Продолжение рассказа ведущего инженера отдела АСУ Алексея Стрижова о командировке в Финляндию. Начало в №3.

КУРСЫ
Про Wartsila. Это предприятие входит в тройку крупнейших в Финляндии промышленных компаний, наряду с Nokia и ABB Group. Производит двигатели внутреннего сгорания и электростанции на базе этих самых двигателей. Для суши и корабельные, обычные ДВС и дизели, работающие на бензине, солярке и природном газе. Самый маленький двигатель из гаммы можно увезти домой на ЗиЛе, самая большая ДВС-генераторная установка еле влезает на железнодорожную платформу и весит около 120 тонн. Заводы этого предприятия разбросаны по Финляндии и за ее пределами (в Италии, например), непосредственно в Ваасе находятся инженерный и учебный центры и два сборочных цеха. Программой обучения была предусмотрена экскурсия по заводу, правда съемка на фото и видео внутри цеха запрещена.

Словами это не описать – это надо видеть. Один только робот по изготовлению крупных металлических деталей чего стоит – можно в «Терминаторе-4» снимать эту здоровую лапищу, которая работает с не менее здоровой железякой с помощью наборчика из двухсот различных сверл, фрез и прочих инструментов ужасного вида. Шварценеггер по сравнению с этим чудовищем смотрелся бы… да никак бы не смотрелся, там одно сверло – с четверть Шварценеггера.

Готовые установки испытываются прямо в сборочном цехе, в специальном зале, произведенное при испытаниях электричество предприятие дарит городу. Для представителей заказчика есть специальная рабочая комната с видом на зал испытаний, дисплеем, на который выводятся параметры работы установки и бесплатным кофе с печеньем. Сложнее всего финнам приходится при испытаниях двигателей, работающих на газе – Вааса не газифицирована, ближайший газопровод находится далеко и ребятам приходится привозить газ в специальных сосудах-цистернах. В комнате заказчика повеселило обилие разных шариковых ручек – уж акт приемки оборудования найдется чем подписать, фирма об этом так трогательно заботится…

Про двигатель: на нашем предприятии есть несколько видов автономных электростанций, до недавнего времени они использовались в основном для обеспечения работы промышленных объектов. При аварийном прекращении подачи энергии – от внешних поставщиков. Для обеспечения вращения генераторов (если генератор не вращать – электричества он почему-то не вырабатывает) применялись либо газовые турбины, либо дизельные двигатели. И у тех, и у других есть свои недостатки – дело в том, что частота переменного тока в наших сетях – 50 герц, для обеспечения такой частоты генератор должен вращаться с частотой 750 оборотов в минуту. Турбины на такой частоте вращаться очень не любят – слишком для них медленно, КПД очень низок (иными словами – слишком много топлива потребляется по отношению к вырабатываемому электричеству). Дизельный двигатель подходит, но на газе не работает – только на дизельном топливе.

Основным условием работы такого двигателя является свойство топливо-воздушной смеси к самовоспламенению при превышении «критического давления». И в этом смысле природный газ оказался намного более капризным, чем дизельное топливо, в простонародье именуемое соляркой. Его гораздо тяжелее смешивать с воздухом в нужной пропорции и поддерживать нужную температуру смеси. А нестабильность смеси может привести к тому, что она либо вообще не будет загораться, либо детонирует раньше положенного давления, когда поршень еще не закончил ход. Преждевременная детонация приведет к попытке прокрутить вал двигателя в обратную сторону, что очень нехорошо скажется на его работе…

Выход напрашивается сам собой – нам необходимо сделать такой двигатель, чтобы сжатие в цилиндрах гарантированно не приводило к детонации, а смесь поджигать принудительно. То есть обычный поршневой двигатель.

Позвольте представить – Wartsila 34SG, V-образный газопоршневой, мощностью в 6 мегаватт (4 400 лошадиных сил). 18 цилиндров, каждый диаметром 34 см и ходом в 35 см. Длина установки – 11,4 м, ширина – 4,3 м, высота – 3,5 м. Владельцы 600-х «Мерсов», 750-х «БМВ» и «КамАЗов» нервно курят в уголке… правильно, один двигатель занимает объем 4-х «Мерседесов», а один его поршень по объему примерно равен движку от «Жигулей»…

Работает эта махина на «обедненной» смеси газа с воздухом. Поскольку такую смесь быстро поджигать не получается – применена конструктивная хитрость: в каждом цилиндре есть две камеры сгорания – собственно полость цилиндра и еще одна полость – форкамера. В них подаются разные по качеству (соотношению газ-воздух) смеси. Смесь в форкамере поджигается от свечи, примерно такой же, какие стоят в обычных автомобильных двигателях. «Факел», который получается в форкамере, пышет пламенем в цилиндр, от чего и происходит поджигание смеси в основной камере. Еще одна особенность – подача топлива контролируется не механически, как в автомобильных двигателях, а с помощью электроприводных клапанов – два впускных (один – в форкамеру, другой – в основную) и один выпускной. Подача напряжения на свечу зажигания тоже контролируется электроникой, что позволяет выставить опережение зажигания отдельно для каждого цилиндра. Так же электроникой контролируется температура выхлопных газов на выходе каждого цилиндра – это необходимо для контроля полного сгорания смеси в цилиндре. Ведь если мы подаем в цилиндр столько смеси, что она не успевает в нем сгореть – она догорает уже в выхлопной трубе, а это отнюдь не безопасно…

Отдельно работает система контроля детонации – опять-таки на каждом цилиндре установлен датчик детонации, который регистрирует ее уровень и сообщает в центральный контроллер некую величину, отображающую силу и частоту детонации в цилиндре. На основании этих данных система управления рассчитывает корректировку подачи топлива и корректировку угла опережения зажигания.

В общем и целом – двигатель обслуживают 41 контроллер. На каждый из 18-ти цилиндров приходится по два контроллера: один для управления клапанами и поджигом плюс контроль температуры, другой – для контроля детонации. Текущее положение вала, обороты двигателя, система смазки, воздуха и многое другое «обслуживаются» дополнительными контроллерами. Система не просто обеспечивает стабильную работу двигателя: она регулирует его работу в зависимости от выдаваемой генератором мощности и от поставленной задачи по энергообеспечению. Задачи могут стоять разные – например, работа на ограниченное количество потребителей (островная) требует режима контроля мощности, а работа в сеть (имеется в виду большая распределенная сеть) – частоты. Система поддерживает любой из режимов.

Фото автора.