Работа ДГУ на малой нагрузке: минимум по руководствам двигателей

Что происходит в двигателе при малой нагрузке?

Нагрузка задаёт температуру в цилиндре, а температура определяет полноту сгорания. Cummins в руководстве по применению T-030 связывает это прямо: достаточная минимальная нагрузка нужна, чтобы выйти на нормальные температуры и полностью сжигать топливо (п. 2.4). В приложении того же руководства сказано жёстче: работа агрегата под малой нагрузкой может привести к повреждению двигателя и снижению надёжности агрегата (п. 7.1.2.2).

Судьбу несгоревшего топлива Cummins описывает в Power topic #7004: периоды работы без нагрузки надо свести к минимуму, потому что топливо накапливается в выпускной системе. В англоязычных документах явление называют wet stacking, по-русски это замасливание выхлопного тракта. Ежемесячный перечень T-030 включает проверку выпускной системы на утечки и сужения и слив конденсата из конденсатосборника (п. 7.5.3). Состояние глушителя и газохода смотрят на каждом осмотре.

T-030 увязывает приемлемые характеристики и срок службы, включая наработку между ремонтами, с применением агрегата по опубликованным режимам (п. 2.4). Отсюда связь режима с ресурсом до капитального ремонта.

По п. 4.5.4 T-030 выпускную систему оснащают термопарами и аппаратурой контроля, чтобы подтвердить уровень нагрузки, достаточный для предотвращения проблем малой нагрузки.

Какую минимальную нагрузку требуют руководства?

Цифры у платформ разные, поэтому модель держат рядом с процентом.

Нижнюю границу ищут в документах на установку. ГОСТ 33115-2014 в п. 6.3.3 требует, чтобы в стандартах или технических условиях на электрогенераторные установки конкретных типов была указана минимальная мощность, при которой возможна непрерывная работа без ограничения по времени, в соответствии со стандартами и ТУ на установленные двигатели. Требование адресовано разработчику ТУ. Владельцу объекта остаётся найти эту строку в паспорте и эксплуатационной документации.

Cummins оставляет оговорку. Меньшая нагрузка допустима, если температура выхлопных газов достигает уровня, достаточного для предотвращения повреждения двигателя (п. 7.5.3). Минимальные значения сведены в таблицу 54 по семействам двигателей. Измеряют их термопарой; внешние датчики в T-030 признаны недостаточно точными.

Сколько можно держать ДГУ на холостом ходу?

Руководства ЯМЗ ограничивают холостой ход минутами. ЯМЗ-238ДЕ: после пуска двигатель должен работать на оборотах холостого хода не выше 1000 мин-1 и не более 5 минут (п. 4), работа на минимальной частоте холостого хода дольше 10-15 минут не рекомендуется (п. 8). ЯМЗ-536: дольше 10-12 минут не рекомендуется (п. 6). Прогрев оба руководства требуют вести под нагрузкой, до 75-90 °С для 238ДЕ и до 80-100 °С для 536. Полная нагрузка непрогретого двигателя не допускается.

У этих цифр есть граница применимости. Оба документа описывают двигатели и силовые агрегаты ЯМЗ, часть указаний написана под транспортную установку. Первичные двигатели электроагрегатов АД150С-Т400-1Р и АД200С-Т400-1Р другие: ЯМЗ-238ДИ и ЯМЗ-7514.10-02, их особенности вынесены в отдельные дополнения к руководству. Для стационарного электроагрегата главным документом остаётся его собственное РЭ.

Порядок для агрегата задан этим РЭ. Приём нагрузки производится после прогрева двигателя до температуры охлаждающей жидкости не менее +50 °С (п. 13.1), в работе её держат в пределах +75…+90 °С (п. 13.2). Перед остановом двигатель должен 3-5 минут поработать без нагрузки (примечание к п. 13.2). Обкатку нового агрегата то же РЭ задаёт как 50 часов на нагрузку, не превышающую 70 % номинальной.

Какая средняя загрузка заложена в классы мощности?

Часть 1 комплекса ИСО 8528 действует в России как ГОСТ Р 53987-2010 (ИСО 8528-1:2005), дата введения 2012-06-01, статус в каталоге Росстандарта - «Действует». Обозначения «ГОСТ ISO 8528-1» в каталоге нет: под этим шифром идут части 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 12, а ГОСТ Р ИСО 8528-1-2005 имеет статус «Заменен». Шифры серии разобраны в материале про серию ГОСТ ISO 8528.

Сам ГОСТ Р 53987-2010 вводит обозначения средней допустимой и средней фактической выходной мощности (п. 3.1) и сокращения COP, PRP, LTP, ESP (п. 3.2). Числовых правил по средней загрузке в открытой части текста стандарта нет. Дальше идёт разъяснение изготовителя, которое нормой стандарта не является.

Cummins в Power topic #6240 разбирает рейтинги по ISO 8528-1:2013. Для класса ESP годовая наработка не превышает 200 часов, средняя загрузка за 24 часа не должна превышать 70 % ESP без согласования с изготовителем агрегата. Для класса PRP предел тот же: 70 % за сутки. Для недогруженного объекта важнее методика расчёта: значения ниже 30 % рейтинга принимают равными 30 %, время простоя не учитывают. Те же 70 % за 24 часа для резервного режима записаны и в T-030 (п. 2.4.1), для основного - в п. 2.4.2.1. Классы разобраны в статье про резервную и основную мощность.

Разницу редакций держите в голове. ГОСТ Р 53987-2010 модифицирован по отношению к ИСО 8528-1:2005, Cummins ссылается на редакцию 2013 года.

Что делать, если нагрузка объекта объективно мала

1. Снимите фактический профиль: часы работы и загрузку по контроллеру, отдельно для прогонов и аварийных включений.
2. Сверьте профиль с минимумом из руководства двигателя и из РЭ на агрегат.
3. Доберите нагрузку на время прогона. T-030 указывает применять нагрузочные модули, когда штатная нагрузка падает ниже рекомендованного уровня (п. 7.1.2.2). Power topic #7004 называет ориентир: модуль не менее трети мощности заводской таблички.
4. Переведите на агрегат дополнительных потребителей, если схема это позволяет.
5. Поставьте прогон под нагрузкой в график технического обслуживания ДГУ и фиксируйте результат.
6. Держите ежемесячный перечень проверок T-030: подтёки масла, топлива и охлаждающей жидкости, выпускная система, конденсат, воздушный фильтр. Подбор смазки и контроль угара разобраны в материале про масло для ДГУ.
7. При замене или расширении пересмотрите мощность. T-030 отмечает, что один крупный агрегат на объекте с большим суточным перепадом даёт много часов работы на малой нагрузке, и приводит в пример группу агрегатов разной мощности в схеме параллельной работы.

При чрезмерном запасе по мощности помогает разбор соседних типоразмеров. Подберём агрегат под фактические нагрузки объекта и смонтируем своими бригадами: мощности собраны в каталоге ДГУ.

Как построить периодический прогон под нагрузкой?

T-030 задаёт два уровня. Ежемесячно - пуск и работа не менее 30 минут при нагрузке не ниже 30 % номинальной; меньшие уровни допустимы при достаточной температуре выхлопных газов (п. 7.5.3). Ежегодно, если агрегат обычно прогоняют без нагрузки или он несёт только малую нагрузку, - прогон не менее трёх часов, включая один час вблизи номинальной нагрузки (п. 7.5.5).

Смысл годового прогона то же руководство объясняет так: агрегат следует хотя бы раз в год прогонять под нагрузкой, близкой к полной, чтобы топливо не накапливалось в выпускной системе (п. 6.8). Ежемесячный прогон в Power topic #7004 описан через долю таблички: не менее 30 минут при нагрузке не ниже трети мощности заводской таблички.

По T-030 масляные и топливные фильтры меняют раз в полгода (п. 7.5.4), воздушный фильтр ежемесячно проверяют на сужения (п. 7.5.3).

Работы с нагрузочным модулем и прогон под нагрузкой выполняет подготовленный персонал. РЭ электроагрегатов АД150С-Т400-1Р и АД200С-Т400-1Р допускает к обслуживанию лиц с квалификацией не ниже III группы по электробезопасности и требует от обслуживающего персонала специальной подготовки. Защиты агрегата остаются в работе. Перегруз ради «прожига» недопустим: по примечанию к п. 6.3.2 ГОСТ 33115-2014 аварийные и резервные электрогенераторные установки работу с 10 %-ной перегрузкой не допускают. Ступени и состав протокола разобраны в статье про нагрузочные испытания.

Частые ошибки при работе ДГУ на малой нагрузке

• Еженедельный пуск «для профилактики» на холостом ходу по 20-30 минут. Это расходится с ограничениями ЯМЗ и с требованием Cummins сводить работу без нагрузки к минимуму.
• Прогрев на минимальной частоте холостого хода. Оба руководства ЯМЗ требуют прогрева под нагрузкой.
• Останов сразу после сброса нагрузки. Турбокомпрессору нужны 2-3 минуты по ЯМЗ-536 и 3-5 минут по ЯМЗ-238ДЕ; РЭ электроагрегата даёт те же 3-5 минут.
• Перенос цифры из руководства на двигатель в документы на агрегат без проверки. Минимум для агрегата ищут в его РЭ и ТУ.
• Выбор мощности с запасом «на всё будущее» без оценки ночного и межсезонного минимума нагрузки.
• Оценка состояния только по моточасам. Для резервного агрегата T-030 строит график по календарю: сутки, неделя, месяц, полгода, год.
• Попытка «прожечь» тракт перегрузом или с отключёнными защитами.

Карта разгрузки: что проверить на недогруженной ДГУ

1. Минимальная длительная нагрузка из РЭ и ТУ на агрегат - найдена и записана.
2. Ограничение холостого хода из руководства двигателя - выписано с номером пункта.
3. Фактическая загрузка за последние 12 месяцев - посчитана по журналу и контроллеру.
4. График периодических прогонов под нагрузкой - утверждён, с уровнями и длительностью из руководства.
5. Источник нагрузки на прогон - собственные потребители или нагрузочный модуль.
6. Выпускная система - проверена на утечки и сужения, конденсат слит.
7. Температурный режим - порог приёма нагрузки и рабочий диапазон охлаждающей жидкости сверены с РЭ.
8. Квалификация персонала на прогон под нагрузкой - подтверждена.