Развитие геологоразведочной отрасли, дальнейшая интенсификация
геологоразведочных работ ведут ко все большему потреблению
электроэнергии. Увеличиваются и укрупняются единичные мощности
электроприемников как со спокойной, так и с резкопеременной нагрузкой,
возрастает энергоемкость геологоразведочных организаций.
Наряду с развитием энергетических систем важная
роль принадлежит малой энергетике — передвижным и стационарным бензо-,
дизель-, и газотурбинным электростанциям. Транспортабельность и
компактность позволяют использовать передвижные электростанции в
геологоразведочных организациях, где нет других источников
электроэнергии, стационарных энергосетей и линий электропередач.
Дизель-генераторные и газотурбинные станции дополняют
электроэнергетические ресурсы государственных, районных и местных
энергосистем, могут часто включаться на параллельную работу с районными
энергосистемами и играют важную роль как резервные источники
электропитания. Несмотря на быстрые темпы роста энергетических систем,
спрос на передвижные электростанции не уменьшается, и их суммарная
мощность в настоящее время исчисляется миллионами киловатт.
Классификация электростанций
Дизель-электрические станции (ДЭС) применяют в качестве автономного,
резервного или аварийного источника электропитания потребителей
электроэнергии как в стационарных, так и в передвижных установках (на
автомобилях, прицепах, энергопоездах).
ДЭС подразделяются:
по назначению:
основные, применяемые в качестве автономных источников электропитания в
геологоразведочной, нефтяной отрасли, на строительстве, в сельском
хозяйстве, на лесозаготовках, т. с. там, где по тем или иным причинам
невозможно или нецелесообразно использование стационарных линий
электропередач;
резервные, используемые для замены вышедших из строя основных агрегатов
или как резервный источник питания при прекращении подачи электроэнергии
стационарной внешней сети;
аварийные, применяемые для питания геофизической аппаратуры, на буровых
установках, на постах связи и других объектах, для которых недопустим
перерыв электропитания; они в любой момент должны быть готовы принять
часть или всю нагрузку в случае исчезновения напряжения на объектах
потребления электроэнергии;
по мощности: малой мощности — до 50 кВт, средней — до 200 кВт и большой
— свыше 200 кВт;
по автоматизации: первой, второй и третьей степени автоматизации;
по системе охлаждения дизеля: с воздушной,
водно-воздушной (радиаторной) или водно-водяной (двухконтурной);
по конструктивному исполнению:
стационарные, предназначенные для работы в закрытых
помещениях с температурой окружающего воздуха от +8 до + 40 °С, при этом
электроагрегаты обязательно должны быть установлены на фундаменте;
передвижные, используемые для работы на открытом воздухе при температуре
от —50 до +40 °С, должны иметь защиту от атмосферных воздействий и
обеспечивать работу ДЭС в условиях вибрации и тряски;
по способу перемещения: самоходные (автомобильные, тракторные,
локомотивные) и несамоходные; несамоходные автономные электростанции
подразделяются на переносные (массой до 50 кг), вьючные, прицепные или
вагонные (на колесах, по дорогам и рельсам узкой или широкой колеи, на
полозьях), плавучие (на баржах) и перевозимые на самолетах и вертолетах
(применяются в труднодоступных горных, таежных и других районах);
по способу исполнения: открытые и закрытые. Кроме указанных видов
автономных электростанций, существуют особые конструкции передвижных
электростанций: ветро- и гидроэлектрические (малой мощности), плавучие и
энергопоезда (паротурбинные, дизельные, газотурбинные).
Параметры электростанций
Удельная масса электростанций характеризует
отношение полной массы станции в килограммах к ее расчетной мощности в
киловаттах (при cos ф = 0,8). Удельная масса станций составляет 55—103
кг/кВт для бензиновых и 100—196 кг/кВт для дизельных (большие значения
этого и других параметров характерны для прицепных станций). Удельная
масса у отечественных электростанций с карбюраторными двигателями
снижена до 55 кг/кВт, а с дизельными двигателями — до 32 кг/кВт.
Отдельные образцы некоторых электростанций с газотурбинными двигателями
имеют удельную массу, равную 13,6 кг/кВт при относительно большой
мощности станций.
Удельная площадь электростанций f равна отношению площади, занимаемой
электростанцией, к ее расчетной мощности. Удельная площадь составляет
0,1—0,24 м2/кВт для бензиновых и 0,2—0,63 м2/кВт для дизельных станций.
Удельный объем электростанций v равен отношению объема, занимаемого
электростанцией, к ее расчетной мощности. Удельный объем станций
составляет 0,14—0,3 м3/кВт для бензиновых и 0,26—1,37 м3/кВт для
дизельных станций.
Экономичность электростанций q характеризуется расходом топлива в
граммах на выработку 1 кВт-ч электрической энергии. Экономичность
станций составляет 312—545 г/(кВт-ч) для бензиновых и 260—428 г/(кВт-ч)
для дизельных станций. Меньшие значения соответствуют транспортным
двигателям, большие — специальным.
Время приведения в действие (развертывания) Тразв
колеблется в пределах от 20—40 мни до 1,5—2 ч.
Коэффициент массы Rм электростанции характеризует долю полезной
грузоподъемности специальной машины (передвижной мастерской),
приходящейся на массу установленной в ней электростанции. В настоящее
время для передвижных мастерских, имеющих переносные электростанции
мощностью 3— 7,2 кВт, коэффициент массы составляет 0,13—0,21. С учетом
необходимости нахождения в кузове специальной машины (передвижной
мастерской, лаборатории) технологического оборудования (станочного и
др.) коэффициент массы должен составлять 0,10—0,15.
Требования к электростанциям
Для снабжения электроэнергией различных
потребителей в разных климатических условиях электростанции должны
соответствовать определенным требованиям, которые необходимо учитывать
при проектировании в геологоразведочных организациях.
1. Обеспечивать надежную работу на номинальной мощности при температуре
окружающего воздуха от —40 до +50 °С, относительной влажности воздуха 98
% и высоте над уровнем моря до 1000 м.
2. Иметь устройства автоматического и ручного регулирования напряжения и
частоты тока, а электростанции переменного тока мощностью выше 10
кВт—устройства для параллельной работы.
3. Иметь подогревательные приборы, обеспечивающие быстрый запуск при
низких температурах.
4. Электростанции трехфазного тока должны обеспечивать запуск
короткозамкнутого асинхронного электродвигателя мощностью до 70 % от
номинальной мощности электростанции и быть нагруженными не более чем на
30 % от номинальной мощности.
5. Обеспечивать непрерывную работу с 10%-ной перегрузкой в течение 1 ч и
надежную длительную непрерывную работу в номинальном режиме в течение:
24 ч — электростанций с бензиновыми двигателями;
72 ч — электростанций с дизельными двигателями;
150 ч — электростанций с автоматизированными дизельными двигателями.
6. Иметь эффективные глушители шума.
7. Запускать агрегаты мощностью выше 8 кВт электрическим стартером,
более 50 кВт — от сжатого воздуха.
Автоматизированные электростанции выпускаются в соответствии с ГОСТ
10032—80, предусматривающим три степени автоматизации:
1-я — автоматическое поддержание номинального
режима работы, аварийную сигнализацию и защиту с временем непрерывной
работы до 24 ч без обслуживания при ручном запуске и включении на
нагрузку;
2-я — первую степень и устройства для дистанционного и автоматического
управления (запуск, принятие нагрузки, остановка и др.);
3-я — первую и вторую степени, автоматическую синхронизацию включения на
параллельную работу и оборудование для автоматизации вспомогательных
устройств со временем работы без обслуживающего персонала не менее чем
150 ч.