Дизель-генератор с black start обеспечивает автономные возможности

Когда в сентябре 2011 года широкомасштабному отключению электричества подвергся юго-запад США, был парализован Сан-Диего. В темноту оказался ввергнут восьмой по величине город страны. Пока власти работали над тем, чтобы обуздать возникший хаос, завод Kyocera America в течение восьми часов был выведен из строя. Две большие электрические печи, которые являются неотъемлемой частью процесса изготовления керамических пакетов для интегральных микросхем, не были повреждены, но перебои в работе показали потребность Kyocera в резервной мощности в случае сбоя питания. По словам Джона Танаки, менеджера по автоматизации и проектированию завода, если печи резко остывают, все рабочие процессы отключаются, а несколько часов простоя приводят к потерям в миллионы долларов. Учитывая уникальность нашего процесса производства керамики, можно сказать, что иногда этим большим печам может потребоваться от трех до четырех месяцев для восстановления после повреждения, сказал Танака.

К счастью, Cat-дилер Kyocera, компания Hawthorne Power Systems, немедленно отреагировал, когда инженер завода Нэйтэн Джастис обратился в дилерский центр за помощью после того, как все телефонные линии перестали работать. Аренда генераторной установки помогла обеспечить подачу электроэнергии к наиболее важной части станции. Они погрузили генератор на один из своих грузовиков и сразу привезли его, сказал Джастис.

Если бы Hawthorne не ответила своевременно, печь понесла бы серьезный ущерб. Еще до того, как произошел сбой, планировалось заменить 23-летние газогенераторы в ходе капитального ремонта когенерационной установки объекта. Из-за возраста газогенераторных установок затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию были высокими.

Кроме того, старые двигатели не имели средств контроля выбросов в соответствии с калифорнийскими стандартами качества воздуха. Хотя они полностью удовлетворили нормам выбросов во время испытаний на обеднение. В будущем мы ожидаем, что нормы выбросов в Калифорнии станут более жесткими, поэтому мы хотим проявить инициативу, сказал Танака о решении перестроить когенерационную установку и установить два новых газовых генератора Cat с дизельным генератором Cat для резервного питания.

Понимание значительной экономии средств также было ключевым фактором в нашем решении. По словам Джастиса, управляющего проектом, в рамках проекта было снято четыре газогенератора мощностью 800 киловатт, а также два абсорбционных чиллера и один центробежный. Здание участка когенерации было так выпотрошено, что от него осталась лишь коробка.
Если раньше у Kyocera было четыре двигателя в одной линии, то на новом заводе будут использоваться Cat G3520C и Cat G3516C, оба на природном газе, для вырабатывания 3690 киловатт для использования на предприятии Kyocera.

Дизель-генераторная установка Cat 3512C обеспечит мощность 1500 киловатт в режиме ожидания. Отработанное тепло от генераторных установок будет использовано для производства 970 тонн охлажденной воды в новых абсорбционных чиллерах с горячей водой.

Первоначально предполагалось восстановить существующую когенерационную установку мощностью 3,2 мегаватта только на газе. Тем не менее Танака и Джастис не были уверены, что частотная характеристика новых газогенераторных установок позволит обеспечить устойчивую работу в островном режиме и распределение нагрузки в автономной среде без дизельного генератора.

Прежняя когенерационная установка постоянно работала параллельно с коммунальной энергетикой. Каждая генераторная установка использовала эту энергетику в качестве эталона фазы, чтобы оставаться в режиме синхронизации. Если бы завод Kyocera потерял коммунальное питание от San Diego Gas & Electric, то все пошло бы прахом.

Изначально мы просто хотели использовать газовые двигатели для технического обслуживания нашего завода, но когда мы думали о возможности резервного питания нашего завода в случае потери мощности, необходимо было установить достаточно большой дизельный двигатель для поддержания таких дополнительных резервных нагрузок, как большие печи на наших производственных линиях, сказал Джастис.

Частотная характеристика газовых двигателей не дала бы нам возможность обеспечивать резервное питание и оставаться стабильной. Таким образом, из-за невозможности работы в автономном режиме в сочетании с тем фактом, что газовые двигатели отработали более 160 тысяч часов, было решено модернизировать завод, сказал Джастис.

Танака пришел к выводу, что, если Kyocera хочет иметь автономные возможности, необходимо добавить дизельное топливо для поддержки газовых двигателей и их способность распределять и блокировать нагрузку, а также иметь возможность своевременно восстанавливаться после потери поддержки коммунальной энергетики.

Резервная дизель-генераторная установка может запустить весь завод с мертвой шины, без питания. Отсюда и такое название подхода, как black start. Мертвая шина, это шина, которая не находится под напряжением от какого-либо источника для питания нагрузки, которая подключена к ней.

После более чем трехлетнего исследования всех особенностей проекта Танака получил разрешение от штаб-квартиры Kyocera в Японии на замену всего, что находится на участке когенерации, включая бетонный пол и соединительную инфраструктуру, расположенную под ним.

Kyocera использует тепло от своей когенерационной установки для питания чиллеров, которые кондиционируют установку. Помимо соображений энергопотребления, завод требует низкой влажности и оптимального диапазона температуры печи для изготовления своих керамических пакетов и других чувствительных продуктов. Первоначально Танака исследовал возможность использования турбин для когенерации. Тем не менее оказалось, что газогенераторы лучше соответствуют потребностям Kyocera в охлажденной воде.

По словам Джастиса, при 14 различных центрах нагрузки, имеющихся на заводе, цель внедрения дизельного генератора с black start заключается в резервном копировании и защите двух крупных печей, приносящих прибыль, а также 15 более мелких печей. Генератор также создаст резервную копию центра обработки данных, системы освещения и безопасности.

Мы редко используем аварийное питание, но в соответствии с нашими производственными требованиями мы просто должны иметь надежное аварийное резервное копирование, добавляет Танака. Это действительно будет работать как один-два газовых двигателя с дизельным двигателем.

Для Танаки генераторные установки Cat были очевидным выбором.оскольку мы использовали двигатели Cat в течение многих лет, когда пришло время их заменить, мы решили остаться с тем, на что мы можем рассчитывать.

www.cat.com