Работа оборудования на Крайнем Севере — это проверка не только его технических характеристик, но и качества инженерных решений. При низких температурах недостаточно подобрать дизель-генераторную установку (ДГУ) нужной мощности и защитить ее от осадков. Необходимо обеспечить запуск двигателя в мороз, поддерживать необходимый температурный режим, предусмотреть автоматику, резервирование и возможность обслуживания оборудования на удаленной площадке.
Поэтому надежность северного энергокомплекса начинает формироваться задолго до его первого запуска — еще на этапе проектирования.
Запустить двигатель в мороз
Первая очевидная проблема низких температур — холодный запуск. При сильном морозе изменяются свойства рабочих жидкостей, поэтому двигатель необходимо заранее подготовить к работе.
Для оборудования северного исполнения предусматривают системы предпускового подогрева двигателя и рабочих жидкостей. Они помогают подготовить установку к запуску после длительного простоя при низкой температуре.
Но подготовить двигатель — только первый этап. На северной площадке необходимо создать условия для стабильной работы всего оборудования. Поэтому дизель-генераторные установки размещают в специализированных блок-контейнерах северного или арктического исполнения.
И здесь появляется следующая инженерная проблема: до запуска внутри необходимо сохранять тепло, а после запуска — отводить его избыток от работающего двигателя.
Сначала сохранить тепло, потом отвести лишнее
Просто утеплить контейнер недостаточно. Внутри необходимо создать и поддерживать условия, при которых оборудование сможет стабильно работать как во время простоя, так и под нагрузкой.
На практике эти процессы могут быть объединены в одну систему. Например, в проекте ГК «ЭнергоПроф» для золотодобывающего предприятия одна из станций была выполнена в арктическом исполнении для эксплуатации при температуре до −60 °C. Тепло работающей ДГУ использовалось для обогрева машинного зала: горячий воздух поступал в камеру рекуперации и смешивался с холодным приточным воздухом. Положение воздушных клапанов система управления регулировала в зависимости от температуры внутри и снаружи контейнера.
«При проектировании важно учитывать сразу несколько элементов: конструкцию самого контейнера с негорючими теплоизоляционными материалами, отвод тепла от работающей электростанции в соответствии с требованиями производителя и приточно-вытяжную вентиляцию с регулируемым положением ламелей. При этом нельзя ориентироваться только на зимний минимум температуры. В некоторых регионах зимой могут быть экстремальные морозы, а летом — сильная жара. Для таких условий мы дополнительно предусматриваем систему кондиционирования. Если один из этих факторов не учесть на этапе проектирования, это впоследствии может сказаться на работоспособности всей установки», — объясняет Кирилл Воробьев, директор инженерно-производственного предприятия «ЭнергоПроф».
Одного генератора может быть недостаточно
Низкая температура — не единственный фактор, который определяет конфигурацию энергокомплекса. Не менее важны режим работы объекта и характер нагрузки.
Если потребление электроэнергии в течение суток или производственного цикла существенно меняется, вместо одной установки большой мощности может использоваться несколько ДГУ, способных работать параллельно. Это позволяет подключать необходимое количество оборудования в зависимости от текущей нагрузки.
«Несколько параллельно работающих электростанций удобны для объектов с плавающей нагрузкой. Это позволяет эффективнее использовать установленную мощность, избегать избыточного расхода топлива и ресурса оборудования. Кроме того, такая схема упрощает техническое обслуживание: отдельные установки можно поочередно отключать в периоды, когда нет пиковой нагрузки», — отмечает Кирилл Воробьев.
Подобная схема была реализована ГК «ЭнергоПроф» на Угутском нефтяном месторождении. Для энергоснабжения бурового оборудования на объект поставили восемь дизель-генераторных установок в контейнерах северного исполнения, а также распределительное устройство низкого напряжения.
Здесь требовалось не просто обеспечить работу каждой установки по отдельности, а объединить оборудование в единую систему. Специалисты компании выполнили синхронизацию ДГУ, подключили установки для параллельной работы, контролировали монтаж и провели пусконаладочные работы.
Как удаленность объекта влияет на техническое решение
На северных и удаленных объектах важно учитывать не только то, как оборудование будет доставлено на площадку, но и то, как оно будет эксплуатироваться после запуска.
Расстояние до сервисной инфраструктуры меняет требования к оборудованию уже на этапе его выбора. Если приезд специалистов или доставка комплектующих занимают значительное время, возрастает значение надежности, интервалов между техническим обслуживанием и возможности выполнить ремонт непосредственно на объекте.
При проектировании таких объектов важно правильно выбрать двигатель установки. Нужно смотреть не только на расход топлива, но и на интервалы технического обслуживания, общую надежность и ремонтопригодность в полевых условиях.
Эти требования могут влиять и на комплектацию станции. Например, в проекте ГК «ЭнергоПроф» для газовых месторождений в Иркутской области были изготовлены две модульные генераторные станции, предназначенные для работы в качестве основного источника электроснабжения. В каждой установили два генератора: основной и резервный.
Станции оснастили системами автоматической подкачки масла и перекачки топлива из внешнего резервуара, а также системой удаленного мониторинга охранно-пожарной сигнализации. Для перемещения оборудования по снежному покрову предусмотрели съемные салазки.
Этот пример показывает, что удаленность объекта влияет не только на маршрут доставки. Условия эксплуатации и возможности дальнейшего обслуживания могут определять конструкцию и комплектацию самого энергокомплекса.
Надежность начинается до первого запуска
Даже одинаковая минимальная температура эксплуатации не означает, что двум объектам потребуется одинаковое техническое решение. Имеют значение режим работы генерации, характер нагрузки, требования к резервированию, доступность топлива, особенности площадки и возможности дальнейшего обслуживания.
Поэтому проектирование северного энергокомплекса начинается не с выбора генератора или готового контейнера, а с анализа условий его будущей эксплуатации.
Опыт реализации проектов для эксплуатации при температурах до −60 °C показывает: надежность энергоснабжения в экстремальном климате определяется не одной характеристикой оборудования. Она складывается из множества взаимосвязанных инженерных решений — от подготовки ДГУ к холодному запуску до схемы резервирования и организации обслуживания на удаленном объекте.
И все эти решения принимаются задолго до первого запуска оборудования.