигателей в электростанциях и когенерационных установках электрической мощностью от 100 до 300 МВт. Ранее в этой категории доминировали газовые турбины. Двигатель 51/60G создан на основе модели 51/60DF для работы исключительно на газовом топливе. Имея более низкий удельный расход тепла по сравнению с двухтопливным двигателем 51/60DF, новая модель идеально подходит для применения на крупных электростанциях.
Помимо использования тепловой энергии, полученной от двигателя 51/60G, для отопления или охлаждения в когенерационных или тригенерационных установках, тепло отработавших газов также может применяться в производстве пара для привода паровой турбины генератора. Это позволяет повысить общую производительность и КПД электростанции без дополнительного расхода топлива.

Четырехтактные газопоршневые двигатели 18V51/60G
Компания «МАН Дизель и Турбо» является мировым лидером в области разработки и производства низкои среднеоборотных двигателей. Производство и поставки генераторных установок начались с 1904 года, когда компания выпустила первые в истории дизель-генераторы, которые использовались для электроснабжения Киевского трамвайного депо.
Сегодня компания «МАН Дизель и Турбо» по-прежнему сохраняет свое технологическое превосходство в области производства мощных двигателей. Кроме того, они имеют статус самых эффективных из производимых в настоящее время двигателей внутреннего сгорания.
Современные разработки компании «МАН Дизель и Турбо» больше чем когда-либо направлены на улучшение экологических показателей оборудования. Детально освоив технологию производства мощных двигателей, компания стремится сделать их еще более экологичными, мощными и экономичными.
Выпускаемое компанией оборудование включает решения для эффективного производства электроэнергии, тепла и холода, а также предоставления оперативного резерва, который может быть введен в эксплуатацию в кратчайшие сроки. Все решения могут быть адаптированы под требования заказчика, что гарантирует максимальную окупаемость инвестиций.

Рост рынка газопоршневых электростанций
Интерес энергетических компаний к газопоршневым двигателям продолжает расти. Этому способствует экологически чистая технология сжигания метаносодержащих газов, высокий КПД, сравнительно низкий уровень выбросов углекислого газа, низкие цены на природный газ. Газовые двигатели, по сравнению с дизельными, имеют меньший уровень эмиссии СО₂ (на 25 %) и NO_x (на 80 %), а выбросы в атмосферу SO_x, сажи и твердых частиц практически отсутствуют.
Кроме того, двигатели способны работать на возобновляемых и бедных газах: например, на канализационном, газе из органических отходов, рудничном или пиролизном газе.

Самый мощный газовый двигатель
Благодаря новому газопоршневому двигателю модели 51/60G, стало возможным использование газопоршневых двигателей в электростанциях и когенерационных установках электрической мощностью от 100 до 300 МВт, где ранее доминировали газовые турбины.
Двигатель 51/60G – 18-цилиндровый, V-образный, предназначен для силовых установок мощностью 18900 кВт. Номинальная мощность составляет 1050 кВт с цилиндра при выработке электроэнергии с частотой тока 50/60 Гц, что делает модель 51/60G одним из самых эффективных решений в области энергетики. Другие важные преимущества нового двигателя:
•    один из самых мощных и эффективных на сегодня газопоршневых двигателей;
•    эффективное сжигание обедненной газовоздушной смеси;
•    высокие и стабильные характеристики работы в условиях жаркого климата и высокогорья;
•    отличные характеристики по набору мощности и следованию за нагрузкой;
•    низкое входное давление газа;
•    простота технического обслуживания.

Когенерация и комбинированный цикл
Помимо использования тепловой энергии, полученной от двигателя 51/60G, для отопления или охлаждения в когенерационных или тригенерационных установках, тепло отработавших газов также может использоваться в производстве пара для привода паровой турбины генератора. Это позволяет повысить общую производительность и КПД электростанции без дополнительных топливных затрат.
Применение комбинированного цикла позволяет значительно повысить электрический КПД станции, электрическая мощность увеличивается при этом более чем на 10 %. Учитывая, что компания «МАН Дизель и Турбо» производит не только высокоэффективные газопоршневые двигатели, но и паровые турбины, и редукторы, заказчик извлекает максимальную пользу, используя эффект синергии, а также получает комплексное конечное решение и полную ответственность «из одних рук».
Опираясь на свой богатейший опыт строительства электростанций под ключ, компания «МАН Дизель и Турбо» может предложить оптимальные решения, соответствующие требованиям заказчика. Для достижения максимальной эффективности и рентабельности, компания внедрила интегрированную стратегию использования газового топлива, включающую в себя поставку двигателей и турбин собственного производства.

Передовые технологии горения
Низкий уровень выбросов
Содержание NO_x в выхлопе двигателя составляет не более 500 мг/м³ (сухой) при 5 % О₂. Это полностью соответствует принятым в Германии экологическим нормам по выбросу оксидов азота (ТА-Luft) и находится намного ниже пределов, установленных в настоящее время Всемирным банком для широкого диапазона отраслей.
Усовершенствованная технология зажигания
В двигателе 51/60G, созданном на основе проверенных технологий семейства дизельных двигателей модели 48/60, используется современная система зажигания, а также продуваемая предкамера. Это позволяет достичь высокого уровня надежности сжигания обедненной газовоздушной смеси и минимизировать уровень выбросов.
Розжиг топлива в предкамере
Продуваемая предкамера сгорания гарантирует эффективное и надежное зажигание обедненной газовоздушной смеси. Благодаря более богатой смеси, по сравнению с основной камерой сгорания, зажигание газовоздушной смеси в предкамере происходит намного стабильнее. После воспламенения в предкамере газовоздушная смесь поступает в основную камеру. Энергия сгорания газовоздушной смеси в предкамере многократно превосходит энергию электрического разряда свечи зажигания, обеспечивая тем самым быстрое и стабильное сжигание обедненной смеси в основной камере, несмотря на большой диаметр цилиндра.

Проверенная в эксплуатации конструкция
Компания «МАН Дизель и Турбо» производит все основные компоненты двигателя на собственных производственных мощностях. Основные задачи при разработке и изготовлении всех узлов двигателя – достижение высочайшей надежности, простота технического обслуживания и максимально продолжительные межремонтные интервалы.
Блок цилиндров. Жесткая литая моноблочная конструкция, усиленная болтами, которые проходят от подвешенного коренного подшипника через верхний край блока цилиндров и от головки цилиндров через верхнюю часть блока.
Гильзы цилиндров. Толстостенная конструкция исключает внешнюю деформацию и создает оптимальные условия для работы поршней.
Головки цилиндров. Геометрия камеры сгорания оптимизирована для сжигания газа.
Поршни ступенчатой конструкции. Изготовлены из высококачественных материалов: головка – из кованой стали, устойчивой к деформации (с масляным охлаждением методом разбрызгивания), юбка – из чугуна со сфероидальным графитом. Хромокерамическое покрытие первого поршневого кольца с износостойкими керамическими частицами в поверхности кольца снижает износ кольца и гильзы цилиндра.
Шатуны и подшипники. Оптимизированная «морская» конструкция головки цилиндра позволяет выполнять ремонт поршня без снятия крышки подшипника шатуна. Специальная конструкция вкладышей шатунных подшипников повышает надежность.
Клапаны. Применение в выпускных клапанах винтового стержня для автоматического поворачивания в потоке отработавших газов и посадка клапана в усиленное водоохлаждаемое седло позволяют поддерживать низкую температуру клапанов. Впускные клапаны оборудованы специальными механическими устройствами Rotocap для поворота.
Система управления SaCoS_one. Двигатель 51/60G оснащен системой безопасности и управления SaCoS_one. Она гарантирует надежную работу двигателя в оптимальном рабочем диапазоне, исключая как детонацию, так и пропуск воспламенения. Управление всеми цилиндрами производится отдельно. Контроль состава топливовоздушной смеси осуществляется с помощью клапанов подачи газа, при этом байпас позволяет обеспечить требуемый коэффициент избытка воздуха в зависимости от параметров окружающей среды.
В конструкции SaCoS_one используются высоконадежные и проверенные в эксплуатации компоненты, модули системы специально разработаны для среднеоборотных двигателей. Проверка системы управления и настройка ее параметров предварительно выполняются на заводе. Архитектуру системы управления определяют четыре основных независимых модуля:
•    интерфейс;
•    блок контроля эксплуатационных параметров двигателя;
•    блок контроля подачи топлива;
•    блок контроля детонации.
Интерфейс используется для оперативной передачи данных с контрольно-измерительной аппаратуры на главный пульт управления станцией. Блок контроля параметров обеспечивает постоянный мониторинг параметров двигателя, а также своевременное предупреждение об аварийных ситуациях. Сбор данных для предотвращения детонации в каждом цилиндре осуществляется с помощью модуля контроля детонации. В результате система управления SaCoS_one обеспечивает стабильную работу двигателя на различных режимах. При этом достигается максимальный КПД даже при изменении внешних условий эксплуатации.
Охлаждение. Для двигателя применяется одноступенчатое охлаждение, для турбонаддува – двухступенчатое.
Удобство обслуживания. Применены гидравлические инструменты для затяжки и ослабления гаек головок цилиндров, для коренных и шатунных подшипников; зажимы с быстроразъемными креплениями и/или хомутовые разъемные соединители; удобные по своим размерам технологические крышки; практически не требующий обслуживания гаситель вибраций с пружинной втулкой.

Сервис мирового уровня
Благодаря наличию всемирной партнерской сети по обслуживанию – PrimeServ, включающей более 150 сервисных центров организации послепродажного обслуживания в мире, компания «МАН Дизель и Турбо» стала известна как самая эффективная и доступная среди других компаний отрасли. В 2010 году в СанктПетербурге открыт cервисный центр PrimeServ компании, осуществляющий полный цикл работ по обслуживанию и эксплуатации оборудования, поставляемого на территорию России и стран СНГ.