Серия СГВ с газопоршневым двигателем

Применение электродвигателя в качестве привода компрессора не всегда является возможным ввиду отсутствия электроснабжения компрессорной установки (станции) на месте ее эксплуатации. Решить проблему удается, применив газопоршневой привод компрессора.

Газовые двигатели «Caterpillar» и «Waukesha», которые предлагаются взамен электродвигателям, в особом представлении не нуждаются. Две известных американских компании, лидеры на мировом рынке двигателей внутреннего сгорания, выпускают ряд газопоршневых двигателей, специально сконструированных под тяжелые условия работы в качестве приводов компрессоров. Такие двигатели долговечны и надежны, характеризируются эффективным потреблением топлива, великолепными переходными характеристиками, низким уровнем выбросов и имеют длинные межремонтные интервалы.

Диапазоны развиваемых мощностей газопоршневыми двигателями «Caterpillar» и «Waukesha» находятся в пределах от 70 кВт до 2000 кВт и выше, развиваемых скоростей – от 1000 об/мин до 1800 об/мин.

В качестве топлива могут применяться попутный нефтяной, природный газы, а также газы с низкой теплотворной способностью (низкокалорийные газы). При применении газопоршневого двигателя в качестве привода компрессора в составе газовой компрессорной установки (станции), топливом может являться перекачиваемый газ, прошедший через оборудование – сепараторы и фильтры, очищен и подготовлен. Это обеспечит быстрый запуск и бесперебойную работу двигателя независимо от времени года и температуры окружающей среды.

Рисунок 1 Газопоршневые двигатели «Caterpillar»

 Рисунок 2 Газопоршневые двигатели «Waukesha»

Газопоршневые двигатели, в основном, имеют следующие системы:

1. Воздухозаборную – для обеспечения двигателя холодным чистым воздухом. Включает воздушные фильтра и воздуховоды;

2. Топливную – для обеспечения двигателя приготовленной топливо-воздушной смесью, подачи её в цилиндры в необходимом количестве. На газовой линии смонтированы отсечной клапан (для безопасной работы двигателя, немедленного отсечения подачи газа при аварийной ситуации), регулятор перепадов давления газа (поддержание надлежащего давления газа, поступающего в карбюратор, по отношению к давлению подачи воздуха), клапан регулировки нагрузки (обеднение топливо-воздушной смеси при повышении нагрузки), карбюратор-смеситель (измерение и смешивание топлива и воздуха перед поступлением в камеру сгорания).

3. Масляную – для смазки, снижения потерь на трение и износа вращающихся, трущихся (скользящих) деталей, отвода тепла от деталей двигателя, герметизации в зоне поршневых колец, промывки двигателя за счет смывания продуктов износа и др. загрязняющих материалов.

Включает масляные фильтра, охладитель масла, дополнительный масляный бак, агрегат прокачки масла с грелкой (для предпусковой подготовки двигателя), датчики уровня, температуры и давления масла;

4. Охлаждения – для охлаждения деталей (поршней, клапанов, головок) и стенок цилиндров, моторного масла. Включает радиаторы охлаждающей жидкости основного и вспомогательного контуров, расширительные бачки, термостаты, насос рубашки охлаждения, нагреватели охлаждающей жидкости (для предпусковой подготовки двигателя);

5. Зажигания с катушками зажигания, кабелями, свечами зажигания, аккумуляторными батареями, генератором для подзарядки батарей, стартером (электростартер или стартер с газовым приводом);

6. Выхлопную – для отвода отработавших газов. Включает выхлопной трубопровод, компенсаторы, глушители.

Все двигатели снабжены системой управления – программно-аппаратным комплексом общего управления с целью оптимизации технических показателей и повышения эффективности работы. Во время работы двигателя постоянно проводится контроль и регулировки момента зажигания, оборотов двигателя в зависимости от нагрузки (путем изменения количества топливной смеси), обнаружение детонации. СУ имеет подсистемы управления запуском и остановкой двигателя, диагностики и регистрации сбоев.

Двигатели полностью готовы к самостоятельной работе, обслуживание их заключается в периодической смене масла, воздушных и масляных фильтров.

Подбор газопоршневого двигателя необходимо производить, исходя из расчетов потребляемой мощности компрессором на различных режимах работы, и с учетом предусмотренного 30% запаса по мощности.

Для передачи крутящего момента от вала двигателя к валу компрессора возможна установка следующего оборудования: муфты сцепления (ручной или автоматической – гидравлической или пневматической) – для раздельного от компрессора прогрева двигателя перед восприятием им нагрузки, быстрого расцепления валов в случае аварийной ситуации и др.; повышающего редуктора (мультипликатора) – для увеличения производительности компрессора за счет увеличения частоты вращения.

Рисунок 3 Общий вид газовой компрессорной установки с газопоршневым приводом

Рисунок 4 Общий вид газовой компрессорной станции с газопоршневым приводом

Управление запуском, работой и остановом компрессорной установки (станции) осуществляется системой автоматического управления «FW Murphy» (США) при помощи сигналов датчиков (температуры, давления, уровня, положения и др.), которые передаются в шкаф автоматического управления (рисунок 5). Данные, непрерывно измеряемые на установке (станции), обрабатываются микропроцессорным контроллером. Все критические значения регистрируются и выдаются оператору в виде сигнала предупреждения или тревоги, а при превышении этих значений компрессорная установка (станция) автоматически остановится.

Рисунок 5 Шкаф автоматического управления