Ю. А. Ратновский – ООО «Катерпиллар СНГ»

В настоящее время всё больше внимания уделяется децентрализованному производству энергии и малой энергетике. Децентрализация, т. е. переход от выработки электрической и тепловой энергии на базе крупных генерирующих мощностей к их производству на малых теплоэлектростанциях (ТЭС), даёт целый ряд преимуществ – от повышения экономической эффективности и снижения себестоимости производства электроэнергии до снижения уровня загрязнения окружающей среды.

Малая ТЭС может быть построена на базе как дизельной, так и газопоршневой генераторной установки Caterpillar. Единичная мощность установки достигает 5,9 МВт, а несколько параллельно работающих энергоблоков могут вырабатывать любое необходимое количество электрической и тепловой энергии.
Агрегаты мощностью до 2 МВт поставляются в исполнении для стационарной установки или в транспортабельных контейнерах. Кроме того, возможно применение специальных защитных кожухов с различной степенью шумоподавления.
Наибольшее распространение получили когенерационные установки на базе газопоршневых генераторов. Они применяются для основного энергоснабжения и позволяют примерно на 40% снизить расход топлива по сравнению с раздельным способом производства тепла и электричества. В газопоршневых когенерационных агрегатах эффективно утилизируется тепловая энергия рубашки охлаждения и выхлопных газов двигателя. При этом общий КПД может составлять более 90%, а на 1 кВт электрической мощности установки вырабатывают 1...1,3 кВт тепла.
Высокая степень автоматизации современных электростанций малой мощности позволяет значительно сократить обслуживающий персонал станции. Все это, а также значительный межремонтный интервал установок, достигающий у отдельных моделей 120000 часов, снижает себестоимость электроэнергии и тепла. Окупаемость теплоэлектростанций, оснащенных электрогенераторными установками Caterpillar, составляет в среднем от 3 до 5 лет.
Отличительной особенностью газопоршневых агрегатов Caterpillar серии G3500 является возможность работы на топливном газе низкого давления без оснащения агрегата дополнительным дожимным компрессором или подвода магистрального газа высокого давления. Например, требуемое минимальное давление газа на входе установки CAT 3520С мощностью 2 МВт составляет всего 3,4 кПа, что позволяет использовать такие виды топлива (пока мало востребованные в России), как свалочный газ и биогаз.
Эффективность оборудования Caterpillar дополняется не имеющей аналогов системой поддержки и сервиса. Благодаря самой широкой в России сети сервис-центров и складов (в сочетании с минимальными сроками поставки запасных частей) ремонт оборудования производится в кратчайшие сроки. За счет его минимального простоя сокращаются издержки клиента. Дилеры компании проходят регулярное обучение в России и за рубежом, у них есть все необходимое для быстрого и качественного обслуживания продукции фирмы как на месте эксплуатации оборудования, так и на своих ремонтных площадях.
Говоря об эффективности применения генераторных установок Caterpillar необходимо отметить, что она зависит от многих факторов, в том числе от стоимости топлива, уровня тарифов на электрическую и тепловую энергию и т. д. Веским аргументом в пользу выбора оборудования компании является предоставление услуг по финансированию проектов. Финансовые услуги оказываются специальным подразделением Caterpillar Inc. – Caterpillar Financial Services. В России с 2002 г. работает дочерняя структура Caterpillar Financial (ООО «Катерпиллар Файнэншиал»). Основными предлагаемыми финансовыми инструментами являются лизинг (финансовая аренда) и факторинг (рассрочка платежа). При этом предлагаемые процентные ставки и сроки финансирования выгоднее среднерыночных.
Безотказная работа когенерационных агрегатов, обеспеченная высоким качеством сервиса и технической поддержки, а также удобство финансовых услуг получают все большее признание в России и странах СНГ. В качестве примера успешного применения установок Caterpillar для модернизации энергоснабжения жилищно-коммунального хозяйства в нашей стране является теплоэлектростанция в г. Анадыре, построенная в рамках программы оптимизации энергоснабжения Чукотского автономного округа.
Предпочтение оборудованию компании было отдано благодаря его надёжности, сравнительной экономической эффективности (с учётом техобслуживания дилером на протяжении всего жизненного цикла станции). Серьезным аргументом было и финансирование Caterpillar Financial.
Учитывая географическое положение Анадыря, одной из сложных задач для компании при реализации проекта была поставка оборудования в жёстко ограниченный срок навигации.
Пусконаладочные работы на Анадырской ТЭС закончились 11 декабря 2005 года. В настоящее время она успешно работает в режиме опытной эксплуатации, по завершении которой станция полностью заменит ныне действующую угольную ТЭЦ, построенную в 1972 году.
Основным источником топлива Анадырской ТЭС является Западно-Озерное нефтегазовое месторождение, которое находится в 120 км от города.
В состав электростанции входят пять газопоршневых генераторных установок Caterpillar G3616 единичной электрической мощностью 3650 кВт и две дизельные установки D3616 по 5200 кВт. Общая максимальная электрическая мощность электростанции составляет 28,65 МВт.
Дизельные энергоблоки предназначены для покрытия пиковых нагрузок и резерва на случай перебоев в поставке газа. Утилизация тепла энергетических установок позволяет получать до 26 МВт тепловой энергии при работе электростанции с максимальной нагрузкой. Общая тепловая мощность ТЭС, включая газовую котельную, составляет 96 МВт.
Энергоцех размещён в здании ангарного типа. В первом ярусе установлены энергоблоки в открытом исполнении и силовое оборудование, во втором – система управления станцией, пультовая, элементы инфраструктуры ТЭС. Газовая котельная располагается в отдельном корпусе.

Газопоршневой энергоблок G3616

Энергоблок создан на базе V-образного четырехтактного 16-цилиндрового двигателя с искровым зажиганием и турбонаддувом с промежуточным охлаждением. Двигатель соединен муфтой с генератором и смонтирован с ним на общей раме.
В топливную систему двигателя входит регулятор давления газа, газовый смеситель, турбокомпрессор, охладитель смеси после турбокомпрессора, дозирующая заслонка. Давление газа на входе в регулятор давления газа двигателя – 310...450 кПа. Система охлаждения двигателя имеет контуры охлаждения рубашки и газовоздушной смеси.
Каждый контур на выходе оснащен насосами и термостатами. Охлаждение осуществляется с помощью выносных радиаторов, размещаемых на крыше здания энергоцеха. Проектом электростанции предусмотрены горизонтальные выносные радиаторы аварийного сброса тепла и охлаждения технологического контура – по комплекту на каждый двигатель. Система смазки – замкнутая, в двигателе используется масло Caterpillar NGEO SAE 30. Применена электронная программируемая система зажигания, питание – 24 В постоянного тока. Каждый цилиндр оборудован блоком «трансформатор-свеча», который расположен под клапанной крышкой. Пуск осуществляется с помощью пневмостартера.
В составе энергоблока применяется синхронный бесщеточный двухподшипниковый генератор с регулятором напряжения. Выходное напряжение – 6,3 кВ, мощность составляет 4600 кВА, cos φ – 0,8. Генератор имеет исполнение IP23.

Дизельный энергоблок D3616

Энергоблок создан на базе V-образного четы¬рехтактного 16-цилиндрового двигателя D3616, с непосредственным впрыском и турбонаддувом с промежуточным охлаждением. Топливная система состоит из двойных топливных фильтров, топливного насоса и насосов-форсунок.
Одноконтурная система охлаждения двигателя включает в себя водяной насос и термостаты. Система смазки – замкнутая. В ее состав входит шестеренчатый насос с приводом от двигателя, масляный поддон емкостью 1600 л, водомасляный теплообменник, масляные фильтры, щуп и заливная горловина.
В агрегате применена воздушная система пуска и сухая электронная система управления. Исполнительный механизм смонтирован на двигателе, блок управления находится в щите управления.
Двигатель имеет защиту по перегреву, раскрутке, низкому давлению масла и детонации. Датчики смонтированы непосредственно на двигателе, блок управления и сигнализации – в щите управления.
Генератор переменного тока, примененный в составе энергоблока, – синхронный, бесщёточный, двухподшипниковый, с регулятором напряжения. Выходное напряжение – 6,3 кВ, мощность – 6500 кВА, cos φ – 0,8. Генератор имеет исполнение IP23.
Каждый энергоблок оборудован модулем утилизации тепла выхлопных газов и модулем теплообменников контуров двигателя и контура сетевой воды с насосами и термостатами. Глушитель выхлопа установлен на каждом двигателе. Горизонтальные выносные радиаторы аварийного сброса тепла и охлаждения технологического контура установлены также по одному комплекту на каждый двигатель.
Распределительное устройство собственных нужд с двумя трансформаторами 6,3/0,4 кВ смонтировано в виде отдельных электрических шкафов и находится в техническом помещении 1-го уровня. Трансформаторы (1600 кВА) – необслуживаемые, установлены в отдельном помещении.
Высоковольтное распределительное устройство 6,3 кВ представляет собой отдельные электрические шкафы с общей шиной. Щит управления «Мастер» для управления распределительными устройствами на 6,3 кВ и на 0,4 кВ, а также щит управления двигателем установлены в диспетчерской. Силовой щит генератора находится в цехе рядом с энергоблоком.
Газораспределительное устройство (ГРУ) обеспечивает подачу топливного газа необходимого качества. Подаваемый на станцию магистральный газ проходит необходимую фильтрацию, осуществляется также его редуцирование до необходимого давления.
Главной частью топливной системы дизельных установок является цистерна с дизельным топливом объемом 20 м³, блоком пополнения, фильтрами грубой очистки и водяными сепараторами. Она расположена горизонтально. Элементы топливной системы (насосы, фильтры, арматура) находятся в отдельном модуле. Охладитель топлива потоком воздуха снижает температуру неиспользованного топлива, которое возвращается обратно в цистерну. Движение воздуха обеспечивается электрическим вентилятором.
Масляное хозяйство электростанции состоит из отдельных баков чистого масла для газовых (15 м³) и дизельных двигателей (5 м³), общего бака для отработанного масла (10 м³). Баки имеют цилиндрическую форму, расположены горизонтально на раме, на которой также размещены насосы и арматура маслосистемы. Семь баков для подпитки маслом газовых и дизельных двигателей находятся непосредственно в помещении энергоцеха. Ёмкость каждого из них составляет 0,5 м³.
Система подготовки и хранения пускового воздуха смонтирована в отдельном помещении 1-го уровня. В ее состав входят два электрических компрессора пускового воздуха высокого давления с влагомаслоотделителями, ресиверы пускового воздуха общей емкостью 10 м³. Для удаления шлама и конденсата в нижней части воздушного ресивера предусмотрен ручной кран. Компрессоры расположены непосредственно около воздушного ресивера. К напорному трубопроводу они подсоединяются через упругие металлические шланги.
Высокая степень автоматизации систем позволяет осуществлять эксплуатацию станции общим штатом 30 человек, а также обеспечивает дистанционный контроль работы систем электростанции.
АСУ ТП верхнего уровня станции реализована на платформе SCADA TRACE MODE, на нижнем и среднем уровнях использованы контроллеры компании Mitsubishi Electric.
Безусловно, для бесперебойного электроснабжения, особенно в условиях Крайнего Севера, недостаточно только высокого качества и надёжности оборудования. Необходимо своевременное и грамотное обслуживание, а также поставка запасных частей и расходных материалов. С этой целью официальный дилер компании Caterpillar – фирма «Восточная техника» – открыла в Анадыре постоянное представительство, что обеспечило доступность обслуживающего персонала, а также расходных материалов и запчастей, которые могут быть поставлены со склада в г. Анадыре.
Газопоршневая теплоэлектростанция на базе установок Caterpillar решает ряд проблем, которые ранее стояли перед Чукотским автономным округом. Эксплуатация ТЭС как основного источника электроснабжения позволяет не только значительно снизить себестоимость электроэнергии и сократить зависимость округа от привозного топлива, но и повысить также качество электроэнергии до мировых стандартов.
Кроме того, значительно улучшится состояние экологии в регионе, так как практически прекратится выброс в атмосферу вредных веществ, образующихся при сжигании угля, будет решена проблема хранения золы и пульпы, вырабатываемых ранее угольной теплоэлектростанцией. Это снизит угрозу экосистеме региона, которую создают золоотвалы.
Подробную информацию о генераторных установках Caterpillar, сервисной поддержке и условиях финансирования проектов можно получить, обратившись в московское представительство компании или к одному из официальных дилеров.