Гелиотермальная электростанция башенного типа с расплавленной солью, расположенная в пустынной местности, нуждалась в непрерывной, чистой и стабильной подаче сжатого воздуха для двух разных задач: воздуха КИПиА и технологического воздуха большого расхода, а также воздуха среднего давления для продувки и привода специальных клапанов. Стандартные компрессорные модули не покрывали оба конца этого профиля нагрузки. На станции установили два винтовых компрессора с масляной инжекцией по схеме разделения давлений — агрегат DH-185ZW с двумя ступенями и фиксированной скоростью и агрегат DRV-185ZW среднего давления — вместе с адаптированной защитой всасывания, логикой охлаждения и обучением операторов.
Гелиотермальные станции башенного типа с расплавленной солью концентрируют солнечное излучение с помощью поля гелиостатов на центральном приемнике, нагревают нитратную соль для аккумулирования тепла и выработки диспетчеризуемой электроэнергии. Такая схема зависит от сжатого воздуха в нескольких точках. Воздух КИПиА приводит в действие регулирующие и дренажные клапаны на солевом контуре. Технологический воздух управляет этими клапанами, а также охлаждает подшипники солевых насосов. Слежение за гелиостатами уже давно реализуется на принципах пневматического привода, когда импульсы сжатого воздуха перемещают конструкцию концентратора. На практике воздушная система не является второстепенной: падение давления в коллекторе КИПиА может нарушить срабатывание клапанов, а загрязнение вызывает износ прецизионных внутренних деталей арматуры, который трудно связать с качеством воздуха.
Условия площадки дополнительно повышают требования. Запыленность воздуха высокая, суточные перепады температуры большие, станция работает круглый год. Потребление воздуха также чередуется между непрерывной базовой нагрузкой и периодическими событиями среднего давления для продувки и хода исполнительных механизмов.
Один компрессор, рассчитанный на всю подключенную нагрузку, значительную часть суток работал бы неэффективно при частичной загрузке. Система с одним уровнем давления заставила бы всю станцию работать при давлении, которое требуется самому требовательному потребителю. Обычно это неверное решение с точки зрения энергопотребления: потребители низкого давления получали бы воздух при избыточном давлении. Станции нужна была раздельная схема: одна машина для базового воздуха КИПиА и технологического воздуха, вторая — специально для среднего давления, с таким управлением, чтобы агрегаты не конкурировали на одном коллекторе.
DH-185ZW — винтовой компрессор с масляной инжекцией, двухступенчатый, с фиксированной скоростью и питанием от сети без частотного регулирования. Двухступенчатое сжатие распределяет степень повышения давления между двумя роторами, снижает потери от тепла между ступенями и улучшает удельный расход энергии по сравнению с одноступенчатой машиной при том же давлении нагнетания. В данной установке он несет базовую нагрузку: пневматику поля гелиостатов, воздух КИПиА для регулирующих и дренажных клапанов, общестанционный технологический воздух. Работа с фиксированной скоростью подходит для нагрузки, которая долго остается стабильной, а двухступенчатый винтовой блок поддерживает низкий расход кВт·ч на кубометр при непрерывной работе.
DRV-185ZW закрывает сегмент среднего давления. Винтовые компрессоры среднего давления обычно охватывают диапазон 20–40 бар — выше обычного заводского воздуха, но ниже очень высоких давлений, характерных для специальной газовой компрессии. На этой станции агрегат используется для продувки линий расплавленной соли и для специальных пневматических исполнительных механизмов, которым нужен более устойчивый минимальный уровень давления, чем может дать базовый коллектор. Машина удерживает давление в узком диапазоне, поскольку потребители downstream — прецизионная арматура и высокотемпературные трубопроводы — чувствительны как к колебаниям давления, так и к уносу частиц.
Компрессоры сблокированы так, что базовая машина обслуживает стабильную нагрузку КИПиА и технологического воздуха, а машина среднего давления включается для своих выделенных потребителей. Это позволяет избежать типичной проблемы компрессорных с несколькими агрегатами, когда обе машины работают с частичной загрузкой, а давление в коллекторе все равно колеблется. Разделение системы по зонам давления также означает, что базовый коллектор не нужно держать на уставке среднего давления, что снижает энергопотребление на большем объеме воздуха.
Пустынная пыль становится проблемой винтового блока раньше, чем проблемой фильтра. Станция заказала защиту всасывания сверх стандартного панельного фильтра, чтобы пыль, попадающая в машину, была достаточно мелкой и достаточно разбавленной и не вызывала ускоренный износ роторов и подшипников. Логику охлаждения и терморегулирования также настроили под температурный диапазон площадки: компрессору, который должен надежно запускаться на рассвете и работать при послеобеденном перепаде более 30 °C, нужны параметры управления, которых нет в стандартном комплекте для умеренного климата. Ни одно из этих изменений не является экзотическим, но именно такие детали отличают оборудование, которое служит долго, от того, которое на второй год становится нагрузкой для службы эксплуатации.
Станция провела практическое обучение эксплуатационного персонала по обеим машинам. В программу вошли последовательности пуска и останова, ежедневные точки осмотра, интервалы замены фильтроэлементов и масла, распознавание ненормальных режимов работы, действия при авариях и приемы энергоэффективной эксплуатации. Особый акцент сделали на различиях между агрегатами: базовая двухступенчатая машина и машина среднего давления имеют разные диапазоны рабочих режимов и разные критерии обслуживания. Стандартизация этих процедур снижает вероятность того, что событие среднего давления будут обслуживать по логике базовой нагрузки — именно там возникает большинство предотвратимых остановов.
Схема с разделением давлений дает станции базовую подачу воздуха и подачу среднего давления с независимым управлением вместо одной системы завышенной производительности, работающей при самом высоком давлении на площадке. Базовая двухступенчатая машина несет непрерывную нагрузку КИПиА и технологического воздуха с меньшим удельным расходом энергии, чем одноступенчатый агрегат; машина среднего давления покрывает периодическую нагрузку высокого давления, не переводя всю станцию на этот уровень. Модернизация всасывания и охлаждения учитывает два условия площадки — пыль и перепад температуры, — которые чаще всего сокращают срок службы винтового блока. Обучение связывает оборудование с людьми, которые им управляют, поэтому принятая логика управления сохраняется при смене вахт.
Для CSP-станции сжатый воздух составляет небольшую долю капитальных затрат, но непропорционально большую долю нежелательных остановов при неправильном выборе системы. В этом проекте воздушная система рассматривается как два согласованных источника питания, а не как один компромиссный; оборудование и процедуры эксплуатации подобраны под площадку, а не под каталожный лист.
