Томоохон цахилгаан станцуудад аль дизель генераторын багц тохиромжтой вэ?

Цахилгаан станцын суурин ачаалал болон харанхуй эхлэлтийн үүргийн тулд зориулсан тасралтгүй ажиллагаатай дизель генераторын багц

Яагаад 8,760 цаг/жилийн цахилгаан станцын үйл ажиллагааны хувьд тогтмол ажиллагаатай байдал – анхдагч эсвэл резерв бус – заавал шаардлагатай вэ?

Жилийн турш зогсолтгүй ажилладаг цахилгаан станцуудад тасралтгүй ажиллах зориулалттай дизель генераторуудын багц чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр генераторууд байнгын дээд ачааллыг ажиллагааны чанарыг бууруулахгүйгээр тэвчих зориулалттайгаар бүтээгдсэн байдаг. Анхдагч чадалтай нэгжүүд нь 10%-иос дээш ачааллын хэлбэлзэлтэй ажиллах зориулалттай тул өөрөөр ажилладаг. Стандбай чадалтай загварууд зөвхөн яаралтай нөхцөл байдалд ажиллана. Тасралтгүй ажиллах зориулалттай генераторууд нь байнгын дулаан ба механик хүчдэлийг даах зориулалттайгаар илүү бат бөх крэнкшоф, сайжруулсан хөргөлтийн систем, мөн генераторынх нь өндөр халалтаас хамгаалах сайжруулсан изоляци хамт ирдэг. 2023 оны Power Engineering-ийн мэдээгээр, яаралтай ажиллах генераторыг хязгаар дээр нь бага зэрэг, жишээ нь ойролцоогоор 10% илүү ачаалалтай ажиллуулбал түүний амьдралын хугацаа бараг гуравны нэгээр буурдаг. Иймээс тэдгээр нь энгийн суурин цахилгаан үйлдвэрлэлийн ажлуудад бүрэн тохиромжгүй байдаг. Жилд бүх 8,760 цагт найдвартай цахилгаан шаарддаг станцууд тасралтгүй чадалтай генераторуудыг ашиглахаас татгалзаж чадахгүй. Энэ нь тогтвортой торны үйл ажиллагааны үндсийг бүрдүүлэх, шаардлагатай дүрэм журамд нийцэх, хамгийн чухал нь үйлчилгээг саатуулж, мөнгөний алдагдал учруулдаг төлөвлөгөөгүй зогсолтуудаас сэргийлэх боломжийг олгодог.

IEEE 1373-д нийцсэн цахилгааны системийг анхны эхлүүлэх чадвар: цахилгаанжуулалт, хүчдэлийн бий болох, тусгаарлагдсан цахилгаан шугамын синхрончлол

IEEE 1373 стандартын дагуу ажиллах үед дизелийн генераторууд бүрэн цахилгаан хангамжийн сүлжээгийн тасралт (blackout) дараа гадны AC эсвэл DC цахилгаан эх үүсвэрийг шаарддаггүй, харин өөрсдөө ажиллаж эхлэх боломжийг олгодог 'хар эхлэл' чадварыг олж авдаг. Энэ нь хурдан орны идэвхжүүлэлт үргэлжлүүлэн явуулах, хүчдлийн түвшний нарийвчлалтай удирдлага болон холбогдох сүлжээний давтамж, фазын уялдааг зөвхөн хэдэн мянган секундын дотор тохируулж чадах ухаалаг синхрончлолын технологийн тусламжтайгаар боломжит болдог. IEEE-ийн өнгөрсөн жилийн судалгаагаар ийм стандартыг хангаснаар хуучин системүүдтэй харьцуулахад цахилгаан сэргээх хугацаа хагастай буурдаг. Мөн ийм шаардлагыг хангаснаар системд ачаалал бага эсвэл байхгүй үед идэвхжүүлэлтийг илүү сайн удирдах боломжийг олгох бөгөөд үйлдвэрийн чухал хэсгүүдийг найдвартай ажиллуулахад маш их ач холбогдолтой. Жишээ нь: усыг хөдөлгөж байдаг усны насос, хяналтын системийн нөөцийн цахилгаан хангамж, шичиг талбайн хяналтын тоноглол гэх мэт. Аварга цахилгаан сүлжээг яаралтай нөхцөл байдлын үед тогтвортой байлгахад тусалдаг цахилгаан станцуудад ийм чадвар эндүүршгүй шаардлагатай болсон. Үүнийг NERC PRC-005-д заасан дүрэм болон FERC-ийн тогтоосон шаардлагаар ерөнхий цахилгаан сүлжээний найдвартай ажиллагааг хангахын тулд шаардсан болно.

Дизелийн генераторын багцын хэмжээс боломжит давхардсан ажиллагаа ба тогтвортой зэрэгцээ ажиллагаа

NFPA 110 Түвшин 1 болон цахилгаан станцын шийдвэршилтийн шаардлагуудад нийцсэн N+1 ба 2N давхардсан загварууд

Нөөцийн стратеги нь зөвхөн кодоор тогтоосон хамгийн доод шаардлагыг хангахаас илүү, тухайн объектын үнэхээр чухал зүйлстэй нийцэж байх ёстой. NFPA 110 Түвшин 1-ийн стандартын дагуу амь нас, үндсэн дэд бүтцийн аврах цахилгаан системд N+1 нөөцийн байдал шаардлагатай. Энэ нь үндсэндээ ачааллыг бүрэн харилах чадвартай нэмэлт нөөцийн генератор байхыг шаардана. Их хэмжээний нэгдсэн цикл станцууд шиг цочирдол болоход амь насанд аюул учруулахгүй ч гэсэн санхүүгийн алдагдал ихтэй байдаг Түвшин 3 объектуудад энэ арга нь төсөвийн хувьд хангалттай сайн ажилладаг. Гэсэн хэдий ч энгийн засвар үйлчилгээний үе эсвэл хүлээгдээгүй тоног төхөөрөмжийн гэмтлийн үед сул талууд үүсэж байдаг. Цөмийн цахилгаан станц, найдвартай цахилгаан үйлдвэрлэлийн төв шиг Түвшин 4 объектуудад хандах хандлага бүрэн өөрчлөгддөг. Эдгээр газруудад системийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгийг давхардуулсан 2N бүтэц шаардлагатай. Энэ нь түлшний нийлүүлэлт, удирдлагын системээс эхлээд цахилгаан хувиргалт хүртэлх бүх гинжин холбооны дагуу аливаа нэг цэгийн гэмтлийг бүрэн арилгадаг. Тоон мэдээлэл ч үүнийг баталдаг. Өнгөрсөн жилийн Ponemon Institute-ийн судалгаагаар 2N байгууламж нь N+1-тэй харьцуулахад төлөвлөгөөгүй зогсолтыг ойролцоогоор 92% бууруулдаг байна. Ийм маш чухал объектууд цахилгаанаа алдах бүрт цагт $740 мянгаас дээш мөнгө алддаг болохыг анхаарвал зөвхөн зохицуулах байгууллагын шаардлагыг л биелүүлэхээс хэтэрч, зохистой нөөцийн хөрөнгө оруулалт хийх нь бизнесийн хувьд утгатай ажил болдог.

4–8 цахилгаан генераторын дизель тоосгон дээрх динамик ачааллыг хуваалцах зориулалттай ижил хурдны хяналт

4-8 дизелийн генераторыг тогтвортой, масштаблах боломжтой зэрэгцээ ажиллуулахын тулд ийлчилгээний хурдны хяналт нь заавал шаардлагатай шаардлага юм. Хэтрэх хяналт нь ачаалал нэмэгдэх тусам давтамжийг бууруулдаг бол ийлчилгээний хяналт нь ачаалал ямар ч байсан хөдөлгүүрийн хурдыг тогтвортой байлгадаг. Энэхүү тогтвортой байдал нь системд бодит цагт ойролцоогоор 2% нарийвчлалтайгаар ачааллыг хуваалцах боломжийг олгодог. Орчин үеийн тоон зохицуулагчид тасралтгүйгээр түлшний савны байрлал болон салангид тэжээлийн гүйдлийг тохируулан бүх нэгжүүдийн кВт ба кВАР-ийг тэнцвэртэй байлгадаг. Энэ нь гэнэт ачаалал өөрчлөгдөх эсвэл шинэ генераторуудыг сүлжээнд нэгтгэх үед гарч болох аюултай давацачааллын нөхцлүүдийг урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг. Энэ нарийвчлалын түвшинд олон давуу талууд бий. Эхлээд, тусдаа нэгжүүд хүлээн авах боломжгүй эрэлтийн цохилтонд даригдахгүй байна. Хоёрдугаарт, механик стрессыг бүх хэсгүүдэд жигд хуваарилах тул хөдөлгүүрийн тулгуур талаас 45% илүү их хугацаагаар үлддэг. Гуравдугаарт, системүүд харанхуй эхлэлтийн ажиллагаанд асуудалгүй нэгддэг тул хязгаарлагдмал сүлжээнд давтамжийн асуудал эсвэл тогтворгүй байдалгүйгээр шууд ачааллыг хүлээн авах боломжтой болдог. Ийлчилгээний хяналтыг зөв хэрэгжүүлэхгүйгээр хоёроос илүу нэгжийг зэрэгцээ ажиллуулахыг оролдоход операторууд цахилгаан гүйдэл циркуляцлах, релений буруу ажиллагаа, хамгаалалтын системээс шаардлагагүйгээр зогсох зэрэг хүндэвтэр эрсдэлд өртөнө.

Дизель генераторын тогтолцоонд шатамхай тэжээлийн тэсвэрт чадал, орчны нөхцөл байдлын тохилдол, SCADA-г нэгтгэх

72–168 цагийн шатамхайн өөрөө даатгал: ASTM D975 шаардлага хангах, газрын танкны идэвхжлийг бууруулах, хүйтэн цаг агаарт ажиллах чадвар

Түлшний нөөцийг ирээдүйд бодож болох зүйл биш юм—үүнийг анхны өдрөөс эхлэн загварчлалд нь зөвхөн оруулж байх хэрэгтэй. Ихэнх цахилгаан станцуудын дизель генераторуудын ажиллах хугацаа нь гурван хоногоос долоон хоног хүртэл тасралтгүй ажиллах чадвартай байх шаардлагатай. Газар дээрх түлшний савалт нь маш бага хүхрийн агууламжтай, хоёрдугаар зэргийн дизель түлшний ASTM D975 стандартыг хангасан байх ёстой. Энэ нь яагаад чухал вэ гэвэл цетаны түвшинг тогтвортой байлгаж, зөв тархалтын хязгаарыг хадгалж, исэлдэлтийн асуудлыг саатуулдаг—энэ бүгд нь цэвэр шаталтанд, мөн үнэт савлангуудын урт хугацааны ажиллагаанд чухал юм. Их сав саваан дахь ислэлтийн асуудал нь өөр нэг том асуудал болдог. Ус саванд орох үед микробууд үржих бөгөөд түлшний чанар, мөн савны бүтцийг өөрөө хордуулдаг. Ийм асуудлыг сайн суурилуулсан системүүд катод хамгаалал, эпоксидон давхаргатай савнууд, чийгийг илрүүлэх үед дохио өгдөг автоматаар ус илрүүлэх системээр тэмцдэг. Хүйтэн цаг агаар өөрөө өөр сорилтуудыг тавьдаг. Минус хорин градусаас доош ажилладаг станцууд нь ASTM-ийн стандартад нийцүүлэн түлшний зузаан байдлыг хадгалах, мөн эхлүүлэх үед тосны урсгалыг хангахын тулд халаагч түлшний шугам, хөдөлгүүрийн биеийн халаагч, дулааныг хадгалдаг бүрхүүл зэрэг тусгай тоноглол шаарддаг. Эдгээр бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд SCADA системийн тусламжтайгаар хамтран ажилладаг бөгөөд түлшний түвшин, температурын өөрчлөлт, усны бохирдол, савны даралтыг тасралтгүй хянах боломжийг олгодог. Хэрэв түлш хэсэгчлэн тусгаарлагдах, эсвэл микробийн үржилээс шалтгаалан pH түвшин өөрчлөгдөх зэрэг ямар нэгэн зүйл буруу болсон тохиолдолд систем автоматаар урвал үзүүлдэг. Түлшний менежментийн энэ нийтлэг хандлага нь зөвхөн сайн дадал биш, FERC Order 881 болон NERC CIP-014 зэрэг дүрэм журмуудаар найдвартай үйл ажиллагааг хангахын тулд шаардлагатай юм.

Орчин үеийн дизель генераторын ажиллагаан дахь урьдчилан таамаглаж засвар үйлчилгээ үзүүлэх болон кибер аюулгүй байдал

Оюунлаг сүлжээгээр хөтлөгдөх урьдчилан таамаглаж засвар үйлчилгээ: тосны шинжилгээ болон хөдөлгүүрийн дотор муруй хийцийн износ тодорхойлох (EPRI 2024 оны талбайн баталгаажуулалт)

IoT суурилсан урьдчилан таамаглаж засварлах систем рүү шилжсэнээр дизель генераторын найдвартай ажиллагааны талаарх бидний бодол өөрчлөгдсөн бөгөөд хуучин цагийн хуваарьт засвараас бодитоор чухал нөхцлүүдрүү шилжсэн. Систем нь шингэний вискозитет, хүчиллэгийн түвшин, жижиг хэсгүүдийн тоо болон лубрикант дахь ууссан металлууд зэрэг зүйлсийг хянах зориулалттай оруулсан сенсоруудыг ашигладаг. Эдгээр сенсорууд тос задран задрахыг анхны илтгэл 300 цагийн өмнөөс л илрүүлж чаддаг. Мөн эдгээр системүүд өндөр давтамж дэхь хэлбэлзлийг шинжилж, хөргөгчийн хөндийд эвдэрхий болох, замын гадаргууд тав тавхай үүсэх, тэнхлэгийн зогсолт зэрэг асуудлуудыг эрт үед нь илрүүлдэг. EPRI-ийн 2024 оны 12 цахилгаан станц дээр явуулсан талбайн туршлагын дагуу энэ арга нь цаг хугацааны интервалд суурилсан уламжлалт аргаатай харьцуулахад төлөвлөгөөгүй зогсолтыг ойролцоогоор 25% бууруулж, деталийн амьдралын хугацааг ойролцоогоор 18% нэмэгдүүлсэн. Ухаалаг машин сургалтын программ нь эдгээр бүх сенсорын утгуудыг авч, ихэвчлэн 7 хоногийн дотор ямар арга хэмжээ авах шаардлагатайг тодорхойлж, засварын ажлын хамгийн тохиромжтой цагийг тодорхойлдог. Энэ нь солих хэсгүүдийн нөөцийг илүү сайн төлөвлөх, техникчидийг хуваарилж, засварын үеийг зохицуулах боломжийг олгоно.

Дизель генераторын PLC болон SCADA интерфэйсийг хамгаалахад чиглэсэн NIST SP 800-82-тэй нийцсэн сүлжээний хэсэглэл

Дизель генераторын аюулгүй байдал нь одоо зөвхөн санаанд ордоггүй зүйл биш, харин эдгээр системийн үйл ажиллагаанд шууд л интеграцичлагдсан болно. Улсын стандарт технологийн хорооны (NIST SP 800-82) үйлдвэрийн хяналтын системийн аюулгүй байдлын зааврын дагуу өнөөгийн суурилуулалт нь ихэвчлэн тодорхой сүлжээний хилийн дотор тусгаарласан байдлаар компонентүүдийг ялгаж ажиллуулдаг. Программчлагддаг логик контроллерүүд (PLC), хүн-машин интерфэйсүүд (HMI), мөн генераторын хамгаалалтын релеүд нь ердийн компанийн сүлжээнээс физик тусгаарлагдаж, нэг чиглэлд өгөгдөл дамжуулах төхөөрөмж эсвэл хүчтэй файрволлын техник хангамжийн тусламжтайгаар гадаад интернетийн холболтоос тусгаарлагдсан тусгай бүсэд байрладаг. Эрхийн үндсэн хандалтын хяналтууд инженерийн түвшинд өөрчлөлт хийхийг хэн хийж болохыг хязгаарладаг бөгөөд өөрчлөлтийг зөвшөөрөхийн өмнө олон төрлийн баталгаажуулалтыг шаарддаг. Бүх хяналтын өгөгдлүүд нь нууцлах TLS 1.3 холболтын тусламжтайгаар орон нутгийн самбарууд ба төвийн хяналтын удирдлагын болон өгөгдөл цуглуулах системүүдийн хооронд аюулгүйгаар дамждаг. Ийм тусгаарлалт нь боломжит муу ашиглалтын магадлалыг ойролцоогоор 70 хувь хүртэл бууруулах бөгөөд хамт орших тоног төхөөрөмжид хакерийн довтолгоо гарч ирсэн ч байдалд системүүдийн хооронд далайн дагуу давхардах боломжийг устгадаг. Гэхдээ хамгийн чухал зүйл бол үйл ажиллагааг гэмгүй явуулах чадвар юм. Генераторыг асаах, унтраах комманд, ачааллыг хуваах сигнал, цахилгааны хаалт дараа дахин эхлүүлэх ажиллагаанууд кибер довтолгооны үед ч зөв ажиллаж үргэлжлэх бөгөөд NERC CIP-005-6 болон TSA Directive PPD-21 стандартад тавигдсан чухал дэд бүтцийг хамгаалах шаардлагуудыг хангасан байна.

Түгээмэл асуултууд

Цахилгаан станц дээр тасралтгүй ажиллах чадамжтай дизель генераторын ач холбогдол юу вэ?

Жилийн турш тасралтгүй ажилладаг цахилгаан станцуудад тасралтгүй ажиллах чадамжтай дизель генераторууд нь маш чухал юм. Эдгээр нь ачааллыг тогтмол хамгийн их хэмжээгээр зөөхөд зориулагдсан бөгөөд итгэлтэй цахилгаан хангамжийг хангаж, төлөвлөгөөгүй зардал ихтэй зогсолтыг урьдчилан сэргийлнэ.

IEEE 1373 шаардлага хангах нь дизель генераторын багийг ямар ашигтай болгох вэ?

IEEE 1373 шаардлага хангасан дизель генераторын баг нь цахилгаан горимдсон үед хүчдэлийг өөрсдөө үүсгэж, цахилгааныг сэргээх боломжийг олгоно. Энэ нь цахилгааныг сэргээх хугацааг багасгаж, яаралтай тохиолдолд станцын чухал хэсгүүд итгэлтэй ажиллаж эхлэхийг хангана.

NFPA 110 стандартад нийцсэн давхардлын загварууд аль нь вэ?

NFPA 110 стандарт нь яаралтай цахилгаан хангамжийн системүүдэд N+1 нөөцлөлтийг санал болгож байгаа бөгөөд энэ нь нэг нөөцийн цахилгаан генератор илүүтэй байхыг хэлнэ. Цөмийн цахилгаан станц шиг маш чухал объектуудад ганц газраас гэнэт цахилгаан хангамжийн алдагдлыг сааруулахын тулд 2N нөөцлөлт шаардлагатай бөгөөд энэ нь бүх бүрэлдэхүүн хэсгийг хоёрчилон байршуулдаг.

Дизель генераторын түлшний нөөцийн чухал чанар юу вэ?

72-168 цагийн турш генераторыг тасралтгүй ажиллуулах боломжийг бүрдүүлэх түлшний нөөц нь урт хугацааны цахилгааны тасралт үеийн турш тогтвортой цахилгаан хангамжийг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. ASTM D975 шаардлагад нийцсэн түлшний чанар, зохистой дизайн нь түлшний чанарыг удирдах, сав баглаа боодолд үүсч болох коррозийг сааруулахад тусалдаг.

IoT шийдлүүд дизель генераторын үйлчилгээг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

IoT-д суурилсан урьдчилан таамаглаж засвар үйлчилгээ хийх систем нь тосны чанар, хөдөлгүүрийн хөдөлгөгчийн износ гэх мэт нөхцлийг хянах датчикуудыг ашиглан цаг хугацаандаа засвар үйлчилгээ хийх боломжийг олгох бөгөөд төлөвлөгөөгүй зогсолтыг бууруулдаг. Энэ нь генераторын бүрэлдэхүүн хэсгийн найдвартай ажиллагааг сайжруулж, ажиллах хугацааг уртасгадаг.

Дизель генераторын системд ямар кибер аюулгүй байдлын арга хэмжээг санал болгох вэ?

Кибер аюулгүй байдлын тулд дизелийн генераторын систем нь NIST SP 800-82-ийн зөвлөсний дагуу сүлжээний хэсгийг хуваах шаардлагатай бөгөөд PLC болон SCADA интерфейсүүдийг тусгаарлагдсан сүлжээнд байршуулж, холбооны мэдээллийг нууцлах замаар кибер эрсдэлээс хамгаалах, үйл ажиллагааны үргэлжлэх чадварыг хангах ёстой.