Koude start van een gasmotor op biogas: besturingssequentie en voorwaarden voor een veilige start

De koude start van een gasmotor die op biogas draait, is een strikt gedefinieerde sequentie waarin de besturing eerst de veiligheidsvoorwaarden controleert, vervolgens de motor voorbereidt (smering, verwarming, spoelen) en pas daarna het gas opent en het mengsel ontsteekt. Na de start neemt de belasting geleidelijk toe naarmate de temperatuur stijgt. De onderstaande regels beschrijven de logica van een typische sequentie; de exacte parameters, volgorde en instellingen zijn afhankelijk van de instructies van de fabrikant en de documentatie van de installatie, en de opstartwerkzaamheden zijn de taak van bevoegd personeel. Dit is geen handleiding voor zelfstandige acties.

Waarom een koude start bijzonder is

Bij lage temperaturen is de olie stroperiger, zijn de spelingen anders dan in bedrijfstoestand en ontbrandt het mengsel slechter. Biogas is bovendien een vochtig gas en bevat verontreinigingen (waterstofsulfide, siloxanen), waardoor op koude oppervlakken water met opgeloste zure verbindingen condenseert. Daarom streeft de besturing naar het zo snel mogelijk bereiken van bedrijfstemperaturen zonder grote belasting, en vóór de start wordt vaak voorverwarmen van koelwater en olie toegepast. De invloed van het gas op de slijtage wordt beschreven in de onderwerpen over waterstofsulfide en over onderhoud van WKK-motoren.

Typische logica van de sequentie

Wat vanuit veiligheidsperspectief wordt gecontroleerd

Dichtheid van het gaspad. Afsluiters zijn meestal dubbel uitgevoerd, met de mogelijkheid om de dichtheid te controleren. Als een afsluiter lekt, kan gas de motor binnenkomen voordat de ontsteking gereed is.

Ventilatie vóór ontsteking. Het doel is het verwijderen van onverbrand gas uit de verbrandingskamer en het uitlaatsysteem. Gas in het uitlaatsysteem is gevaarlijk omdat een eventuele ontsteking het systeem kan beschadigen en een gevaar vormt voor mensen. Daarom bewaakt de besturing de tijd en voorwaarden van het spoelen en beperkt het aantal mislukte pogingen.

Kwaliteit en druk van het gas. De besturing vergelijkt de samenstelling en druk met het toegestane bereik. Een te laag methaangehalte (zie variabiliteit van de biogassamenstelling) veroorzaakt problemen met de ontsteking, en de aanwezigheid van lucht of verontreinigingen beïnvloedt de veiligheid en slijtage.

Ventilatie en detectie in de ruimte. De motorruimte heeft ventilatie en gasdetectoren, en een blokkade daarvan verhindert de start. De explosiegevaarlijke zones en eisen voor apparatuur vloeien voort uit het explosieveiligheidsdocument; zie ATEX in de biogasinstallatie.

Noodsysteem. De noodstopknop, afsluiters aan de gaszijde en beveiligingen tegen oversnelheid zijn veiligheidseisen voor machines (richtlijn 2006/42/EG) en mogen niet worden genegeerd.

Toenemende belasting

Na de ontsteking draait de motor eerst stationair of met een lichte belasting, waarna de besturing het vermogen verhoogt volgens de curve van de fabrikant. De belasting wordt beperkt totdat de temperaturen van water en olie zijn bereikt, omdat het draaien onder volle belasting van een koude motor de slijtage en het risico op kloppende verbranding verhoogt, vooral wanneer het gas een laag methaangetal heeft.

Typische oorzaken van mislukte starts

• Te lage temperatuur van water of olie bij gebrek aan voorverwarmen.
• Gas met te lage druk of te laag methaangehalte.
• Versleten bougies of ontstekingssysteem.
• Gaskleppen die niet openen of sluiten.
• Onjuiste mengselinstelling (als gevolg van verandering in gassamenstelling).
• Hulpvoeding, bijvoorbeeld accu's van de startmotor verzwakt door vorst.

Regels voor exploitatie

1. Bij een mislukte start niet eindeloos herhalen; de oorzaak onderzoeken aan de hand van de logbestanden van de besturing.
2. Beveiligingen, veiligheidsingangen en sensoren niet omzeilen of blokkeren.
3. Na stilstand, onderhoud of vervanging van gascomponenten de opstart uitvoeren volgens de procedure van de fabrikant en door bevoegd personeel.
4. Vóór de winter het voorverwarmen, de accu's, de olie, de verwarming van de ruimte en de werking van de detectie controleren.
5. Een logboek bijhouden van starts en gebeurtenissen, waarmee opkomende problemen kunnen worden opgespoord.

De winterse warmtebalans beïnvloedt de gereedheid van het systeem voor de start (voorverwarmen van de motor maakt gebruik van een ketel of netwerk); zie Warmtebalans van een biogasinstallatie in de winter.

Wat de operator kan observeren zonder in het systeem in te grijpen

De operator verandert geen instellingen van beveiligingen, maar observeert of de sequentie verloopt zoals verwacht: tijd van voorverwarmen, oliedruk vóór het draaien, tijd tot ontsteking, stabiliteit van het toerental na de start en de snelheid van temperatuurstijging. Afwijkingen van het normale verloop (langere voorverwarming, meerdere startpogingen, schommelingen in toerental) zijn informatie voor de service, zelfs als de motor uiteindelijk is gestart. Een goede praktijk is het vergelijken van de gegevens van meerdere winterdagen en het melden van trends voordat een storing de aggregaat uitschakelt.

Waarom de sequentie niet mag worden verkort

De verleiding om de spoel- of voorverwarmingstijd te verkorten ontstaat wanneer de aggregaat snel weer in bedrijf moet worden genomen, bijvoorbeeld na een stroomuitval. Het verkorten van deze fasen verhoogt de slijtage en het risico op onverbrand gas in het uitlaatsysteem, en in het uiterste geval vormt dit een gevaar voor mensen en apparatuur. De oplossing is eerder het handhaven van voorverwarmen, wat de gereedheidstijd verkort zonder inbreuk te maken op de beveiligingen, en hulpvoeding voor de besturing. Alle wijzigingen in de sequentie, instellingen en sensoren worden uitsluitend door bevoegd servicepersoneel in overleg met de fabrikant aangebracht.