Как подключить генератор к линии природного газа

Для подключения промышленного генератора к газопроводу требуется нечто большее, чем просто прокладка трубопровода от источника газа к двигателю. Система должна обеспечивать правильный расход газа, давление на входе, пропускную способность трубопровода, регулирование, меры безопасности и качество топлива, необходимые для генератора.

Для промышленного применения проектирование газопровода и окончательное подключение должны выполняться квалифицированными специалистами в соответствии со спецификациями производителя генератора и применимыми местными нормами.

DIYPOWER предлагает промышленные генераторы природного газа для резервного, основного, непрерывного использования и электростанций. В этом руководстве объясняются основные инженерные соображения при подключении генератора к источнику природного газа.

Можете ли вы подключить генератор к линии природного газа?

Да, если генератор специально разработан или одобрен для работы на природном газе.

Перед подключением генератора убедитесь:

• Максимальный расход природного газа

• Требуемое входное давление

• Доступное давление газа

• Пропускная способность трубопровода

• Теплотворная способность газа

• Длина трубы и перепад давления

• Мощность регулятора

• Прочие газовые нагрузки объектов

Генератор природного газа не может работать надежно, если линия подачи не может поддерживать требуемый расход и давление при полной нагрузке.

Информацию о потребности генератора в топливе см. в разделе « Сколько газа использует генератор?»..

Схема подключения генератора природного газа

Типичную промышленную конфигурацию можно представить как:

Подача природного газа
↓
Газовый счетчик/магистральный источник питания
↓
Запорный клапан
↓
Регулирование давления
↓
Фильтр/очистка газа
↓
Предохранительный запорный клапан
↓
Газовая рампа
↓
Гибкое окончательное соединение
↓
Генератор природного газа

Точная конфигурация зависит от генератора, двигателя, подачи газа, условий на месте и применимых требований к установке.

Основное требование простое:

Генератор должен получать достаточный поток газа при правильном давлении на входе во всех ожидаемых условиях эксплуатации.

Что проверить перед подключением генератора

1. Расход генераторного газа

Начните с указаний производителя генератора о максимальном расходе топлива.

Потребность в газе может быть выражена как:

• м⊃3;/ч

• фут⊃3;/ч

• СКФХ

• ММБТЕ/ч

Используйте ожидаемый профиль нагрузки, но убедитесь, что топливная система может поддерживать требуемую максимальную мощность генератора.

Подробные расчеты расхода топлива см. в Руководстве по расходу топлива для генераторов природного газа..

2. Требуемое входное давление

Двигателю требуется природный газ в указанном диапазоне давлений.

Не используйте универсальное значение давления для каждого генератора.

Справочные данные EPA по поршневым двигателям показывают, насколько существенно необходимое давление топливного газа может варьироваться в зависимости от размера и конструкции двигателя: от относительно низкого давления на небольших агрегатах до существенно более высокого давления на некоторых двигателях мощностью в несколько мегаватт.

Всегда используйте требования к давлению топлива конкретного производителя генератора для данного проекта.

3. Доступное давление газа

Требуемое давление и доступное давление различны.

Убедитесь, что давление имеется в фактической точке установки генератора, а не только в месте подключения к сети.

На давление могут влиять:

• Длина трубы

• Диаметр трубы

• Фитинги

• Регуляторы

• Одновременная загрузка газа

• Условия поставки коммунальных услуг

Давление, доступное во время работы другого оборудования, может быть более важным, чем статическое измерение без нагрузки.

4. Пропускная способность трубопровода

Газопровод должен обеспечивать достаточный объем при максимальной нагрузке генератора.

Промышленный объект уже может использовать природный газ для:

• Котлы

• Печи

• Духовки

• Сушилки

• Технологический нагрев

• Другие генераторы

Поэтому следует учитывать полную потребность объекта в газе.

5. Качество природного газа

Производительность двигателя также может зависеть от характеристик топлива.

Подтвердите соответствующие характеристики топлива, такие как:

• Теплотворная способность

• Содержание метана

• Загрязняющие вещества

• Влага

• Стабильность поставок

Производитель генератора или двигателя должен определить приемлемые требования к качеству топлива.

Как подключить промышленный генератор к линии природного газа

Шаг 1. Подтвердите потребность генератора в газе

Получите характеристики расхода топлива генератора при соответствующих нагрузках.

Например:

25 % нагрузки → Потребность в газе

50 % нагрузки → потребность в газе

75 % нагрузки → потребность в газе

100 % нагрузка → максимальная потребность в газе

Топливную систему следует оценивать в соответствии с максимально необходимыми условиями эксплуатации генератора.

Шаг 2. Проверьте наличие доступного газа.

Подтверждать:

Доступный расход + Доступное давление + Теплотворная способность газа

Существующая система газоснабжения предприятия или объекта должна быть способна поддерживать генератор вместе с другими одновременными газовыми нагрузками.

Для крупных генераторов может потребоваться модернизация существующего счетчика, регулятора или газопровода.

Шаг 3. Размер газопровода

Размер газопровода зависит главным образом от:

Потребность генератора в газе + длина трубы + доступное давление + допустимое падение давления

Не рассчитывайте размер газопровода промышленного генератора, используя общие практические правила для жилых помещений.

Окончательный диаметр трубы следует определять с использованием применимых норм по топливному газу, условий проекта, требований к генератору и инженерных расчетов.

Шаг 4: Спроектируйте газовую рампу

Газовая рампа контролирует и защищает подачу топлива между подачей и двигателем.

В зависимости от генератора и проекта компоненты могут включать в себя:

• Ручной запорный клапан

• Регулятор давления

• Газовый фильтр

• Манометр

• Реле давления

• Автоматические запорные клапаны

• Газовый регулирующий клапан

• Гибкий соединитель

• Оборудование для обнаружения или мониторинга утечек

Точное расположение должно соответствовать требованиям производителя двигателя и применимым стандартам.

Шаг 5. Завершите подключение генератора.

Как только топливная система, расположенная выше по потоку, будет правильно спроектирована, можно будет выполнить окончательное подключение к впускному отверстию для газа генератора.

Избегайте излишней нагрузки на топливный патрубок двигателя.

При установке также следует учитывать:

• Вибрация генератора

• Тепловое движение

• Доступ к сервису

• Требования к изоляции

• Открытое воздействие

• Механическая защита

Окончательную установку должен выполнять квалифицированный персонал.

Шаг 6: Проверка давления и герметичности

Перед подачей топлива в двигатель вся газовая система должна быть проверена на соответствие применимым требованиям.

Тестирование должно подтвердить:

• Целостность трубопровода

• Совместная целостность

• Работа регулятора

• Работа клапана

• Требуемое давление питания

NFPA 54, Национальный кодекс по топливному газу, устанавливает минимальные требования безопасности при проектировании и установке систем трубопроводов топливного газа.

См. Национальный кодекс по топливному газу NFPA 54 и применимые местные требования к проекту.

Шаг 7. Ввод в эксплуатацию генератора под нагрузкой

Окончательный ввод в эксплуатацию должен подтвердить работоспособность генератора в реальных условиях эксплуатации.

Проверять:

• Давление газа

• Скорость двигателя

• Напряжение

• Частота

• Прием груза

• Состояние выхлопа

• Сигнализация

• Функции отключения

Давление газа следует проверять, пока генератор несет нагрузку, поскольку подача может казаться достаточной при отсутствии нагрузки, но падать ниже требуемого, когда потребность в топливе увеличивается.

Как определить размер линии природного газа для генератора

Определение размеров газопровода является одной из наиболее важных частей установки.

Базовые отношения таковы:

Требуемый расход газа + длина трубы + доступное давление → Требуемая пропускная способность трубы

Более длинные трубы и дополнительные фитинги увеличивают потери давления.

Генератор большего размера также требует большего расхода топлива.

Таким образом, при выборе размера трубы следует учитывать:

Для крупных промышленных генераторов может потребоваться выделенное газоснабжение или модернизированная инфраструктура добычи и добычи.

Почему давление газа имеет значение

Слишком низкое давление газа может помешать поступлению достаточного количества топлива в двигатель.

Возможные симптомы включают в себя:

• Трудный старт

• Нестабильная работа двигателя

• Уменьшенная выходная мощность

• Плохой переходный отклик

• Непринятие груза

• Отключение генератора

Чрезмерное давление также может создать проблемы, если оно превышает расчетные пределы топливной системы.

Вот почему необходимо проверять как минимальное, так и максимальное допустимое входное давление .

Справочные данные EPA для газопоршневых двигателей показывают, что требования к давлению топлива значительно различаются в зависимости от размера двигателя и технологии, что усиливает необходимость использования спецификаций для конкретной модели, а не общего значения.

Что такое газовая рампа промышленного генератора?

Газовая рампа представляет собой контролируемый путь подачи топлива между основным источником питания и двигателем генератора.

Упрощенная схема такова:

Питание → Изоляция → Регулирование → Фильтрация → Защитное отключение → Управление подачей топлива → Двигатель

В его функции могут входить:

• Изоляция генератора

• Регулирующее давление

• Удаление загрязнений

• Мониторинг давления

• Автоматическая остановка подачи топлива

• Управление подачей газа в двигатель

Крупным промышленным установкам могут потребоваться более сложные газовые рампы, чем небольшим резервным генераторам.

Окончательный проект зависит от мощности генератора, давления топлива, технологии двигателя, требований проекта и местных норм.

Распространенные проблемы с подключением генератора природного газа

Недостаточный поток газа

Труба может обеспечивать достаточное давление, когда генератор остановлен, но не может подавать достаточно газа при полной нагрузке.

Проверьте: пропускную способность трубы, пропускную способность регулятора, пропускную способность счетчика и входную подачу.

Чрезмерное падение давления

Длинные трубопроводы или трубопроводы недостаточного размера могут привести к чрезмерным потерям давления.

Проверьте: диаметр трубы, общую эквивалентную длину, фитинги и необходимое давление на входе генератора.

Небольшой регулятор

Регулятор должен обеспечивать максимальный требуемый расход генератора, сохраняя при этом приемлемое давление на выходе.

Другие нагрузки на объект

Котлы или технологическое оборудование, работающие одновременно, могут уменьшить количество газа, поступающего в генератор.

Рассчитайте общую одновременную потребность, а не только потребность генератора.

Неправильная конфигурация топлива

Двигатель, работающий на пропане, не должен автоматически подключаться к природному газу.

Природный газ и пропан имеют разные топливные свойства и требования к поставке.

Для получения дополнительной информации см. Могут ли генераторы природного газа и пропана использовать оба топлива?.

Неправильный размер генератора

Проблемы с топливной системой иногда могут начаться с выбора генератора.

Генератору неоправданно больших размеров может потребоваться значительно большая пиковая мощность газа, чем фактически требуется объекту.

Поэтому правильный выбор размера генератора должен предшествовать окончательному проектированию газовой системы.

Безопасность установки генератора природного газа

Природный газ горюч, поэтому при установке следует соблюдать требования производителя генератора и применимые нормы в отношении топливного газа, электротехники, пожарной безопасности, вентиляции и строительства.

Важные соображения включают в себя:

• Газовая изоляция

• Предотвращение утечек

• Вентиляция

• Маршрутизация выхлопа

• Противопожарная защита

• Зазоры генератора

• Аварийное отключение

• Электрическое заземление

• Требования к установке на открытом воздухе/внутри помещения

NFPA 37 охватывает критерии пожарной безопасности при установке и эксплуатации стационарных двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин, используемых в таких приложениях, как аварийные генераторы, резервные системы и системы пиковой мощности.

Требования к трубопроводам топливного газа также следует оценить на соответствие применимому Национальному кодексу топливного газа NFPA 54 и местным нормам.

Поэтому установку промышленного газогенератора следует рассматривать как инженерную топливно-энергетическую систему, а не простое подключение прибора.

Подключение нескольких генераторов природного газа

Установка с несколькими генераторами требует дополнительного планирования топливной системы.

Например:

Потенциальная потребность генераторного газа

Система может потребовать:

• Увеличенный главный газовый коллектор

• Специализированные регуляторы

• Индивидуальные запорные клапаны

• Отдельные газовые рампы

• Мониторинг давления

• Последовательная работа генератора

Для газовой электростанции DIYPOWER при проектировании топливной системы следует учитывать возможность параллельной работы нескольких генераторных установок.

Ассортимент продукции DIYPOWER для электростанций включает в себя многогенераторные и высокопроизводительные решения для промышленного применения.

Установка крупного промышленного генератора природного газа

Потребности в поставках газа становятся особенно важными по мере увеличения мощности генераторов.

Например, высоковольтный генератор природного газа JiChai мощностью 2000 кВт DIYPOWER представляет собой тип приложения мощностью в несколько мегаватт, где топливная инфраструктура должна оцениваться на ранних стадиях разработки проекта.

Для генератора этого класса подтвердите:

• Максимальный расход газа

• Требуемое входное давление

• Доступное давление в сети

• Газомагистральная мощность

• Мощность регулятора

• Качество газа

• Производительность при полной нагрузке

• Требования к параллельной работе

• Будущее расширение

Данные EPA для поршневых газовых двигателей также показывают, что требуемое давление топлива может существенно варьироваться в зависимости от мощности генератора и технологии двигателя.

Следовательно, требования к газовой системе следует определять для реального двигателя, а не оценивать исключительно по мощности генератора.

Контрольный список подключения линии природного газа

Перед вводом генератора в эксплуатацию проверьте:

Задокументируйте конечное давление газа и производительность генератора во время ввода в эксплуатацию для будущего обслуживания и устранения неполадок.

Решения DIYPOWER для генераторов природного газа

DIYPOWER предлагает промышленные генераторы и решения по электропитанию для резервных, основных, непрерывных приложений, центров обработки данных и электростанций.

Ассортимент продукции DIYPOWER включает в себя специализированные генераторы природного газа , а также более крупные конфигурации электростанций.

Для проекта генератора природного газа предоставьте:

• Требуемая кВт/кВА

• Напряжение

• Частота

• Режим ожидания, основной или непрерывный режим работы

• Профиль нагрузки

• Доступное давление газа

• Теплотворная способность газа

• Высота площадки

• Температура окружающей среды

• Требования к параллельной работе

Эти параметры помогают определить как выбор генератора, так и требования к топливной системе.

Связанные руководства DIYPOWER:

Как работает генератор природного газа?

Сколько газа потребляет генератор?

Насколько эффективен генератор природного газа?

Сколько стоит эксплуатация генератора природного газа?

Могут ли генераторы природного газа и пропана использовать оба топлива?

Часто задаваемые вопросы

Могу ли я подключить генератор напрямую к линии природного газа?

Генератор, одобренный для работы на природном газе, можно подключить к соответствующему источнику газа, но система должна обеспечивать необходимое давление и расход и соответствовать спецификациям производителя и применимым требованиям к установке.

Промышленные установки должны проектироваться и монтироваться квалифицированными специалистами.

Какой размер газопровода нужен генератору?

Универсального размера трубы не существует.

Требуемая пропускная способность труб зависит от:

• Расход газа генератора

• Доступное давление питания

• Требуемое входное давление

• Длина трубы

• Допустимое падение давления

• Фитинги

• Другие одновременные газовые нагрузки

Какое давление газа необходимо генератору?

Это зависит от двигателя и топливной системы.

Справочные данные EPA показывают, что требуемое давление газа значительно различается в зависимости от мощности и технологии газовых двигателей.

Используйте требования конкретного производителя генератора.

Может ли существующий газопровод снабжать промышленный генератор?

Возможно.

Существующие линии, счетчики, регуляторы и источники питания должны быть проверены, чтобы определить, могут ли они обеспечить максимальную потребность генератора в газе вместе с другими нагрузками на объекте.

Нужен ли более мощному генератору более крупный газопровод?

Как правило, более высокая мощность генератора требует большего расхода топлива, что может потребовать большей пропускной способности трубопровода.

Однако окончательный размер трубы также зависит от давления, расстояния, фитингов, эффективности двигателя и допустимого падения давления.

Может ли давление природного газа упасть при запуске генератора?

Да.

Газовая система, которая выглядит адекватной без нагрузки, может испытывать падение давления, когда двигатель начинает потреблять значительное количество топлива.

Поэтому давление следует проверять под рабочей нагрузкой.

Что такое газовая рампа генератора?

Газовая рампа — это группа компонентов, которые регулируют, контролируют, контролируют и изолируют подачу топлива к генератору.

В его состав могут входить регуляторы, фильтры, запорные клапаны, реле давления, манометры и оборудование для контроля топлива.

Можно ли подключить генератор пропана к газопроводу?

Только в том случае, если двигатель и топливная система специально одобрены или переоборудованы для работы на природном газе в соответствии с требованиями производителя.

Не думайте, что пропан и природный газ взаимозаменяемы.

Кому следует подключать промышленный генератор к линии природного газа?

Работы с газопроводами и топливной системой генератора должны выполняться специалистами, имеющими соответствующую квалификацию, в соответствии с требованиями производителя генератора и применимыми местными нормами.

Следует ли тестировать генератор под нагрузкой после подключения?

Да.

Ввод в эксплуатацию под нагрузкой помогает убедиться в том, что давление газа, характеристики двигателя, напряжение, частота, прием нагрузки, элементы управления, сигналы тревоги и функции безопасности работают правильно при реалистичных требованиях.

Заключение

Для подключения промышленного генератора к линии природного газа необходимы четыре основных условия:

Правильный расход газа + правильное давление + достаточная пропускная способность трубопровода + надлежащие меры безопасности

Начните с данных производителя генератора о расходе топлива и давлении на входе. Затем проверьте наличие газа на объекте, рассчитайте пропускную способность трубопровода и падение давления, спроектируйте необходимую газовую рампу и запустите генератор под нагрузкой.

Для крупных промышленных установок подачу газа следует проектировать вместе с генератором, а не добавлять после того, как генератор уже выбран.

DIYPOWER предлагает промышленные генераторы природного газа и электростанции для резервного, основного, непрерывного и крупномасштабного энергоснабжения. Предоставление точной информации о нагрузке и газоснабжении объекта в начале проекта помогает обеспечить правильное согласование генератора и топливной системы.