Dimensionați un grup generator cu turbină pe gaz natural în funcție de profilul de sarcină în timp, nu în funcție de cea mai mare cerere înregistrată de un singur contor. O unitate selectată doar pentru puterea de vârf în kW poate funcționa cea mai mare parte a duratei sale de viață la un punct de sarcină nefavorabil, poate consuma mai mult combustibil decât se preconizează sau poate să nu aibă suficientă rezervă rotativă atunci când pornește un motor important. În schimb, o capacitate instalată excesivă poate genera funcționare deficitară la sarcină parțială și expunere inutilă la cheltuieli de capital.

Începeți cu date pe intervale, nu cu un total anual al consumului. Colectați cererea electrică la cel mai scurt interval practic, pentru stări reprezentative de producție: funcționare normală, schimbări de tură, tranziții între loturi, extreme sezoniere, mentenanță planificată și recuperare după incidente. Profilul rezultat trebuie să indice sarcina de bază, vârfurile recurente, durata vârfurilor, rata de variație și frecvența pornirilor și opririlor. Aceste caracteristici determină dacă este mai potrivit un singur grup turbină-generator, mai multe unități mai mici sau o turbină combinată cu un alt activ flexibil.

Separați sarcina în componente cu comportamente diferite

O sarcină industrială variabilă are rareori o singură cauză. Consumatorii auxiliari continui, încălzitoarele de proces, pompele, compresoarele, iluminatul și sistemele de control creează o sarcină de bază relativ stabilă. Motoarele mari, concasoarele, echipamentele frigorifice, cuptoarele electrice și echipamentele de proces intermitent produc variații în trepte. O parte din cerere este previzibilă pe baza planificării producției; altă parte rezultă din perturbații de proces și nu poate fi tratată ca un vârf fix.

Clasificați fiecare sarcină relevantă după comportamentul său electric înainte de selectarea capacității:

• Cererea de bază este puterea preconizată pentru majoritatea orelor de funcționare. Aceasta stabilește domeniul de operare care va domina consumul de combustibil și expunerea la mentenanță.
• Cererea simultană este totalul realist atunci când sarcinile principale funcționează împreună. Adunarea tuturor puterilor nominale conectate o supraestimează de obicei, în timp ce presupunerea că sarcinile nu coincid niciodată poate lăsa generatorul subdimensionat în cel mai nefavorabil moment.
• Cererea de pornire și tranzitorie trebuie analizată separat de kW în regim staționar. Pornirea unui motor poate produce o perturbare scurtă, dar severă, a tensiunii și frecvenței, chiar dacă sarcina continuă se încadrează bine în puterea nominală a generatorului.
• Variația exportului sau importului este importantă atunci când amplasamentul este conectat la rețea. O turbină dimensionată pentru funcționare insularizată este guvernată de o filozofie de rezervă diferită de una care funcționează în paralel cu o sursă stabilă de utilități.

Nu transformați toate acestea prea devreme într-o singură valoare de „sarcină de vârf”. Durata și forma unui vârf influențează selecția. Un vârf scurt și controlabil poate fi gestionat prin secvențiere, o acționare cu viteză variabilă, suport din baterii sau energie stocată. Un vârf susținut în timpul unei operațiuni critice pentru producție necesită, de regulă, capacitate fermă de generare.

Utilizați harta de performanță a turbinei, nu doar placa nominală ISO

Puterea nominală publicată a generatorului este adesea raportată la condiții ambientale definite. Puterea reală și consumul specific de căldură variază în funcție de temperatura aerului la admisie, altitudine, umiditate, pierderea de presiune la admisie, contrapresiunea la evacuare, compoziția combustibilului și degradarea pe parcursul orelor de funcționare. Vremea caldă poate fi deosebit de importantă, deoarece aceeași perioadă care mărește sarcina de răcire a amplasamentului poate reduce și puterea turbinei pe gaz.

Solicitați date de performanță pentru intervalul de condiții ambientale al proiectului, inclusiv condiția de proiectare estimată pentru vară și cea mai mică sarcină practică de operare. Analiza trebuie să identifice puterea electrică netă după consumul auxiliar, nu doar puterea brută la bornele generatorului. Filtrarea la admisie, comprimarea gazului combustibil unde este necesară, pompele de ulei de ungere, ventilația, echipamentele de răcire și sarcinile de control ale instalației afectează toate puterea disponibilă pentru bara de proces.

Eficiența la sarcină parțială merită aceeași atenție ca și consumul specific de căldură la sarcină maximă. Un grup turbină-generator care funcționează aproape de domeniul său preferat pentru perioade îndelungate poate avea o sarcină de combustibil pe ciclul de viață mai mică decât o unitate mai mare care funcționează în mod repetat mult sub punctul său eficient. Acest aspect este deosebit de relevant atunci când cererea de bază este modestă, dar vârfurile zilnice sunt ridicate. Alegerea corectă poate fi o unitate principală mai mică, cu o a doua unitate pentru perioadele de vârf, în locul unei singure mașini mari.

Definiți rezerva în termeni operaționali

Capacitatea de rezervă este exprimată adesea ca procent, dar întrebarea mai utilă este ce eveniment trebuie să acopere rezerva. Dacă cel mai mare motor de proces pornește în timp ce amplasamentul funcționează insularizat, rezerva disponibilă trebuie să acopere variația electrică asociată fără a permite o scădere inacceptabilă a frecvenței sau prăbușirea tensiunii. Dacă se intenționează pornirea unui al doilea generator după eveniment, timpul său de pornire nu protejează primele secunde ale perturbației.

Pentru instalațiile cu mai multe unități, evaluați pierderea celei mai mari unități în funcțiune și sarcina minimă care trebuie să rămână alimentată. Răspunsul poate susține o configurație N+1, o mașină de rezervă mai mică sau o schemă controlată de deconectare a sarcinii. Aceste alternative nu sunt interschimbabile. Capacitatea de rezervă protejează alimentarea; deconectarea sarcinii protejează numai sarcinile definite ca întreruptibile, iar eficacitatea sa depinde de o secvență de priorități testată și de o logică fiabilă a echipamentelor de comutație.

Rezerva trebuie să țină seama și de mentenanța planificată. O singură unitate poate fi tehnic adecvată în timpul funcționării normale, dar poate impune restricții de producție atunci când sunt necesare inspecția, lucrările la secțiunea fierbinte, service-ul generatorului sau mentenanța echipamentelor auxiliare. Planificarea capacității trebuie să distingă între funcționarea redusă acceptabilă și puterea care trebuie să rămână disponibilă fără întrerupere.

Corelați capacitatea de răspuns cu viteza schimbării sarcinii

Cererea medie ascunde schimbările rapide. Un profil care crește cu mai mulți megawați într-o oră reprezintă o provocare diferită față de o creștere comparabilă care are loc în câteva secunde. Sistemele de control ale turbinei pe gaz, răspunsul sistemului de combustibil, excitația generatorului, reglajul regulatorului de viteză și inerția rotativă conectată determină modul în care reacționează sistemul. Generatorul și turbina trebuie, de asemenea, coordonate cu releele de protecție, setările întreruptoarelor, impedanța transformatorului și metoda de pornire a motoarelor mari.

Rampele de sarcină trebuie reprezentate cu marcaje temporale. Identificați dacă schimbarea este intenționată, precum pornirea programată a unui compresor, sau este determinată de proces. Rampele intenționate pot fi adesea secvențiate în funcție de starea de operare a turbinei. Schimbările determinate de proces pot necesita mai multă rezervă rotativă, o resursă complementară mai rapidă sau reducerea automată a sarcinilor neesențiale.

Atunci când o instalație conectată la rețea are surplus de electricitate în anumite perioade și cerere abruptă în altele, stocarea poate modifica baza de dimensionare a generatorului.Stocarea energiei în aer utilizează energia electrică excedentară pentru a comprima aerul, stochează căldura recuperată într-un mediu termic, cum ar fi sarea topită, apoi destinde aerul reîncălzit pentru a genera energie. Într-o aplicație adecvată de rețea electrică, aceasta deplasează energia în timp; nu elimină necesitatea de a verifica răspunsul de scurtă durată, logica de dispecerizare și capacitatea fermă necesară pe durata unei întreruperi prelungite.

Alegeți în mod deliberat o unitate mare sau o configurație modulară

Modularitatea introduce propriile costuri și interfețe. Fiecare unitate suplimentară necesită fundații, carcase, izolarea combustibilului, trasee de evacuare, protecție electrică, integrarea sistemelor de control, planificarea pieselor de schimb și coordonarea mentenanței. Valoarea mai multor unități rezultă din dispecerizare și redundanță mai bune numai atunci când filozofia de control este proiectată pentru a le utiliza corect. Partajarea deficitară a sarcinii poate face ca o mașină să funcționeze ineficient, în timp ce alta ciclizează excesiv.

Verificați condițiile de limită înainte de definitivarea puterii nominale

Calitatea combustibilului și presiunea de livrare necesită confirmare timpurie. Variația puterii calorifice, a contaminanților sau a presiunii poate afecta setările de ardere, puterea disponibilă și cerințele de tratare a combustibilului. Pachetul turbinei trebuie dimensionat în funcție de configurația reală de alimentare cu combustibil, inclusiv orice echipament de reducere a presiunii, încălzire, filtrare sau comprimare. O declarație nominală privind alimentarea cu gaz, fără presiunea minimă și intervalul de compoziție, nu este suficientă pentru dimensionarea finală.

Condițiile amplasamentului influențează, de asemenea, opțiunile de instalare. Pierderile în conductele de admisie și evacuare, tratamentul acustic, ventilația carcasei, traseele de cabluri, amplasarea transformatorului și accesul macaralei pot părea secundare față de puterea nominală a turbinei, însă pot modifica puterea netă, mentenabilitatea sau posibilitatea practică de a adăuga ulterior capacitate. Rezervați spațiu pe teren și compartimente electrice dacă extinderea este plauzibilă, însă evitați achiziționarea imediată de capacitate de generare doar pentru o sarcină viitoare nedefinită.

Înainte de emiterea unei specificații tehnice, corelați patru documente: profilul de sarcină pe intervale, schema electrică monofilară, programul de operare al procesului și filozofia de operare pentru pierderea rețelei, declanșarea unităților și restabilire. Conflictele dintre aceste documente sunt frecvente. De exemplu, un program de proces poate presupune porniri simultane ale motoarelor, în timp ce proiectul electric presupune porniri secvențiale; o putere nominală a turbinei poate include o condiție ambientală diferită de prognoza sarcinii de răcire.

O putere nominală finală corectă precizează puterea netă necesară la condițiile ambientale și de combustibil specificate, domeniul de operare permis, așteptările privind rampele și pornirea, sarcinile auxiliare, baza de redundanță și ipotezele privind conexiunile viitoare. Această definiție transformă „cererea de vârf” într-un punct de funcționare inginerească ce poate fi evaluat consecvent între opțiunile de turbine-generatoare.