• Скачать в формате PDF

А. Н. Кострыгин – АО «Звезда-Энергетика», С.-Петербург

Экономическая независимость Российской Федерации определяется состоянием многих отраслей промышленности, в том числе одним из важных ее направлений – дизелестроением. Создание и производство широкой мощностной линейки современных дизелей позволит отечественным предприятиям выпускать современные электроагрегаты и электростанции, постепенно вытесняя с отечественного рынка малой энергетики импортную технику.

Общеизвестно, что в последние десятилетия по целому ряду причин отечественное дизелестроение пришло в плачевное состояние. Многие заводы в условиях отсутствия государственной поддержки не могли совершенствовать свою продукцию, а некоторые из них просто прекратили существование. Государственная программа по развитию отечественного машиностроения призвана решить проблему отставания отрасли и вернуть отечественному дизелестроению утраченную конкурентоспособность. Благодаря этой программе началось возрождение отрасли, на ряде заводов разработаны современные дизели широкого мощностного ряда, изготовлены первые образцы, ведется подготовка серийного производства.
Компания «Звезда-Энергетика» специализируется на выпуске блочно-контейнерных и стационарных дизельных и газопоршневых электростанций с электроагрегатами различных производителей. В рамках программы импортозамещения здесь разработан и изготовлен на базе отечественных комплектующих дизель-генераторный агрегат под рабочим названием Звезда ДГ-630-400-03 для блочно-контейнерной электростанции.
Дизельный электроагрегат мощностью 630 кВт при частоте 1500 об/мин, напряжением 400 В предназначен для выработки электроэнергии переменного трехфазного тока в составе электростанции Звезда 630НК-03М3 в качестве аварийного или резервного источника электропитания. Он может работать при наличии внешних источников электроснабжения или в качестве электростанции собственных нужд для распределенной энергетики, судостроения, нефтегазового комплекса, промышленных объектов и инфраструктуры.
Электроагрегат скомпонован на единой раме. В его состав входит дизельный двигатель ОАО «Волжский дизель им. Маминых» и генератор производства курского предприятия «Электроагрегат». Все составляющие разработаны и произведены в соответствии с техническим заданием специалистов АО «Звезда-Энергетика» на заводах-изготовителях. Агрегат соответствует высоким техническим требованиям энергетической отрасли и способен конкурировать с зарубежными аналогами, в том числе и с точки зрения ценообразования.
В составе электроагрегата применяется система управления, специально разработанная инженерами-программистами АСУ компании «Звезда-Энергетика». Сборка системы автоматического управления на промышленном контроллере с программным обеспечением собственной разработки полностью исключает возможность проникновения в нее «вредоносных» программ.
Электроагрегат (рис. 1а,б,в) состоит из ди-зеля 2, генератора 7, установленных на раме 9, и системы автоматического управления (рис. 1в), расположенной в отдельном шкафу, с возможностью установки как на раме электроагрегата, так и на отдельно стоящей раме или на стене.
На раме дизель-генератора также размещены: охладитель масла 10, фильтр масла полнопоточный 5, фильтр масла грубой очистки 4. Воздухоочиститель 6 установлен над генератором.
Дизель-генератор комплектуется маслопрокачивающим агрегатом 3 для предпусковой прокачки дизеля маслом. Запуск системы предварительной прокачки масла электроагрегата работает по схеме: 5 секунд создается избыточное давление 0,3 МПа и 300 секунд отключен. Такая схема работы обеспечивает готовность агрегата к приему нагрузки не более чем за 12 секунд.
Корпус генератора жестко соединяется с кожухом маховика дизеля, а крутящий момент с коленчатого вала дизеля на ротор генератора передается при помощи соединительной муфты с резиновыми пальцами или упругого диска (зависит от конструкции генератора).
Управление работой дизель-генератора осуществляется при помощи шкафа управления электроагрегатом 11 и с блока управления дизелем 12. Через сильфонный компенсатор 1 дизель соединяется с выхлопной системой (глушителем).
Электроагрегат допускает перегрузку по мощности на 10 % сверх номинальной (по току при номинальном коэффициенте мощности) в течение одного часа. Между перегрузками должен быть перерыв (не менее 5 ч), необходимый для установления нормального теплового режима. Суммарная наработка в моточасах в режиме 10 %-й перегрузки не должна превышать 10 % назначенного ресурса до капитального ремонта. Технические характеристики энергоблока представлены в табл.
Возможна эксплуатация электроагрегата на нагрузках не менее 25 % от номинальной мощности. При этом необходимо периодически после 24 часов работы с малой нагрузкой (от 25 до 50 % номинальной мощности) включать его в работу на нагрузку не ниже 75 % длительностью не менее 10 минут. Допускается работа энергоблока на холостом ходу при номинальной частоте вращения длительностью до двух часов.
Система пуска агрегата – электростартерная, двухпроводная, от шести аккумуляторных батарей 6СТ190. Надежный автоматический пуск электроагрегата обеспечивается при температуре охлаждающей жидкости, масла в дизеле и окружающего воздуха в диапазоне +15…40 °С, с готовностью приема нагрузки за время не более 12 секунд. При снижении температуры воды, масла, топлива и окружающего воздуха в помещении до +8 °С также обеспечивается надежный пуск, при этом время пуска не превышает 20 секунд.
При полностью заряженных аккумуляторных батареях и при температуре окружающего воздуха, топлива, масла и охлаждающей жидкости в дизеле в диапазоне от +8…50 °С нужно произвести не менее шести пусков электроагрегата. При температуре наружного воздуха ниже +8 °С перед пуском необходим подогрев охлаждающей жидкости и масла.

Основные характеристики дизельного двигателя
Дизельный двигатель с электронным регулятором (заводское обозначение 273Д по ГОСТ 10150 6ЧН 21/21) – шестицилиндровый, четырехтактный, с рядным расположением цилиндров; применяется водяное охлаждение с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха, непосредственный впрыск топлива.
Система смазки двигателя – циркуляционная, под давлением, с мокрым картером. Смазка турбокомпрессора и топливного насоса высокого давления осуществляется от системы смазки дизеля. Система включает агрегат предпусковой прокачки масла, нагнетательный насос, полнопоточный фильтр тонкой очистки масла с фильтрующими элементами, фильтр грубой очистки масла, охладитель масла трубчатого типа с оребрением, терморегулятор.
Температура масла на выходе дизеля (в поддоне) на рабочем режиме составляет 75…95 °С; максимально допустимая – 100 °С. Давление масла в конце центральной магистрали двигателя – 348...368 кПа.
Система охлаждения двигателя – жидкостная, замкнутая, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости – состоит из контура охлаждения дизеля и контура охлаждения наддувочного воздуха и масла. В нее входят насосы охлаждения дизеля, наддувочного воздуха и масла дизеля, блок охлаждения, охладители масла и наддувочного воздуха, терморегулятор. Система обеспечивает автоматическое регулирование температуры охлаждающей жидкости и включает в себя также расширительный бачок, регулятор температуры, датчики температуры. Блок охлаждения дизеля должен устанавливаться на раме электроагрегата.

Основные характеристики генератора
Электрогенератор ГС-630 – бесщеточный, синхронный, со встроенной системой самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения и защиты, двухопорный; имеет воздушную систему охлаждения. Генератор данного типа предназначен для продолжительной работы с приводом от дизельного двигателя мощностью 630 кВт, 1500 об/мин, при косинусе j0,8.
При параллельной работе с однотипными электроагрегатами степень рассогласования активной нагрузки соответствует ГОСТ 10511-83, при наклоне регуляторной характеристики (3±0,2) % она не должна превышать 5 % в диапазоне нагрузок от 25 до 100 % номинальной мощности. При параллельной работе с генераторными агрегатами, оборудованными разнотипными системами регулирования частоты вращения, степень рассогласования активной нагрузки определяется наклоном и степенью непрямолинейности регуляторных характеристик других агрегатов и не должна превышать 10 % в диапазоне нагрузок от 25 % до 100 % номинальной мощности.

Требования к надежности электроагрегата
Установленная безотказная наработка электроагрегата – 600 часов, назначенный срок службы составляет 10 лет, средняя наработка на отказ не более 1000 часов, а среднее время восстановления не более 6 часов.
Продолжительность непрерывной работы электроагрегата до первого технического обслуживания, требующего остановки дизеля, составляет 500 часов. До первой переборки дизеля назначен ресурс 7000 часов, а до капитального ремонта – 32 000 часов.

Система автоматического управления (САУ)
САУ дизельной электростанции (производства АО «Звезда-Энергетика»), управляющая работой двигателя и генератора в автоматическом режиме, функционально обеспечивает:
- возможность управления в местном ручном и дистанционном режимах;
- автономную работу электростанции на выделенную нагрузку;
- синхронизацию и параллельную работу с внешней энергосистемой и/или с другими электроагрегатами с заданным статизмом;
- контроль развития технологической ситуации;
- типовую сигнализацию и автоматическое управляющее воздействие, предотвращающее аварии;
- связь с АСУ ТП верхнего уровня с поддержанием функций контроля и управления как по релейно-контактному интерфейсу и аналоговым линиям, так и с помощью набора цифровых протоколов передачи данных;
- ведение архивов технологических событий, предупреждений и аварий с точностью до миллисекунд, с возможностью передачи выборочных данных в систему верхнего уровня по цифровым протоколам;
- отображение оперативной технологической информации на сенсорной панели оператора;
- изменение настроек, уставок, таймеров для технологического управления с функцией контроля корректности вводимых данных;
- разграничение режимов доступа сенсорной панели оператора: только просмотр/изменение технологических уставок/администрирование;
- оперативное изменение режимов функционирования по профилям: генерирующая ДЭС / аварийная ДЭС. САУ может иметь настенное исполнение или размещаться на раме электроагрегата.
Важно отметить, что САУ ДЭС производства АО «Звезда-Энергетика» разработана согласно требованиям нормативной отраслевой документации ПАО «Газпром» и требованиям законодательства РФ в области промышленной автоматизации, а также с учетом политики импорто-замещения. При этом приоритетными были требования к надежности, точности и качеству управления генерацией.

В данный момент в производственном комплексе АО «Звезда-Энергетика» идет подготовка к серийному выпуску дизельного электроагрегата мощностью 1000 кВт и газопоршневого электроагрегата мощностью 1100 кВт. После выхода на проектную мощность предприятие планирует выпускать ежегодно до 150 единиц данной продукции.
Компания обладает достаточными производственными мощностями и интеллектуальным потенциалом, чтобы обеспечить разработку и изготовление на базе отечественных двигателей и генераторов электроагрегатов единичной мощностью от 500 кВт до 7 МВт.