7. Generazione di Potenza
7.3 Modelli commerciali di motore basato su ciclo Otto a gas
Si passano in rassegna alcuni modelli commerciali delle principali aziende produttrici*.
● Cummins (UK):
Moto-generatori a gas “low-BTU”
> 1570–1750 kW | serie GQPerformance provata: i gen-set a gas della Cummins Power Generation sono
installati in tutto il mondo per applicazioni di cogenerazione e di picco con gas a basso potere calorifico, testimoniando la loro affidabilità, le loro prestazioni e il progetto moderno.
Alimentati da gas naturale, biogas, gas di discarica e altri gas di origine
organica.
Alta efficienza di sfruttamento del combustibile e emissioni molto contenute. Alta densità di potenza per unità di superficie installata e elevati intervalli di
manutenzione per impianti di potenza o di cogenerazione economici.
Tecnologia PowerCommand® per il controllo avanzato del gen-set e
monitoraggio remoto.
Partner provato: per progettare soluzioni energetiche innovative basandosi su gas a
basso potere calorifico serve più di prodotti di qualità: richiede anche esperienza tecnica e industriale, conoscenza del mercato globale e un servizio di supporto secondo a nessuno.
Cummins Power Generation offre soluzioni personalizzate secondo i bisogni
del cliente, dalla vendita alla manutenzione, ai progetti “chiavi in mano”.
Supporto tecnico presso i distributori in 130 Nazioni.
Servizi inclusivi di manutenzione dell'intero impianto, garanzie negli intervalli
tra le manutenzioni programmate, operazioni in sito, gestione del rischio, aderenza al contratto, controllo e monitoraggio remoti e notifica degli strumenti e degli allarmi.
Servizi addizionali da parte dei partner dell'azienda, inclusi analisi del gas,
operazioni di monitoraggio e di strumenti in sito, raccolta e analisi di dati avanzati.
Caratteristiche standard:
Responsabilità di un'unica fonte: progetto, produzione e prova del motore,
dell'alternatore, dei sistemi di controllo e del gen-set completo sono tutti eseguiti dalla Cummins Power Generation.
Unità a pacchetto: pannello di controllo, sistema di avviamento e altri
accessori integrati; opzioni per container integrato nelle strutture esistenti disponibili; opzioni post-trattamento SCR e altre disponibili.
Alternatore: brushless, auto-eccitata; regolazione del voltaggio; rotore e
eccitatore impregnati con resina resistente a olio e acidi; capacità eccezionale di corto circuito; bassa distorsione d'onda con carichi non lineari.
Motore Cummins: motore a quattro tempi raffreddato a liquido “heavy duty”;
gestione elettronica completa MCM700/SSM558; attuatore Woodward PROACT per guidare la valvola del gas; sistema di monitoraggio del motore CENSE.
Sistema di controllo: PCS PowerCommand® Supervisor; microprocessore di
controllo; regolazione del voltaggio integrata; sistema di protezione dell'alternatore e del gen-set di qualità superiore; affidabilità provata; HMI (touch screen); PLC.
Tecnologie di contrasto ai contaminanti nel combustibile:
Anello di taglio del carbonio brevettato: il motore Cummins “low-BTU” ha uno
speciale “anello di taglio del carbonio” flottante inserito della parte superiore della parete del cilindro in ciascuna camera di combustione. L'anello serve per rompere gli eventuali depositi di carbonio e silicati, allungando l'intervallo tra gli interventi di manutenzione completa del motore e rendendolo meno soggetto a problemi con siloxani rispetto ad altri motori.
Pistoni in fusione di acciaio FCD (ferrous cast ductile, lega ferrosa duttile da fusione): la Cummins usa pistoni in fusione di acciaio FCD nei suoi motori
“Low-BTU” per la loro durata estesa con combustibili con contaminanti. Essi sono significativamente più resistenti dei pistoni in lega di alluminio.
Materiali dei cuscinetti: più resistenti alla corrosione da ammoniaca e acidi,
contenuti nel gas combustibile.
Refrigeratore dell'aria di sovralimentazione: comunemente in rame per
rivestite di resina fenolica per proteggerle dalla corrosione. In ambienti particolarmente aggressivi, il rame può essere sostituito con acciaio inossidabile.
Lubrificante motore: il lubrificante è progettato per essere più alcalino di
quello dei motori comuni, per estendere il periodo tra i cambi del lubrificante. Il lubrificante è progettato per ogni specifica applicazione, a seconda della natura e della quantità dei contaminanti nel gas combustibile.
7.3-1 Dati tecnici dei gen-set “Low-BTU” Cummins
7.3-a Motore “Low-BTU” Cummins ● GE-Jenbacher (Austria):
La divisione motori a gas Jenbacher della General Electric è una dei più importanti produttori di motori alternativi alimentati a gas, gen-set e unità di cogenerazione per produzione di potenza del mondo. È una delle pochissime aziende nel mondo che si è concentrata esclusivamente sulla tecnologia dei motori a gas. I modelli della GE Jenbacher generano da 0,25 a 3 MW e possono essere alimentati sia con gas naturale, sia con un'ampia varietà di altri combustibili gassosi, quali biogas, gas di
discarica, gas di miniera di carbone, gas di depuratori, gas combustibili di scarico industriale. Una vasta gamma di clienti, sia pubblici sia privati, usa i prodotti Jenbacher per produrre in loco potenza, calore e freddo. Sistemi di combustione brevettati e controllo e monitoraggio del motore continui permettono all'impianto di generazione di potenza di rientrare negli standard stringenti sulle emissioni, offrendo, al tempo stesso, alti livelli di efficienza durata e affidabilità. Il gruppo di produzione della GE Jenbacher ha il suo quartier generale, il suo stabilimento di produzione e 1.200 dei suoi 1.500 impiegati nel mondo a Jenbach, Austria.
Tecnologia, qualità e servizio
Per circa 50 anni, la divisione motori a gas della GE, con base in Austria, è stata riconosciuta, nel mondo, come uno dei punti di riferimento per lo sviluppo e la produzione di motori alternativi alimentati a gas per la generazione efficiente di potenza e calore. I motori Jenbacher, di potenza da 0,25÷3 MW, sono progettati per un funzionamento stazionario, continuo, “heavy duty”, e sono caratterizzati da un'efficienza particolarmente elevata, basse emissioni, durata e alta affidabilità. Il team di produzione della GE Jenbacher provvede a modificare il progetto in base alle specifiche necessità del cliente. I centri servizi, dislocati strategicamente in più di 30 Nazioni, offrono un insuperabile supporto al prodotto, includendo l'addestramento avanzato del cliente a cura di uno staff di esperti.
Efficiente Durevole Affidabile
Intervalli di manutenzione lunghi, progetto del motore
modellato anche sulla manutenzione e basso consumo di combustibile
assicurano la massima efficienza.
La nostra dedizione ed il nostro impegno per il continuo sviluppo del prodotto assicura la lunga durata di ogni componente
del motore, anche con combustibili altamente contaminati come il gas di
discarica. Il sistema di controllo e monitoraggio, di progetto raffinato e ottimizzato, determinano un progamma di manutenzione preventiva
ideale e portano alle massime sicurezza e
affidabilità operative.
Soluzioni di potenza su misura
I prodotti Jenbacher sono altamente sviluppati e testati e attentamente associati alle necessità specifiche di ogni cliente. La nostra gamma di prodotti comprende sia gen-set per la generazione di potenza, che sistemi di cogenerazione per la fornitura
decentralizzata di potenza e calore. Entrambi i sistemi di potenza sono disponibili anche completamente racchiusi in container per avere la massima flessibilità di posizionamento. Un vasto assortimento di sorgenti di calore del motore (dal liquido di raffreddamento, al lubrificante, alla miscela combustibile-comburente, ai gas di scarico) sono configurati per far ottenere il massimo beneficio a ciascun cliente.
Ampia gamma di gas combustibili
Oltre al funzionamento a gas naturale, la nostra tecnologia permette di utilizzare anche gas nocivi per l'ambiente, come gas da discarica, agricoltura, miniere di carbone, impianti chimici e altre industrie. Lo sfruttamento energetico anche di questi gas per la generazione di potenza assicura l'economicità dei sistemi di potenza Jenbacher. La combustione di gas alternativi aiuta a ridurre le emissioni e incoraggia l'uso efficientedelle risorse naturali. Il continuo sviluppo dei nostri motori a gas e la nostra attenzione alle applicazioni relative a gas speciali permettono l'uso di un'ampia gamma di gas con diversi poteri calorifici e composti combustibili.
Benefici della cogenerazione (CHP)
La potenza generata è usata per coprire il fabbisogno di stabili individuali, come ospedali, e/o immessa nella rete di distrbuzione. L'energia termica può essere impiegata sia per riscaldamento concentrato che per teleriscaldamento e per la produzione di vapore, così come di calore necessario per altri tipi di processi. Il nostro sistema di cogenerazione basato su motore a gas Jenbacher può essere anche usato per la fertilizzazione di serre in CO2, ed anche in sistemi di trigenerazione (generazione combinata di potenza, calore e freddo).
Caratteristica Descrizione Vantaggi
Condotto di scarico del gas non
refrigerato
Permette di recuperare la massima quantità di energia dai gas di scarico per il turbocompressore
- Potenza specifica elevata - Efficienza elettrica aumentata
Testa del cilindro a flussi incrociati
Utilizza il principio del controcorrente per i gas per teste del cilindro separate
- Separazione del flusso di carica fresca da quello dei gas di scarico - Lunga vita della testa del cilindro fino a 30.000 ore di funzionamento
- Condotto di scarico facilmente accessibile
- Teste del cilindro separate portano a manutenzione più agevole
Anello grattante Integrato nel cilindro per prevenire depositi di carbonio sulla corona del pistone
- Consumo di lubrificante stabile
- Rischio ridotto di grippaggio del pistone
- Usura ridotta
- Comportamento a carico parziale perfetto
Miscelatore gas Lavora in accordo con il principio delle equipressioni ed è stato ottimizzato per le necessità dei moderni motori a gas
- Geometria ottimizzata e tempi di risposta ridotti
- Perdite di carico ridotte e alto grado di efficienza a pieno carico
- Rigorosa aderenza alle normative sulle emissioni di NOx
- Nessun problema di funzionamento con gas alternativi
- Alto grado di efficienza di miscela - Reazione affidabile all'avviamento - Facile modifica in caso di uso di gas con grandi differenze di potere calorifico
Candeletta ad alta
performance Geometria e lega degli elettrodi con-tinuamente sviluppata e ottimizzata - Lunghi intervalli di resettaggio- Servizio fino a 15.000 ore
- Straordinaria affidabilità operativa, anche a bassi livelli di emissioni
Bypass del turbocompressore
La valvola controllata elettronica- mente, installata dietro il com- pressore, permette un rapido con- trollo dell'output nella zona dei carichi elevati
- Alto dinamismo nel controllo dell'output nell'intero campo di funzionamento
- Alto grado di controllo del siste-ma nel funzionamento isolato, riserva aumentata in caso di varia-zione del carico
- Ottima adattabilità al cambiamento delle condizioni ambientali
DIA.NE® XT Il nostro più moderno sistema di ge-
stione: comprende potenti controlli centrali industriali, che dirigono i controlli master e quelli di feedback per l'impianto motore, così come la visualizzazione
- Controllo di tutti i sistemi rilevanti per il modulo (LEANOX® a ciclo chiuso,
velocità, output, sistema di controllo di combustione e di funzionamento isolato, sistema di accensione)
- 8 controllori addizionali disponibili - Chiara visualizzazione del sistema e di tutti i dati rilevanti
- Andamenti grafici in linea e gestione degli allarmi
LEANOX® Il nostro sistema di controllo della
Caratteristica Descrizione Vantaggi
diale, assicura il corretto rapporto aria-gas in tutte le condizioni ope- rative per minimizzare le emissioni di scarico, mantenendo un funziona- mento stabile del motore
- Monitoraggio continuo dei valori limite delle emissioni usando sensori stabili - La combustione controllata porta ad una vita in servizio più lunga dei componenti che circondano la camera di combustione (testa del cilindro, valvole, candelette, pistoni)
- Compensazione possibile se il gas mostra caratteristiche inusuali
Sistema di accensione elettronica
Il sistema di accensione controllato da microprocessore è connesso a DIA.NE® XT mediante bus CAN
(Controlled Area Network)
- Il punto di accensione può essere variato a seconda delle condizioni operative e/o del tipo di gas usato
Sistema di controllo combustione
Standard per tutti i nostri motori a gas
- Il controllo risultante del punto di accensione, output e temperatura di miscela proteggono il motore da carichi inammissibili
- Affidabilità e disponibilità aumentate
Valvola di dosaggio
gas TecJet™ Valvola di dosaggio controllata elet-tronicamente con elevato grado di accuratezza di regolazione
- Tempo di risposta molto veloce - Rapida regolazione del rapporto aria- gas
- Campo di potere calorifico regolabile molto ampio
Sovralimentazione con miscela aria- gas
Il gas combustibile e l'aria combu- rente sono miscelati a bassa pres- sione, prima di entrare nel sovra- limentatore
- Condotto principale del gas a bassa pressione
- Miscela omogenea nel sovralimen- tatore
Temporizzatore
valvola Miller Albero a camme con profilo di ingresso speciale per allungare la corsa di aspirazione (chiusura valvola aspirazione ritardata)
- Temperatura massima di compres- sione ridotta e limiti dei margini di sicurezza della combustione aumentati - Alta efficienza attraverso tempo di accensione ottimizzato
● Guascor (Spagna):
Si considerano i motori a gas e gen-set, in linea e a V, con frequenza 50/60 Hz. I quattro pilastri dei loro progettazione e funzionamento sono l'affidabilità, l'efficienza, l'economicità di manutenzione ed il rispetto dell'ambiente.
Le caratteristiche generali sono le seguenti:
Motore con portelli d'ispezione su entrambi i lati. Albero di manovella sospeso.
Bielle oblique.
Cuscinetti di biella e manovella bimetallici. Pistoni in lega di alluminio a tre anelli.
Teste dei cilindri individuali in fusione, con quattro valvole. Camicie dei cilindri a umido.
Condotti di scarico refrigerati. Valvole termostatiche.
Starter elettrico o pneumatico.
Tutti gli ausiliari mossi mediante ingranaggi. Turbocompressore ad alto rendimento.
Di seguito, si esaminano, in particolare i modelli con
Potenza 142 a 435 kW, con 6 (180) e 8 (240) cilindri in linea Potenza 502 a 985 kW, con 12 (360) e 16 (480 e 560) cilindri a V.
7.3-4 Caratteristiche tecniche dei motori a gas Guascor, potenza 502÷985 kW
7.3.d Ingombri e peso dei motori a gas Guascor, potenza 502÷985 kW