Centrale à pistons à gaz : le principe de fonctionnement. Exploitation et maintenance de centrales électriques à pistons à gaz

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La centrale électrique à piston à gaz est utilisée comme source d'énergie principale ou de secours. L'appareil nécessite l'accès à tout type de gaz combustible pour fonctionner. De nombreux modèles GPES peuvent en outre générer de la chaleur pour le chauffage et du froid pour les systèmes de ventilation, les entrepôts, les installations industrielles.

Centrales à gaz à piston: principe de fonctionnement

Les principaux éléments du GPES sont un moteur-générateur et un moteur à piston à gaz. Le gaz combustible dans la chambre GPA est allumé au moyen d'une bougie d'allumage et produit de l'énergie utilisée pour faire tourner l'arbre de travail du générateur.

Les centrales électriques automatisées et les unités électriques équipées de moteurs à gaz alternatifs, en plus de l'énergie électrique, peuvent générer de l'énergie thermique dans une chaudière à récupération de chaleur ou un chauffe-eau eau-eau. Moins courants sont les modèles qui génèrent du froid.

Appareil

La centrale électrique à pistons à gaz se compose de:

• gazmoteur et alternateur reliés par un accouplement à goupille élastique;
• radiateur;
• ventilateur entraîné par l'extrémité avant du vilebrequin via un entraînement par courroie trapézoïdale;
• filtres de purification d'air et autres dispositifs auxiliaires montés sur un châssis commun de l'unité.

Le générateur dispose d'un appareil complet séparé avec panneaux de commande et de distribution.

Moteur

L'exploitation d'une centrale électrique à pistons à gaz est impossible sans GPA. Elle fonctionne aux gaz de pétrole naturels, associés et industriels. Le moteur a des têtes de bloc en fonte d'aluminium qui sont montées et fixées à deux blocs-cylindres. La chambre de combustion (généralement de type ouvert) est située dans le cylindre entre le fond plat de la tête de bloc et le fond du piston avec un évidement annulaire.

Sur la base des conditions permettant d'assurer une combustion sans cliquetis du mélange gaz-air et de limiter les pressions maximales de combustion, un faible taux de compression de 10,5 (pour le gaz naturel) est utilisé dans un moteur à gaz au lieu de 1415 dans un moteur diesel. Ceci est réalisé en installant des joints annulaires en aluminium plus épais sous les têtes de bloc que ceux d'un moteur diesel (séparés pour chaque cylindre).

Système d'allumage

Le moteur utilise un système d'allumage par batterie, composé de:

• bougies électriques;
• bobine d'allumage disjoncteur-distributeur;
• alimentation;
• fils électriques.

Pour enflammer le mélange de travail dans les cylindresdes bougies électriques sont utilisées (une bougie pour chaque cylindre). Ils sont installés dans la tête de bloc dans des douilles filetées et des tuyaux de sortie, qui sont fournis aux endroits où les buses sont situées dans le moteur diesel. L'emplacement central de la bougie électrique par rapport à la chambre de combustion offre des conditions optimales pour la combustion du mélange grâce au trajet minimal de propagation du front de flamme dans le cylindre et au refroidissement normal de la bougie par l'eau circulant dans la tête de bloc.

Exploitation des centrales électriques au gaz

Différents types de gaz sont utilisés comme carburant dans les moteurs à gaz:

• naturel (tronc et liquéfié);
• associé (pétrole);
• propane-butane;
• biogaz;
• gaz industriels (eaux usées, mine, coke, pyrolyse);
• autres gaz combustibles.

La fiabilité des centrales électriques équipées de moteurs à pistons à gaz a été confirmée par leur fonctionnement à long terme en Sibérie occidentale, en Yakoutie, en Extrême-Orient et dans d'autres régions de la Fédération de Russie. Tout d'abord, ils sont exploités dans les entreprises, le pétrole et le gaz, les gisements de charbon. L'abondance de gaz associé rend leur exploitation très rentable.

Entretien

Avant d'acheter un GPES, la composition du gaz utilisé comme carburant et ses paramètres sont convenus avec le constructeur. Le réglage et la mise en service des appareils en accord avec le consommateur sont également effectués par le fabricant.

Selonla complexité des équipements, la maintenance de la centrale à pistons à gaz est réalisée soit par le fournisseur, soit par du personnel formé et ayant fait ses preuves. L'entretien ou la réparation de l'équipement à gaz, ainsi que d'autres composants et assemblages du moteur, ne doivent être effectués qu'après la production de gaz à partir de la conduite de gaz et du système d'alimentation.

L'air ne doit pas contenir de gaz corrosifs et explosifs. Dans la salle des machines où le moteur à gaz est installé, l'air de travail ne doit pas avoir une teneur en poussière supérieure à 0,002 g/m3. En cas de forte teneur en poussière, un système de nettoyage supplémentaire doit être installé à l'entrée du moteur.

Avantages

Une centrale électrique à pistons à gaz peut fonctionner de manière autonome et en parallèle avec d'autres centrales électriques identiques avec un rapport de puissance de 3:1 à 1:3 ou un réseau industriel pendant longtemps et de manière stable.

Moteur à piston à gaz, générateur, radiateur du système de refroidissement monté sur un châssis commun. Le moteur et le générateur sont interconnectés par des brides, éliminant ainsi le besoin d'alignement des arbres. L'unité peut être fournie en version fixe sur châssis et en version mobile dans un corps isolé.

Pendant le fonctionnement des centrales électriques, une surveillance automatique est effectuée pour:

• stabilité des paramètres électriques de sortie;
• surchauffe du liquide de refroidissement;
• surchauffe de l'huile;
• chute de pression d'huile dans le système de lubrification du moteur;
• résistance d'isolation inférieure;
• apparition d'un potentiel dangereux sur le boîtier.

GPES peut être sécurisécommande automatique ou à distance du démarrage, de la marche et de l'arrêt du moteur.

Spécifications

Données techniques principales sur l'exemple du modèle russe AD200S-T400-R:

• Puissance nominale: 200 kW.
• Tension: 400 V.
• Fréquence actuelle: 50 Hz.
• Type de courant: triphasé, variable.
• Vitesse nominale: 1500 tr/min.
• Démarrage du moteur: démarreur.
• Consommation de gaz: pas plus de 50 kg/h.
• Dimensions hors tout de l'unité: 2950x1320x1610 mm.
• Poids sec machine: 2960 kg.
• Durée de vie moteur avant révision: 15000 heures

Une centrale électrique à pistons à gaz sans charge assure le démarrage d'un moteur électrique asynchrone à cage d'écureuil d'une puissance allant jusqu'à 125 kW avec un rapport de courant de démarrage allant jusqu'à 7. Le GPES est équipé de moyens de chauffage qui assurent à partir d'une température inférieure à +5Cᵒ et des dispositifs de chauffage de l'air à l'intérieur de la pièce (corps).