Способ снижения расхода топлива в дизельных электростанциях

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к дизельным электростанциям, включающим два и более дизель-генератора. Изобретение позволяет повысить экономичность дизельных электростанций за счет снижения суммарного расхода топлива. Способ снижения расхода топлива в дизельной электростанции, обслуживающей автономные энергосистемы, имеющей дизель-генераторы разной мощности, заключается в том, что сигналы переменного тока с помощью преобразователя активной мощности трехфазного тока, подключенного к шине дизельной электростанции, преобразуются в сигналы постоянного тока, пропорциональные нагрузке дизельной электростанции, которые поступают на аналоговый вход микроконтроллера, с выхода которого преобразованные сигналы поступают на один из блоков управления дизель-генераторами, осуществляющих пуск и останов дизель-генератораторов. С блока управления сигналы поступают на дизель-генератор, с выхода которого сигналы поступают на вход микроконтроллера, а с выхода микроконтроллера сигналы поступают на выключатель, соединяющий дизель-генератор с шиной электростанции. Останов или пуск конкретного дизель-генератора производится по текущему значению потребляемой мощности, исходя из условия минимизации расхода топлива. Если мощность нагрузки не превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генераторов равны, подключается дизель-генератор меньшей мощности, если мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генератора равны, подключается дизель-генератор большей мощности, а дизель-генератор меньшей мощности отключается. Если же мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором расход топлива дизельной электростанции одинаков при работе одного дизель-генератора большей мощности или двух дизель-генераторов, то одновременно с дизель-генератором большей мощности подключается дизель-генератор меньшей мощности и нагрузка распределяется между ними.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к электроснабжению, и может быть преимущественно использовано в дизельных электростанциях (ДЭС), включающих два и более дизель-генератора (ДГ).

Одним из элементов автономной энергосистемы являются ДЭС, которые осуществляют питание потребителей 0,4 кВ по кабельным линиям (шинам). Нагрузка отдельных элементов является важнейшей характеристикой ее работы. В зависимости от вида нагрузки устанавливаются целесообразные режимы работы сети и выбираются параметры ее элементов.

Из уровня техники не выявлен ближайший аналог, однако известны источники, характеризующие общее состояние уровня техники.

В практике эксплуатации дизельных электростанций изменение мощности дизелей ведет к изменению расхода топлива. Если мощность дизеля не превышает 40% номинальной мощности, то повышается удельной расход топлива, кроме этого из-за низких температур процесса и неустойчивой работы топливной аппаратуры топливо в цилиндрах полностью не сгорает, поэтому будет наблюдаться повышенное загрязнение поршней, колец, цилиндров и элементов выпускного тракта. Загрязнения в свою очередь увеличат износ трущихся деталей и будут способствовать появлению в отработанных газах искр и даже факела пламени. Все сказанное про работу с малой нагрузкой относится еще в большей степени к работе агрегата на холостом ходу. При эксплуатации дизельных электростанций изменение номинальной мощности может быть временным на срок отступления внешних условий от номинала (определенные дни, часы, недели, месяцы) и постоянными, когда станция находится в местности с пониженным давлением или в районах, где средняя суточная температура воздуха четырех наиболее жарких месяцев превышает 30 градусов.

Для устранения указанных недостатков при эксплуатации ДЭС на каждые сутки электростанции рекомендуется иметь график нагрузок, в котором, кроме нагрузок, указываются агрегаты и время их работы. Такой график является как бы программой действия на сутки (заданием). По графику сравнительно легко определяется суточная выработка электроэнергии, а также время работы и нахождения отдельных агрегатов в ремонте и резерве (Г.И.Михлин. Эксплуатация дизельных электрических станций. М.: Энергия, 1968 г., с.57-61). Такой график работы для двух дизель-генераторов представлен на фиг.1.

Эксплуатация ДЭС по графику нагрузок не позволяет эксплуатировать дизель-генераторы и агрегаты сети в экономически выгодном режиме, т.е. устранить все перечисленные выше недостатки в работе ДЭС при нагрузках ниже номинальной.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа, повышающего экономичность ДЭС.

Технический результат, достигаемый в процесс решения поставленной задачи, заключается в снижении суммарного расхода топлива в ДЭС.

Указанный технический результат достигается тем, что способ снижения расхода топлива в дизельной электростанции, обслуживающей автономные энергосистемы, имеющей дизель-генераторы разной мощности, заключающийся в том, что сигналы переменного тока с помощью преобразователя активной мощности трехфазного тока, подключенного к шине дизельной электростанции, преобразуются в сигналы постоянного тока, пропорциональные нагрузке дизельной электростанции, которые поступают на аналоговый вход микроконтроллера, с выхода которого преобразованные сигналы поступают на один из блоков управления дизель-генераторами, осуществляющими пуск и останов дизель-генераторов, с блока управления сигналы поступают на дизель-генератор, с выхода которого сигналы поступают на вход микроконтроллера, а с выхода микроконтроллера сигналы поступают на выключатель, соединяющий дизель-генератор с шиной электростанции, при этом останов или пуск конкретного дизель-генератора производится по текущему значению потребляемой мощности, исходя из условия минимизации расхода топлива, при этом, если мощность нагрузки не превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генераторов равны, подключается дизель-генератор меньшей мощности, если мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генератора равны, подключается дизель-генератор большей мощности, а дизель-генератор меньшей мощности отключается, если же мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором расход топлива дизельной электростанции одинаков при работе одного дизель-генератора большей мощности или двух дизель-генераторов, то одновременно с дизель-генератором большей мощности подключается дизель-генератор меньшей мощности и нагрузка распределяется между ними.

Переключения осуществляются в соответствии с условиями:

Р_нагр<P_кр1, подключен ДГ меньшей мощности,

P_кp1<P_нагр<P_кp2, подключен ДГ большей мощности,

Р_нагр>Р_кр2, ДГ работают параллельно,

где Р_нагр - мгновенная мощность нагрузки кВт; P_кp1 - мощность нагрузки, при которой удельный расход топлива ДГ одинаков; Р_кр2 - мощность нагрузки, превышающая номинальную мощность ДГ большей мощности (конкретное значение которой определяется из условия равенства расхода топлива при работе ДГ большей мощности и расхода топлива при одновременной работе двух ДГ на ту же нагрузку).

Способ реализуется следующим образом: на фиг.2 приведена схема включения ДГ разной мощности на ДЭС. На фиг.2 показаны два рабочих ДГ I и II разной мощности, мощность ДГ I меньше мощности ДГ II. ДГ I и ДГ II разной номинальной мощности подключаются к нагрузке при помощи выключателей F1 и F2. При малой нагрузке работает ДГ I на всю нагрузку, выключатель F1 (например, ВМБМ или ВК) при этом включен, а выключатель F2 выключен. При увеличении нагрузки с преобразователя мощности ПМ (например, Е895) сигнал поступает на микроконтроллер МК (например, Modicon Micro 612), который подает сигнал на блок управления БУ (например, ЩАУ-2) ДГ II, при этом ДГ II запускается. После запуска ДГП сигнал с ДГ II подается на микроконтроллер МК, который подает сигнал на включение выключателя F2 и отключение выключателя F1 и ДГ I. При этом на всю нагрузку работает ДГ II. При дальнейшем повышении нагрузки с преобразователя мощности поступает сигнал на микроконтроллер МК, который подает сигнал на блок управления ДГ I. После запуска ДП сигнал с ДГ I поступает на микроконтроллер МК, который подает сигнал на выключатель F1. Выключатель F1 включается, и оба ДГ работают на нагрузку, которая распределяется между ними.

При снижении нагрузки с преобразователя ПМ поступает сигнал на микроконтроллер МК, который подает сигнал на блок управления ДГ I и выключатель F1. ДГ I отключается, а выключатель F1 размыкается. При дальнейшем уменьшении нагрузки с преобразователя мощности ПМ поступает сигнал на микроконтроллер МК, который подает сигнал на блок управления БУ ДГ I, при этом запускается ДГ I. С ДГ I подается сигнал на микроконтроллер МК, который подает сигнал на выключатели F1 и F2 и блок управления ДГ II. Выключатель F1 замыкается, ДТП отключается, выключатель F2 размыкается и на всю нагрузку начинает работать ДП.

Таким образом, при малой нагрузке работает один ДГ малой мощности, при повышенной нагрузки работает ДГ большей мощности, а при режиме близкой к максимальной нагрузке работают оба ДГ. Предложенная схема обеспечивает включение и отключение ДГ без потери напряжения на нагрузке. При этом режимы работы ДГ выбираются из условия минимального расхода топлива.

Способ снижения расхода топлива в дизельной электростанции, обслуживающей автономные энергосистемы, имеющей дизель-генераторы разной мощности, заключающийся в том, что сигналы переменного тока с помощью преобразователя активной мощности трехфазного тока, подключенного к шине дизельной электростанции, преобразуются в сигналы постоянного тока, пропорциональные нагрузке дизельной электростанции, которые поступают на аналоговый вход микроконтроллера, с выхода которого преобразованные сигналы поступают на один из блоков управления дизель-генераторами, осуществляющими пуск и останов дизель-генератораторов, с блока управления сигналы поступают на дизель-генератор, с выхода которого сигналы поступают на вход микроконтроллера, а с выхода микроконтроллера сигналы поступают на выключатель, соединяющий дизель-генератор с шиной электростанции, при этом останов или пуск конкретного дизель-генератора производится по текущему значению потребляемой мощности исходя из условия минимизации расхода топлива, при этом, если мощность нагрузки не превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генераторов равны, подключается дизель-генератор меньшей мощности, если мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором удельные расходы топлива дизель-генератора равны, подключается дизель-генератор большей мощности, а дизель-генератор меньшей мощности отключается, если же мощность нагрузки превышает значение мощности, при котором расход топлива дизельной электростанции одинаков при работе одного дизель-генератора большей мощности или двух дизель-генераторов, то одновременно с дизель-генератором большей мощности подключается дизель-генератор меньшей мощности и нагрузка распределяется между ними.