Газопоршневые двигатели – конструкция и принцип работы

Газопоршневый двигатель – это двигатель внутреннего сгорания с системой внешнего образования топливно-воздушной смеси и искровым зажиганием. В качестве топлива использует природный магистральный газ и др. виды газового топлива, что обеспечивает экономичность, высокий ресурс работы и минимальный уровень шума. В данной статье мы рассмотрим, что представляет собой газопоршневый двигатель, принцип работы и его особенности.

Основные элементы и принцип работы газопоршневого двигателя

Как и у любого ДВС, у газопоршневого двигателя принцип действия основан на сгорании топливовоздушной смеси и поступательном движении поршней за счет энергии расширяющихся газов. С помощью кривошипно-шатунного механизма поступательное движение поршней преобразуется во вращательный выходного вала двигателя.В схеме подачи газа в газопоршневых двигателях основную роль играет газораспределительный механизм, подача газа осуществляется из магистрали или баллонного оборудования.

Чаще всего данный вид двигателей применяется в качестве основного элемента электрогенератора. Так, современные газопоршневые электростанции, характеристики потребления топлива которых делают их наиболее выгодными из всех решений автономного энергообеспечения. Дополнительным преимуществом является возможность выработки тепла или холода для хозяйственных нужд – когенерации и тригенерации. Современный газопоршневой двигатель, принцип работы которого позволяет обеспечить и одновременную тригенерацию, делает оптимальным его применение в приводе холодильной установки. Также применяются они в насосном оборудовании, морском судостроении и др. сферах деятельности.

Особенности газопоршневого двигателя

Наибольшие значения мощности газопоршневых двигателей достигают десятков мегаватт, что достаточно для обеспечения работы мощного оборудования и автономного энергообеспечения производственных и строительных объектов. Важным преимуществом является высокий ресурс работы, достигающий 250 тысяч часов при 80-100 тыс. часов межремонтного интервала (между капитальными ремонтами).

Подача газа в газопоршневых двигателях может быть баллонной или магистральной, а в качестве топлива, помимо метана, применяется:

• пропан;
• бутан;
• коксовый и другие сопутствующие промышленные газы;
• древесный газ;
• газы нефтяной промышленности и многие другие виды.

При этом схема подачи газа в газопоршневых двигателях не требует наличия дожимного компрессора благодаря малому потребному давлению. Благодаря большому выбору вариантов можно гибко использовать оборудование на различных объектах, оперативно адаптировать систему к изменению технических или экономических условий. Перенастройка системы подачи топлива занимает минимум времени, газопоршневый двигатель можно свободно настроить на эксплуатацию на попутном газе, биогазе и др. топливе.

К основным особенностям газопоршневых двигателей можно отнести:

• Небольшую зависимость КПД от окружающей температуры.
• Незначительные колебания КПД при снижении нагрузки на 50% и, соответственно, эффективное использование двигателя при любых нагрузках.
• Малые затраты на эксплуатацию.
• Неограниченное количество запусков мотора.
• Возможность параллельного подключения нескольких двигателей и, соответственно, возможность значительного повышения и рационального использования мощности системы.

С каждым годом газопоршневые двигатели получают всё большее применение в различных сферах, в т. ч. в качестве основного элемента газоэлектростанций для коттеджных поселков. Их экономичность и эксплуатационные обеспечивают им солидные преимущества в сравнении с другими вариантами автономного, резервного или аварийного электроснабжения различных объектов.

Принцип работы газового генератора

• 

Срок возврата инвестиций 1,5 — 2 года

Электроэнергия от 1,6 руб/кВт

Бесплатное тепло при когенерации

Экономия от 500 000 руб./месяц

Высокий КПД наших установок

Короткие сроки строительства

Телефон отдела продаж:

Газогенераторные установки предназначены для электрификации различных объектов. В качестве топлива применяется газ, подаваемый в двигатель внутреннего сгорания. Параллельно электроэнергии, оборудование вырабатывает тепловую энергию, которая применяется для нагрева воды.

Работа газопоршневой электростанции основана на введении в действие каждой из основных частей оборудования:

• вырабатывающего энергию двигателя,
• электрогенератора,
• системы охлаждения,
• теплообменников,
• труб для подачи и циркуляции жидкости,
• систем управления и контроля.

Принцип действия газопоршневой установки (ГПУ) включает: подачу газа к двигателю, его переработку в электричество (при помощи электромагнитной индукции), распределение по системе энергоснабжения или передачу другим потребителям для последующей реализации.

Тепло, выделяемое двигателем, нагревает воду, которую в дальнейшем можно использовать для различных целей (например, отопления объекта). Некоторые модели ГПУ оснащаются функцией тригенерации, поэтому они дополнительно вырабатывают холод (например, для работы холодильного оборудования).

Более подробно узнать о принципе работы газового генератора или заказать оборудование с доставкой по России и СНГ вы можете по номеру 8 (800) 775-91-70 или адресу электронной почты sales@powerlinkworld.ru.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция PowerLink GXE50-NG, электрической мощностью 50 кВт, для коммерческого предприятия

Электростанция выполнена в открытом исполнении, для размещения в помещении. Газовый оригинальный двигатель PowerLink GX5S-LE01G с навесным оборудованием; Режим работы постоянный — 24/7. Топливо — природный магистральный газ. Рабочее давление газа 5 кПА.

Реализованные проекты

Две газопоршневые электростанции PowerLink по 250 кВт — в едином контейнере!

Специально для нашего Заказчика был изготовлен энергомодуль, состоящий из двух газопоршневых электростанций PowerLink GXE250-NG. Каждая газовая электростанция вырабатывает по 250 кВт. Общая электрическая мощность такой контейнерной электростанции составляет 500 кВт. Электростанции выполнены на базе оригинальных газопоршневых двигателей PowerLink GX13K-LE02G.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция (ГПГУ) PowerLink 200 кВт в кожухе, для майнинг-фермы.

PowerLink изготовил газопоршневую электрогенераторную установку в шумозащитном кожухе GXE200S-NG, специально для майнинг фермы. Установка работает на низком давлении (

Реализованные проекты

Газопоршневая когенерационная электрогенераторная установка (CHP) PowerLink 400 кВт, двигатель MAN, в блок-контейнере

PowerLink изготовил газопоршневую мини-ТЭЦ CG400-NG. Данная установка имеет два контура отбора тепла с выхлопных газов и с рубашки охлаждения двигателя, т.е. помимо выработки электроэнергии, также вырабатывается тепловая энергия, которую можно использовать для собственных нужд на отопление, горячую воду и т.д.

Реализованные проекты

Газопоршневая электростанция (ГПУ) PowerLink 200 кВт для коммунального предприятия

Изготовлена и отгружена газопоршневая электростанция PowerLink GXE200-NG, постоянной электрической мощностью 200 кВт, предназначена для электроснабжения потребителей трехфазным переменным электрическим током напряжением 400 В, частотой 50 Гц. ГПУ отгружена в г. Волгоград. Электростанция изготовлена для работы на давлении газа менее 5 кПА (низкое), топливо — магистральный природный газ.

Реализованные проекты

Когенерационные электрогенераторные установки PowerLink 400, 250 и 200 кВт, двигатели MAN, в кожухах, для тепловых сетей

Завод PowerLink изготовил под проект три когенерационные газопоршневые установки, электрической мощностью 200, 250 и 400 кВт в шумопогодозащитных кожухах. Для установок были подготовлены специальные помещения. Каждая установка вырабатывает не только электричество, но и тепло. Тепло снимается по контуру антифриза и с уходящих выхлопных газов двигателя.

Газопоршневая установка

Купив и установив газопоршневую установку, можно значительно снизить затраты на электроэнергию и производство горячей воды. Газовые электростанции просты в эксплуатации, поэтому для работы с ними не нужно нанимать высококвалифицированный специально обученный техперсонал — достаточно рабочего-техника.

Система охлаждения двигателя с частотным регулированием привода вентилятора в зависимости от температуры двигателя

Элементы системы зажигания собственного производства на базе электронного блока управления зажиганием

Собственная технология конвертации двигателей под работу на газообразном топливе

Система газоподготовки и подготовки топливного газа собственного производства

Система контроля температуры каждого цилиндра

Система управления собственного производства с возможностью синхронизации и параллельной работы агрегатов ГэС с существующей сетью, с автоматизированным контролем перетоков электроэнергии, удаленный мониторинг, интеграция в АСУ ПТ по средствам стандартных протоколов обмена.

Собственная генерация электроэнергии и тепла себестоимостью до 1,5 руб/кВт
с экономией на ремонте и запчастях в 3-5 раз!

Себестоимость выработки электроэнергии на вашем объекте (в зависимости от стоимости газа) будет составлять не более 1.5 руб/кВт

Стоимость наших агрегатов в 2-3 раза ниже по сравнению с иностранными производителями, а стоимость и доступность запасных частей ниже в 5 и более раз

Гарантийное и постгарантийное обслуживание, монтаж и пусконаладочные работы, удалённый мониторинг, ремонт

Гарантийный срок — 18 месяцев с момента отгрузки или 12 месяцев с момента начала эксплуатации или 2000 моточасов. Соответствует всем стандартам.

Как устроены и работают газопоршневые установки (ГПУ)

Это оборудование предназначено для электрификации объектов. Оно работает на газе, подаваемом в двигатель внутреннего сгорания. Параллельно электричеству, ГПУ вырабатывают тепловую энергию, используемую для нагрева воды.

Установки состоят из нескольких основных частей:

• Двигателя, вырабатывающего энергию, заставляющую крутиться вал. Современные модели российских газопоршневых установок не издают шума и работают до 40 тыс. моточасов без ремонта. Чем выше мощность двигателя, тем больше электричества и тепла он вырабатывает. В отличие от дизельного или бензинового, газовый агрегат не выделяет неприятного запаха ядовитых выхлопных газов.
• Электрогенератора, преобразующего выработанную энергию в электроэнергию.
• Систем охлаждения двигателя: воздушной, когда образующееся тепло уходит в воздух, и водяной, при которой агрегат охлаждается водой. В газопоршневых когенерационных установках, производящих не только электричество, но и тепловую энергию — это замкнутый контур, наполненный жидкостью, нагревающий воду, поступающую в трубы.
• Теплообменников, предназначенных для системы утилизации тепла газопоршневой установки. В рекуперативных конструкциях холодная и нагретая вода разделяются стенкой, а в регенеративных поверхность теплообменника поочередно омывается теплым и прохладным носителем.
• Труб, подающих газ и обеспечивающих циркуляцию жидкости.
• Системы управления и контроля, состоящей из рычагов, контроллеров и датчиков. Современные модели газопоршневых установок в России могут управляться дистанционно с пульта. Благодаря автоматической регулировке удается поддерживать эффективную работу ГПУ, снижая затраты и ускоряя окупаемость.

Цикл работы газопоршневых установок состоит из нескольких этапов:

• В систему подается газ из сети, газгольдера или установки, производящей метан из отходов.
• Газообразное горючее попадает в двигатель, вырабатывающий с помощью поршневой системы механическую энергию, передаваемую на генератор.
• За счет электромагнитной индукции механическая энергия перерабатывается в электричество. Установка оснащена системой, «подгоняющей» производимый ток под такой же, который течет в розетках, подключенных к центральной электросети.
• Выработанный электроток распределяется по системе энергоснабжения или передается для реализации другим потребителям.
• Тепло, выделяемое двигателем, подогревает воду, которую можно использовать для любых нужд в том числе, для отопления.
• Некоторые модели оснащаются функцией тригенерации. Такие типы ГПУ вырабатывают холод, необходимый для работы холодильного оборудования на производстве и в складских помещениях.

Плюсы и минусы

Агрегаты такого типа имеют большое количество преимуществ:

• Минимальные финансовые затраты, особенно при автономной работе газопоршневой газотурбинной установки. Потребителю не придется платить за подключение объекта к централизованным электросетям.
• Возможность сэкономить при использовании внешней сети в качестве резервной. Поскольку плата за подключение зависит от мощности потребляемого тока, а объект будет забирать всего 10-15% «чужой» электроэнергии, экономия будет очень существенной.
• Возможность подключения света даже при нехватке свободных мощностей на близлежащей электро- и теплосети. Это избавляет от длительных согласований с ресурсоснабжающими организациями.
• Независимость — газопоршневые генераторные установки выручат, когда надо снабдить электричеством и теплом удаленный объект. Эти электростанции расходуют всего 0,25 м3 природного газа в час, поэтому их можно обеспечивать топливом из установленного хранилища- газгольдера.
• Надежность. Агрегаты не выходят из строя при перепадах давления газа, т.к. могут работать при минимальном давлении. Не боятся они и перепадов температуры, надежно работая даже в условиях Крайнего Севера.
• Высокая производительность. Электрическая КПД ГПУ составляет 43%, а общая, с учетом подогрева воды — 90%.
• Быстрый пуск. В отличие от газовых турбин, на запуск которых уходит от получаса до двух часов, газопоршневую установку российского или зарубежного производства можно запустить всего на 15 сек.
• Разнообразие модификаций. Эти установки выпускаются двух и трёхфазного типа различной мощности, что позволяет подобрать наилучший вариант для любого объекта.

Недостатков у этих установок немного:

• Придется подключаться к линии газоснабжения или устанавливать газгольдер, обеспечивая регулярную доставку газа.
• Шум. Несмотря на то что современные модели газопоршневых станций шумят намного меньше, бесшумными их назвать сложно.