Стационарные электростанции в геологическом
бурении
Стационарные электростанции устанавливают обычно на базе партии и не
передвигают в течение всего срока разведки месторождения. На участке
буровых и горных работ электроэнергия подводится с помощью
трансформаторных подстанций и линий электропередач напряжением 6—10 кВ.
Стоимость вырабатываемой электроэнергии у них наименьшая, энергетические
показатели наиболее высокие. Наряду с экономическими эти электростанции
имеют ряд технических преимуществ: повышенную надежность электропитания,
более высокое качество энергии по напряжению и частоте и др.
В табл. VI. 12 дана техническая характеристика стационарных
автоматизированных дизельных электроагрегатов и ДЭС, а в табл. VI.13 —
техническая характеристика стационарных неавтоматизированных ДЭС.
Передвижные электростанции в геологическом бурении
К передвижным относятся такие электростанции, конструкция которых
позволяет быстро перемещать их на необходимые расстояния при условии
обеспечения постоянной готовности к работе в любом указанном месте.
Для передвижных электростанций принято условное обозначение, например
ЭСД-20-Т/230-4/400М или ЭСБ-2-Т/230, которое расшифровывается так: ЭСД (ЭСБ)
—электростанция дизельная (бензиновая); цифра 20 (2)—номинальная
мощность в кВт; буква Т(О)—трехфазный (однофазный) ток; 230—номинальное
напряжение в В; 4/400 — частота тока в Гц (для 50 Гц не указывается);
М—модернизированная.
Передвижные электрические станции предназначаются для:
электроснабжения потребителей, периодически меняющих место;
обеспечения электроснабжения в тех случаях, когда потребность в
электрической энергии возникает временно;
электроснабжения потребителей на различного рода строительствах до
окончания стройки стационарной электростанции или линии электропередачи;
использования в качестве резервных источников
энергии для питания ответственных объектов.
Передвижные электростанции широко применяются в геологоразведке, при
строительстве газо- и нефтепроводов, дорог, в судостроительной и
нефтяной промышленности, сельском хозяйстве и многих других отраслях
народного хозяйства СССР. Промышленностью разработаны и выпускаются
унифицированные бензо-электрические агрегаты и станции мощностью 0,5; 1;
2; 4; 8; 12 и 16 кВт и унифицированные дизель-электрические агрегаты и
станции мощностью 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100 и 200 кВт различных
исполнений. Техническая характеристика
бензо-электрических агрегатов переменного тока
.приведена в табл. VI.14.
По назначению передвижные электростанции делятся на осветительные,
силовые, зарядные, смешанной нагрузки (зарядно-осветительные и
осветительно-силовые) и специальные.
По способам приведения в действие электрического генератора и
применяемым для этой цели первичным двигателям передвижные
электростанции делятся на две группы. Первая группа — автономные
передвижные, в которых генератор приводится в действие специально
предназначенным для этой цели первичным двигателем, не используемым для
других нужд.
Вторая группа — передвижные электростанции, в
которых отсутствует специальный первичный двигатель. Его функции
выполняет базовый двигатель автомобильного шасси специальной машины
(автопередвижной мастерской, лаборатории и др.). Этот двигатель
одновременно является силовой установкой специальной машины, выполняя
тяговую работу, а также служит для привода электрического генератора,
выполняя функцию первичного двигателя передвижной электростанции. В этом
случае электрический генератор приводится в действие от базового
двигателя специальной машины путем отбора от него мощности.
Передвижные электростанции с отбором мощности по сравнению с автономными
электростанциями имеют следующие преимущества:
меньше в 2 с лишним раза масса, площадь и объем, занимаемые установкой;
меньше масса специальных машин (автопередвижных мастерских и др.), а
высвободившаяся грузоподъемность может быть использована для размещения
в машине необходимого оборудования, запасных частей и материалов;
значительно сокращены затраты времени на развертывание и свертывание
электростанции (отпадает надобность в ее выносе из кузова машины); в
зимних условиях базовый двигатель станции всегда готов к пуску
генератора в кратчайший срок;
улучшены условия размещения оборудования и облегчена работа персонала
специальной машины;
увеличена степень использования базового двигателя специальной машины,
так как он работает не только в движении, но и на стоянке;
высвобождено для нужд народного хозяйства значительное количество
первичных двигателей специального исполнения и другого оборудования
(шасси прицепов или рамы агрегатов, специальные металлические капоты,
аккумуляторы и другие детали);
достигнут существенный экономический эффект: стоимость
1 кВт-ч электроэнергии для электростанции с отбором мощности сокращается
не менее чем на 15 %;
автомобильные двигатели массового производства, установленные на шасси
специальных машин, по своим эксплуатационным качествам более совершенны
и, следовательно, более надежны в работе, чем первичные двигатели
специального исполнения; запасные части автомобильных двигателей легко
доступны, а это значительно облегчает обслуживание, ремонт и замену
деталей в полевых условиях.
В автономных передвижных электростанциях в качестве первичных двигателей
используются двигатели внутреннего сгорании (карбюраторные, дизельные,
газотурбинные) и атомные установки.
В табл. VI.15 приведена техническая характеристика
передвижных автоматизированных дизельных электроагрегатов.
Для агрегатов мощностью 20—30 кВт используются карбюраторные двигатели,
так как для такого диапазона мощностей решающими являются масса и
габариты агрегатов, особенно когда они применяются в различных
передвижных объектах (автопередвижные мастерские, лаборатории и др.).
Для агрегатов мощностью 5—2000 кВт используются дизельные двигатели,
которые имеют больший гарантийный срок службы и моторесурс до
капитального ремонта, а также экономичнее двигателей других типов.
Дизельные двигатели могут быть приспособлены для работы на топливе
разных видов (бензине и дизельном) без существенного снижения
эксплуатационных качеств.
Электрическая часть передвижных электростанций представлена генераторами
постоянного тока и синхронными генераторами переменного тока с
напряжением, не превышающим, как правило, 400—230 В (по условиям техники
безопасности). По частоте вырабатываемого тока различают электростанции
промышленной частоты (50 Гц), повышенной частоты (400 и 425 Гц для
электроинструмента и др.) и комбинированного типа (с генератором
промышленной частоты и преобразователем частоты).
Один из основных недостатков поршневых двигателей внутреннего сгорания —
необходимость использования кривошипно-шатунного механизма и маховика и
неизбежная неравномерность работы, обусловливающие невозможность
сосредоточения большой мощности в одном агрегате. В связи с этим
ограничивается сфера применения поршневых двигателей.
От этого недостатка свободен двигатель внутреннего сгорания другого типа
— газовая турбина. Имея высокий термический коэффициент полезного
действия и обладая при этом всеми преимуществами ротационного двигателя,
т. е. возможностью сосредоточения больших мощностей в малогабаритных
установках, газовая турбина — весьма перспективный двигатель.
Ограниченное применение газовых турбин в высокоэкономичных крупных
энергетических установках в настоящее время объясняется в основном тем,
что из-за недостаточной жаропрочности современных конструкционных
материалов турбина может надежно работать в области температур,
значительно меньших, чем двигатели внутреннего сгорания поршневого типа,
что приводит к снижению термического к. п. д. установки.
Наиболее распространены передвижные электростанции (ПЭС) с газотурбинным
двигателем на автоходу. Эти ПЭС характеризуются компактностью и могут
быть приспособлены для транспортировки водным, железнодорожным и
воздушным транспортом.
В табл. VI.16 приведены основные показатели ПЭС, созданных на основе
Г'ТД.
Общим для данных ПЭС является использование в них
ГТД простого цикла с воздушным охлаждением. Все они могут работать как
на жидком, так и на газообразном топливе и имеют близкие характеристики.
Отличаются они в основном мощностью, напряжением генерируемого тока и
степенью тепловой экономичности.
Передвижная электростанция мощностью 2500 кВт предназначена для
обеспечения электроэнергией силовых и осветительных установок и может
работать как автономно, так и параллельно с аналогичной ПЭС или любой
внешней системой. ПЭС можно использовать в качестве пиковой, аварийной
или резервной электростанции, в случае необходимости она может нести
базовые нагрузки. Электростанция может эксплуатироваться на высоте до
1000 м над уровнем моря, при температуре окружающего воздуха от —60 до
+40 °С, запыленности воздуха минеральными частицами с концентрацией до
0,03 г/м3, потере напора на выходе газов из двигателя (или разрежении во
всасывающей линии) не более 103 Па и в любых погодных условиях.
Все оборудование ПЭС смонтировано на автомобильном полуприцепе-фургоне.
В энергосиловом отсеке фургона размещены ГТД, синхронный генератор,
маслотопливный блок, автоматическое управление электрогенератором и
агрегаты запуска. В электротехническом отсеке фургона установлены
высоковольтное распределительное устройство, пульт местного управления и
аппаратура автоматического запуска. Здесь же расположено кресло
оператора. На пульте управления размещены контрольно-измерительные
приборы и элементы дистанционного управления работой электростанции.
Аппаратура запуска и электропитания энергосилового отсека фургона
позволяет
запускать двигатель, заряжать аккумуляторы в
процессе работы ПЭС и осуществлять питание контрольно-измерительной
аппаратуры постоянным током на стоянке и при работе ГТГ.
Системы управления электрической станции обеспечивают автоматический
запуск, выход на рабочую частоту вращения, поддержание ее на всех
режимах нагрузки, а также остановку двигателя с местного пульта
управления. Для упрощения применено автоматическое дистанционное
управление ПЭС и контроль за работой оборудования, включение и
отключение электрогенератора и отходящего фидера. Топливный и масляный
расходные баки пополняют без остановки ГТГ. Кабина управления зимой
обогревается горячим воздухом, отбираемым от компрессора. Для
предпускового обогрева ГТГ и аппаратуры управления при низких
температурах наружного воздуха предусмотрен подогреватель.
Среди передвижных электростанций особое место занимают железнодорожные и
плавучие ПЭС. Это связано со многими причинами, из которых следует
отметить большую мощность таких станций по сравнению с автомобильными и
отсутствие автомобильных дорог в районах с тяжелыми климатическими
условиями.