Цахилгаан станцад усаар хөргөгч генератор яагаад ашигладаг вэ?

Дээрх дулааны удирдлага болон хөргөх үр ашигтай чанар

Өндөр чадалтай генератор дахь дулаан хуримтлагдах асуудал

Өндөр чадалтай цахилгаан генераторууд нь их хэмжээний дулаан үүсгэх асуудалд тулгардаг бөгөөд ялангуяа агаарын хөргөлт нь хамгийн их ачааллын 40%-иос илүүг хэрэгжүүлэх чадваргүй байдаг. Өнгөрсөн жил гаргасан судалгаанд илрүүлсэнээр эдгээр том хэмжээний шаталтын хөдөлгүүрүүд 10 мегаваттаас дээш чадалд хүрэх, мөн 140 градус Цельсийн температур хүртэл халбал, доторх хэсгүүд ердийнхөөсөө гурван дахин хурдан элэгдэж, задардаг болохыг харуулсан. Энэ нь зөвхөн онолын асуудал биш, халаалтын лопастууд муруйрах, цахим тусгаарлалт хайлуурах зэрэг их зардал шаардсан эвдрэлүүд тохиолдож байна. Ийм учраас орчин үеийн ихэнх цахилгаан станцууд байнгын зогсолтгүй ажиллахын тулд одоогоор тасралтгүй гэмтэл гарахаас сэргийлэхийн тулд шингэн хөргөлтийн системд илүү ихээр тулгуурладаг.

Усны Хөргөлттэй Дизель Генераторуудад Ус Хэрхэн Үр Дүнтэй Дулаан Шилжүүлэхийг Боломжуулдаг вэ

Усны хөргөлт ашигладаг дизель генераторууд нь агаарынхаас илүү дулаан дамжуулах чадвартай усыг ашиглах боломжийг олгоно. Энэ нь дулаан шилжихийг ойролцоогоор 30% хурдасгадаг. 500 мегаваттын термогенератор станцын туршилт үеэр хамгийн их ачаалал дээр ажиллах үед усны хөргөлттэй нэгжүүдийн статорын температур ойролцоогоор 85 градус Целси, хазайлт нь ±2 градус байсан. Харин агаарын хөргөлттэй загварууд илүү их халах бөгөөд заримдаа 122 градусаас давж байсан. Температурын зохицуулалтын энэ ялгаа нь системийн ажиллагааны үр дүнд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Усны хөргөлттэй загварууд 72 цагийн стресст туршилт хийх явцад хамгийн их гаралтынхаа 98% орчимд тогтвортой байх чадвартай байсан бол агаарын хөргөлттэй хувилбарууд зөвхөн ойролцоогоор 76% хүрсэн. Ийм тогтвортой байдал нь тасралтгүй ажиллагаа шаардлагатай үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны хувьд маш чухал.

500 МВ-ын термогенератор станц дахь дулааны үзүүлэлтийн харьцуулалт

2024 оны цахилгаан станцын шинэчлэлтийн талбайн өгөгдлөөс харахад усны хөргөлттэй дизель генераторууд дараах үзүүлэлтэд хүрсэн:

• дундаж элементийн температур 18%-иар буурсан
• хүчээр хөргөх системийн идэвхжилт 29%-иар буурсан
• тохируулгын интервал 41%-иар уртассан

Шингэний фазын шилжилтийн шинж чанар нь агаараар хөргөгддөг генераторын ороомогт түгээмэл хор нөлөө үзүүлдэг дамжуулалтын дулааны сарнилтын 47%-ийг шингээсэн.

Хамгийн их хөргөлтийн үр дүнтэй байхын тулд шингэний урсгалыг тохируулах

Нарийвчлалтай инженерчлэлтээр зохион байгуулсан шингэний зам нь өнөөгийн усанд суулгасан дизель генераторуудын дулаан солилцооны үр ажиллагааг ойролцоогоор 22 хувиар сайжруулдаг. Судалгаанууд ламинар урсгалын загварууд Рейнольдсын тоо 2,300-аас 3,800 хооронд байх үед хамгийн сайн ажилладаг бөгөөд дулаан шилжүүлэхэд тус болох, гэхдээ насослох энерги зарцуулалт маш их бус байх зүйлсийг олж авсан. Хаана ч хэтрэхгүй температурыг хангахын тулд олон производерууд хөдөлгүүрийн янз бүрийн хэсгүүдэд урсгалын хурдыг бодит цагт тохируулдаг. Ихэнх производерууд хөдөлгүүрийн доторх явц ба хөргөлтийн системийн хувьд 15-20°С хооронд температурын ялгаатай байхыг зорьдог.

Өндөр цахилгаан эрчим хүчний гаралт ба ажиллагааны үр ашиг

Удаан ачаалал үед агаараар хөргөгч системийн хязгаарлалт

Уламжлалт агаараар хөргөгч генераторуудын хувьд урт хугацаагаар ажиллах үед тогтвортой температурыг хадгалахад тулгамддаг бөгөөд 8 цагийн тасралтгүй ачааллын дараа үр ашгийн хувь нь хүртэл 22%-иар буурдаг (Energy Systems Journal 2023). Ойргоор байрласан орон зайд эсвэл өндөр амбиент температуртай үед амбиент агшилтын урсгалд итгэх нь үр дүнтэй бус болдог бөгөөд пик чадлын гарц багасдаг.

Сайжруулсан дулаан шилжүүлэлт нь илүү өндөр чадлын нягтралыг боломж болгодог

Усанд хөргөгч дизель генераторууд дулаан шилжүүлэх коеффициентийг 5–8— их агаараар хөргөгч системүүдээс хангамжийг хангаж, тасралтгүй ачаалал үед 93% үйл ажиллагааны үр ашгийг боломжуулдаг. Энэ дулааны давуу тал нь микросүлжээ, өндөр гарцын шийдлийг шаарддаг аж үйлдвэрийн комплекс зэрэг хэрэглээнд чухал болох 25–40% илүү өндөр чадлын нягтрал , компакт, өндөр гарцын шийдлийг шаарддаг хэрэглээнд чухал.

Усанд хөргөгч дизель генератор ашигласнаар резерв чадалын системд гаргах амжилт

Эмнэлэг, өгөгдлийн төвүүд мэдээлдэг орчны доголдолд цахилгааны ачаалалд хариу үзүүлэх хугацаа 30%-иар хурдасна усаар хөргөсөн системийн тусламжтайгаар. Тэдгээрийн тогтвортой дулааны үзүүлэлт нь агаараар хөргөгдөх төхөөрөмжүүдэд тохиолддог буурайлтын асуудлыг арилгаж, 45°C орчмын орчинд ч бүрэн 500–2000 кВт чадал байлгах боломжийг хангана.

Генераторын чадал болон хөргөлтийн системийн загварчлалыг нийцүүлэх

Зохистой хэмжээтэй сорууруур болон дулаан солилцуур нь усаар хөргөгдөх дизель генераторын үр ашгийг 12–18%-иар сайжруулдаг. Дэвшилтэт загварчлал нь температурын хяналттой урсгалын хурдыг нэгтгэж, тогтмол урсгалын системүүдтэй харьцуулахад хамаагүй энергийн алдагдлыг 9%-иар бууруулдаг (Thermal Engineering Review 2024).

Найдвартай байдал, найдвартай ажиллагаа болон үйлчилгээний насны сунгалт

Тогтвортой ажиллагааны температуртай байх нь багаж хэрэгслийн износ багасгадаг

Усанд хөргөгч дизель генераторууд ашиглалтын температурыг оптимал мужийн ±5°C дотор барьж, агаар хөргөх системүүдтэй харьцуулахад механик элэгдлийг 45%-иар бууруулдаг (Дулааны инженерийн сэтгүүл, 2023). Энэ тогтвортой байдал нь лааз, поршень, цилиндрийн шилүүд шиг чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиолддог задарч, нэгдэх мөчлөгийг багасгаж, өндөр ачаалалтай ажиллагааны үед генераторын гэмтлийн 68%-ийг бууруулдаг.

Цахилгаан тусгаарлалт болон ороомогт үзүүлэх дулааны ачааллын бууралт

130°C-аас доош тогтмол температурыг хадгалснаар усанд хөргөх системүүд агаар хөргөх төхөөрөмжүүдэд илрэх цахилгаан тусгаарлагч материалийн хурдан нас баралтаас сэргийлдэг. 2023 оны Цахилгаан системийн найдвартай байдлын тайлангийн мэдээгээр шингэн хөргөлттэй генераторууд 10 жилийн үйлчилгээний хугацаанд ороомгийн гэмтэл 62% бага тохиолддог байв.

Туршлагын жишээ: Усанд хөргөгч дизель генераторыг 20 жил ашигласан

Хавиар байрлах цахилгаан станцын усанд хөргөгч нэгж нь хоёр арван жилийн турш 126,000 цаг ажиллаж, 98% ашиглалтын байдлыг хадгалан агаар хөргөдөг төхөөрөмжүүдийн нарийн төвөгтэй байдлаас 60–80% илүү насыг давуу талтай байв. Системийн үр дүнтэй дулаан зохицуулалт болон усны шинжилгээ нь шаталтын камер ба роторын бүрэлдэхүүнд хуримтлагдсан гэмтлийг урьдчилан сэргийлсэн.

Шингэн хөргөлттэй системд урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээний интеграци

Орчин үеийн системүүд нь хөргөлтийн шингэний цэвэр байдлыг бодит цагт хянахын тулд эмбэдэд сенсоруудыг хэрэглэдэг (шилжилтийн температурын нарийвчлал ±0.5°C). Энэ нь хэвийн ажиллагааныхаас 30% илүү хугацаатай засвар үйлчилгээний интервалыг хангаж, төлөвлөгөөгүй зогсолтыг 41%-иар бууруулдаг (Power Systems Maintenance Quarterly, 2023).

Нийт эзэмших зардал: Эхний хөрөнгө оруулалт өндөр байх эдийн засгийн хувьд урт хугацааны хэмнэлт

Агаар хөргөдөг генераторын флотын хувьд засвар үйлчилгээний хэрэгцээ их байх

Агаар хөргөсөн генераторууд нь тоос хуримтлагдах, дулаан тэгш бус тархах зэрэг шалтгаанаас болон шингэнт хөргөлттэй системүүдээс 40% илүү ихэвчлэн засвар үйлчилгээтэй байдаг (АНУ-ын Эрчим хүчний яам, 2023). Агаар хөргөлт ашигладаг цахилгаан станцууд жилдэх $18,000-ийг шүүлтүүрийг солих, зогсонгилоны зардалд зарцуулдаг бөгөөд эдгээр зардлыг усанд хөргөгдөх дизель генераторуудаар битгий хориглох замаар хорионо.

Усанд хөргөгдөх дизель генераторын амьдралын мөчлөгийн өртгийн давуу тал

Усанд хөргөгдөх төхөөрөмжүүдийн анхны өртөг 25% илүү өндөр байхад ч 15 жилийн туршид үйлчилгээний зардал 50% бага байх нь нийт эзэмших өртгийг (TCO) 34% багасгадаг. Ингэснээр термодинамикийн 2024 оны судалгаагаар энэ давуу талыг баталсан. TCO томъёо энэ давууг баталдаг:

ус ба Агаар хөргөлттэй төхөөрөмжүүдийн 10 жилийн нийт эзэмших өртгийн харьцуулалт

500 гаруй индустрийн генераторын 2023 оны EPRI шинжилгээний дүнгээр:

• Агаар хөргөлттэй системүүд: 10 жилийн дундаж нийт эзэмших өртөг $1.2 сая
• Ус хөргөлттэй дизель генератор: $740 мянга
  $460 мянганы зөрүү нь шингэн хөргөлттэй загваруудад илүү бага түлш хэрэглэсэн (-18%) ба багаж хэрэгслийн солилтоос хэмнэсэн (-62%) үр дүнд үүссэн.

Шийдвэрч байгаа B2B хэрэглээнд шингэн хөргөлтийн татах хандлага

одоогоор шийдвэрч байгаа ачааны хувьд шаардлагатай дулааны цахилгаан станцдын 85% нь агаар хөргөлттэй хувилбараас 14 жил болоход 22 жилийн медиан үйлчилгээний хугацаатай ус хөргөлттэй системийг сонгож байна. Энэ нь богино хугацааны капиталын хэмнэлтээс илүү үйлдлийн найдвартай байдлыг чухалчилсан шинэчилсэн нийт эзэмших өртгийн хүрээ баримжаатай тохирч байна.

Орчин үеийн орчны хувьд анхаарах зүйлс ба уян хатан хөргөлтийн шийдлүүд

Цахилгаан станцын хөргөлтийн үед усны хэрэглээ ба дулааны бохирдуулалт

Цахилгаан станцуудын хэвийн хөргөлтийн аргууд нь дэлхийн даяарх байгууламжуудаас авч буй цэвэр усны ойролцоогоор 30-50 хувийг эзэлдэг. Ийм станцууд мөн халуун усыг мөрөн, нуурт буцааж гаргадаг бөгөөд Глобал Ватер Институтын 2023 оны тайлангийн мэдээгээр энэ нь орон нутгийн загасны тоо бүрэлдэхүүн болон бусад усны амьтадад ихэд сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Илүү сайн шийдэл нь усаар хөргөгдөх дизель генератор юм. Эдгээр нь олон дахин бага нэмэлт ус шаарддаг хаалттай системийн тавих замаар хоёр асуудлыг зэрэг шийдвэрлэдэг. Түүнчлэн ийм генераторууд гаргаж буй ус болон орчны орчны температурын ялгаврыг маш бага хэмжээтэй байлгадаг буюу ихэвчлэн плюс/минус 3 хэм Цельсийн хооронд байдаг. Ийм ажиллагаа нь хаягдлын усыг гаргахад EPA-ийн стандартыг хямарсангүйгээр хангана.

Дахин цикллэх, чийглэг хөргөлтийн башнарууд: Ус ашиглалтын үр ашгийг сайжруулах

Орчин үеийн чийгтэй хөргөх баганууд нь дэвсгэр шүүлтүүр болон тунадас үүсэхийг сааруулах эмчилгээнүүдийн тусламжтайгаар усыг дахин ашиглах 90–95%-ийн үзүүлэлтэд хүрдэг. 500 МВт-ын хос мөчлөгт станцад энэ арга нь урсгалын хөргөлттэй харьцуулахад жилд 12 сая галлоны цэвэр усыг хэмнэсэн бөгөөд энэ нь 28,000 гэр бүлийн байшин сууцны усны хэрэгцээтэй эквивалент (Олон Улсын Эрчим Хүчний Агентлаг 2024).

Агаар-чийгтэй хосолсон хөргөх систем: Орчныг хамгаалах арга зам

Хосолсон системүүд нь агаараар хөргөгч конденсаторыг уурших хөргөлттэй зэрэгцээ ашиглан оргил ачааллын үед усны хэрэглээг 50–70%-иар бууруулдаг. Калифорнид 2023 оны үерийн үед 300 МВт-ын нарны дулааны станц энэ хосолсон аргыг ашиглан бүрэн ажиллагаагаа хадгалж, бүс нутгийн хатуу усны хязгаарлалтын дотор үлдсэн.

Цахилгаан станцын зохицуулалт, хуульд захируулах болон удаан хугацааны тэгш хандлагын шаардлага

IEC 62443-3-3:2024 стандарт нь шийдэмтгиййн дэд бүтцийн хувьд усны амьдралын мөчлөгийн тооцоолол болон дулааны бохирдлыг бодит цагт хянахыг шаарддаг. Цахилгаан орлуулагч дизель генераторууд одоогоор ИСО 14001 шиг үйл ажиллагааны шаардлагууд болон тэвчээртэй байдалын сертификатыг хангах зорилгоор автоматаар хөргөлтийн параметрийг тохируулдаг нөхцөл байдлын удирдлагын системийг хослуулсан болно.

Түгээмэл асуултууд

Дизель генераторт агаарын хөргөлтөөс илүү усны хөргөлтийг яагаад илүүд үздэг вэ?

Усны хөргөлтийг илүүд үздэг нь илүү сайн дулаан шингээх чадвартай тул генераторын үр ашгийг сайжруулж, ажиллаж буй температурыг багасган үйлдвэрлэлийн насны хугацааг уртасгадаг.

Үйлдвэрлэлд усанд суулгасан дизель генератор ашиглах давуу талууд юу вэ?

Усанд суулгасан генераторууд тогтвортой ажиллагаа үзүүлдэг, цагийн хугацаанд нь цөөн засвар хийх шаардлагатай бөгөөд илүү их хугацаагаар үйлчилдэг тул хүнд даацын үйлдвэрлэлийн ажиллагаанд тохиромжтой.

Усанд суулгасан систем нийт эзэмших зардлыг хэрхэн бууруулдаг вэ?

Эхний зардал өндөр байж болох ч, цаг хугацааны дамжаанд түлшний хэрэгцээ ба засвар үйлчилгээний шаардлагийг бууруулахад орсон үйл ажиллагааны хэмнэлт нь ерөнхий эзэмших зардлыг хамаагүй бууруулдаг.

Усанд хөргөгч системүүд орчин үеийн орчныг хамгаалах уу?

Тийм ээ, эдгээр нь усны хэрэглээ ба дулааны бохирдуулалтыг хамгийн бага байлгах замаар цикл хийдэг бөгөөд орчны стандарт, дүрэм журмыг мөрддөг.