1. Будова когенератора

Когенератор складається з:

• газового двигуна;

• генератора;

• системи відбору тепла;

• системи керування.

Когенератори випускаються в стаціонарному (модульному) і контейнерному виконанні. При контейнерному виконані модуль змонтований в контейнері з повною обвязкою трубопроводів. Перевага контейнерного виконання в тому, що для встановлення когенератора відпадає потреба в окремому приміщенні (рис. 4.6).

Н а рис. 4.6 Показано загальний вигляд когенератора відомої на світовому ринку фірми Jenbacher

Когенератор виготовлено у вигляді модуля, основні габаритні розміри якого наведено в таблиці 4.6.

Таблиця 4.6 Габаритні розміри модуля JMS 208 GS-N.LC

Загальні габарити, маса (приблизно)			Розміри з’єднання (модуля)
Довжина,	мм	4700	Водяна сорочка, вхід, вихід	DN/PN	50/16
Ширина,	мм	1600	Вихлопна труба	DN/PN	150/10
Висота,	мм	2000	Газопровід-газова рампа	DN/PN	50/16
Маса без шумопогл. кожуха	кг	4900	Вхід охолоджуючої води	DN/PN	50/16
М аса з шумопогл. кожухом	кг	5100	Охолоджуюча вода 2-го ступеня	DN/PN	50/16

Система керування забезпечує високу ступінь автоматизації і когенератор не потребує присутності персоналу при експлуатації. Системи моніторингу когенератора дозволяють керувати ними дистанційно. Система управління когенератором забезпечує автоматичний пуск і зупинку, паралельну роботу генератора з зовнішньою мережею, автоматичне розподілення навантаження при паралельній роботі декількох когенераторів і виконання ряду інших функцій.

Система відбору теплової енергії забезпечує утилізацію тепла з вихлопних газів, масляного холодильника і охолоджуючої рідини двигуна. Між двигуном і радіатором , на загальній рамі, встановлюється теплообмінник. В ньому охолоджуюча двигун рідина, перед охолодженням в радіаторі, передає теплову енергію воді. Наприклад, для опалення приміщення. Крім нагріву в першому теплообміннику, вода системи опалення може додатково підігріватись і в другому теплообміннику вихлопними газами та маслом масляного радіатора. Утилізацію вихлопних газів когенератора проводять за допомогою уніфікованих теплових труб. Основною проблемою в системі відбору тепла з вихлопних газів є забезпечення працездатності теплових труб при максимальній температурі вихлопного газу, яка досягає 600⁰С. Ця проблема розв’язується створенням спеціальної конструкції теплообмінника, схема якого

наведена на рис. 4.8 . Вихлопний газ проходить по вихлопній трубі, в якій розташовані нижні кінці теплових труб 2 ; у зоні нагрівання теплові труби виготовлені неоребреними і вставлені в гільзи 5 , які дозволяють камеру вихлопного газу 6 відокремити від зовнішнього середовища і захистити поверхню теплових труб від корозії. Розташування теплових труб в гільзах дозволяє також забезпечити розбірність теплообмінника. Верхні кінці теплових труб оребрені і розташовані в камері, відбувається відбір тепла.

Провідні електротехнічні фірми світу інтенсивно збільшують виробництво когенераторів найрізноманітної потужності.

Широка шкала потужностей когенераторів задовольняє потреби значного кола споживачів: від власного котеджу до великого промислового підприємства

В таблиці 4.7 показані технічні характеристики деяких промислових когенераторів.

Таблиця 4.7 Технічні характеристики когенераторів різних компаній.

Когенератори Waukesha
Тип двигуна	Електрична потужність кВт		Теплова потужність кВт	Число обертів в хвилину	Витрати газу м3/кВт год	Витрати масла г/кВт год
1	2		3	4	5	6
VSG	65-135		100-190	1500	0.28	0.3
VGF	130-625		180-860	1500	0.27	0.34
VHP	250-1225		350-1690	1000	0.29	0.29
ATGL	1480-3250		2050-4500	1000	0.26	0.6
Когенератори Jenbacher AG
JMS 208		299	441	1500	0.29	0.3
JMS 212		495	659	1500	0.28	0.3
JMS 312		580	789	1500	0.28	0.3
JMS 316		776	1051	1500	0.27	0.3
JMS 320		973	1314	1500	0.27	0.3
JMS 612		1463	1546	1500	0.25	0.3
JMS 616		1952	2076	1500	0.25	0.3
JMS 620		2734	2859	1500	0.245	0.3

Когенератори добре вписуються в електричну схему окремих споживачів і в електричні мережі міст (при паралельній роботі з мережею). Вони дозволяють розвантажити електричні мережі центра міста, забезпечити стабільну якість ектроенергії і створюють можливість підключення нових споживачів відповідної потужності. Для когенераторів, як вказувалося вище, є притаманною висока степінь автоматизації.

Отже, комбінований спосіб виробітку електроенергії і тепла має свої економічні переваги. У результаті застосування когенерації, прибутки від реалізації вироблених теплоти і електроенергії на одиницю кількості спаленого палива зростають у порівнянні з прибутками, які отримані від реалізації вироблених теплоти і електроенергії окремо – у котельнях і електростанціях. За розрахунками термін окупності когенератора складає (на сьогоднішній день) 1,5…2,5 роки – з тенденцією до істотного зменшення. Окрім економічних переваг, когенераційні установки значно знижують витрати палива(близько 50%), оскільки дозволяють використовувати те тепло, яке майже не використовується на електростанціях.

Коефіцієнт корисної дії подібної установки досягає 90%, що на 30-40% ефективніше ніж при роздільному виробництві теплової і електричної енергій.

Загальний вигляд машинного залу повністю автоматизованої когенераційної станції на біогазі показано на рис. 4.10 .

Н а рис.4.9 показана принципова електрична схема когенератора. Електрична схема включає в себе трифазний синхронний генератор зі статичною системою збудження, а також систему регулювання напруги, захисту та розподілу навантаження. Системи керування і автоматизації забезпечують автономне функціонування газодизель-електричного агрегата, паралельну роботу з аналогічним за характеристиками агрегатом, а також з електричною мережею; аварійно-попереджувальну сигналізацію і зупинку агрегата при зниженому тиску масла, “розносі”двигуна; вимикання генератора від збірних шин при аварійних режимах газодизеля або к.з. на шинах; дистанційне керування регулятором частоти обертання.

Більш детальне вивчення будови та систем керування генераторів когенераційних установок виконується в навчальному курсі “Малі електростанції в АПК”.