« Fizika - 11 klasė »
Elektros energijos gamyba
Elektra atliekama elektros stotyse daugiausia su elektromechaninių indukcinių generatorių pagalba.
Yra du pagrindiniai elektrinių tipai: šiluminė ir hidroelektrinė.
Šios elektrinės skiriasi nuo variklių besisukančių generatorių rotorių.
Dėl šiluminių elektrinių, energijos šaltinis yra kuro: anglis, dujų, aliejaus, mazuto, degių skalūnų.
Elektriniai generatoriaus rotoriai lemia garo ir dujų turbinų ar variklių vidaus deginimas. \\ T.
Šilumos garų turbinų elektrinės - TPP Ekonomiškiausias.
Garo katiloje perduodami daugiau kaip 90% degalų išsiskyrimo energijos.
Turbinoje "Jet Steam" kinetinė energija perduoda "Rothor".
Turbinos velenas yra standžiai prijungtas prie generatoriaus veleno.
Garų turbogeneratoriai yra labai didelės spartos: rotoriaus greitis yra kelis tūkstančius per minutę.
Šiluminių variklių efektyvumas didėja, padidinant pradinę darbo skysčio temperatūrą (garo, dujų).
Todėl garui, patekus į turbiną, yra pritaikytas prie didelių parametrų: temperatūra - beveik iki 550 ° C ir slėgis - iki 25 MPa.
TPP efektyvumo koeficientas pasiekia 40%. Dauguma energijos prarandama kartu su karšto garais.
Šiluminės elektrinės - CHP Leisti didelę panaudoto poros energijos dalį naudoti pramonės įmonėse ir namų ūkių poreikiams.
Kaip rezultatas, CHP efektyvumas pasiekia 60-70%.
Rusijoje, CHP suteikia apie 40% visos elektros energijos ir tiekia šimtus elektros energijos.
Ant hidroelektrinės - HPP Galimas energijos energija naudojami generatorių rotoriams pasukti.
Elektrinių generatorių rotorius lemia hidraulinės turbinos.
Tokios stoties galia priklauso nuo sukurto slėgio užtvankos ir vandens masės, einančio per turbiną kas antrą kartą.
Hidroelektrinės suteikia apie 20% mūsų šalyje pagamintos elektros energijos.
Atominės elektrinės - AE Rusija suteikia apie 10% elektros energijos.
Elektros naudojimas
Pagrindinis elektros energijos vartotojas yra pramonė - 70% pagamintos elektros energijos.
Didelis vartotojas taip pat yra transportas.
Dauguma naudojamų elektros energijos dabar virsta mechanine energija, nes Beveik visi pramonės mechanizmai lemia elektros varikliai.
Elektros energijos perdavimas. \\ T
Elektros negalima išsaugoti svarstyklėse.Jis turėtų būti vartojamas iš karto po gavimo.
Todėl reikia elektros energijos perdavimo ilgiems atstumams poreikis.
Elektros perdavimas yra susijęs su pastebimais nuostoliais, nes elektra. \\ T Šildo maitinimo linijų linijas. Pagal Džulos įstatymą - Lenza, energijos suvartojama ant vielos laidų šildymo nustatoma pagal formulę
kur
R. - atsparumas linijai,
U. - perduodama įtampa,
R. - Dabartinė šaltinio galia.
Labai ilgai linijos ilgis, energijos perdavimas gali būti ekonomiškai nepalanki.
Žymiai sumažinti linijos atsparumą yra beveik labai sunku, todėl būtina sumažinti dabartinės I. stiprumą
Kadangi dabartinio šaltinio Pugalimas yra lygus dabartinės stiprumo I ant įtampos u produkto, tada sumažinti perduodamą maitinimą, turite padidinti perdavimo linijos perdavimo įtampą.
Norėdami tai padaryti, didelėse elektrinėse, sukuriate didėjančius transformatorius.
Transformatorius tuo pačiu metu padidina linijos įtampą, kiek kartų sumažėja srovė.
Kuo ilgiau perdavimo linija, tuo pelningesnis naudoti aukštesnę įtampą. Generatoriai kintamoji srovė Tinkinti įtampas, kurios neviršija 16-20 kV. Didesnė įtampa reikalautų sudėtingų specialių priemonių, skirtų izoliuoti apvijas ir kitas generatorių dalis.
Tai pasiekiama nuleidžiant transformatorius.
Sumažinant įtampą (ir, atitinkamai, dabartinio padidėjimas) atliekamas etapais.
Su labai aukšta įtampa tarp laidų, išleidimas gali prasidėti, todėl energijos nuostoliai.
Leistina amplitudė aC įtampa Tai turėtų būti tokia, kad su tam tikra skerspjūvio ploto energijos praradimo energijos dėl išleidimo buvo nereikšmingas.
Elektros stotys derinamos su aukštos įtampos elektros linijomis, sudarančiomis bendrą elektrinis tinklasprie kurių vartotojai yra prijungti.
Tokia asociacija vadinama galios sistema leidžia platinti energijos suvartojimo apkrovas.
Maitinimo sistema užtikrina nepertraukiamą energijos tiekimą vartotojams.
Dabar mūsų šalyje yra viena energetikos sistema Europos šalies dalis.
Elektros naudojimas
Elektros poreikis nuolat didėja tiek pramonėje, transporto srityje ir kasdieniame gyvenime. Galite patenkinti šį poreikį dviem pagrindiniais būdais.
Pirmasis yra naujų galingų elektrinių statyba: šiluminė, hidraulinė ir atominė.
Tačiau didelės elektrinės statyba reikalauja kelerių metų ir didelių išlaidų.
Be to, šiluminės elektrinės sunaudoja ne atsinaujinančius gamtos išteklius: anglis, naftą ir dujas.
Tuo pačiu metu, jie taiko didelę žalą pusiausvyrai mūsų planetoje.
Pažangios technologijos leidžia jums patenkinti elektros energijos poreikius kitaip.
Antrasis efektyvus elektros energijos naudojimas: modernus fluorescencinės lempos. \\ T, Taupyti apšvietimą.
Didelės viltys taikomos energijos gavimo kontroliuojamomis teronukurinėmis reakcijomis.
Pirmenybė turėtų būti teikiama padidinant elektros energijos naudojimo efektyvumą, o ne jėgainių galios padidėjimas.
Elektros energijos gamyba pasaulyje šiandien vaidina didžiulį vaidmenį. Ji yra lazdelė valstybinė ekonomika bet kuri šalis. Milžiniškos pinigų sumos kasmet investuojamos į elektros energijos gamybą ir naudojimą ir moksliniai tyrimaisusiję su tuo. Į kasdienybė Mes nuolat susiduriame su savo veiksmu, todėl šiuolaikinis asmuo turi turėti pagrindinių procesų savo vystymosi ir vartojimo idėją.
Kaip gauti elektros energiją
Elektros gamyba atliekama iš kitų tipų naudojant specialius įrenginius. Pavyzdžiui, nuo kinetinės. Norėdami tai padaryti, naudojamas generatorius - įrenginys, kuris konvertuoja mechaninį veikimą į elektros energiją.
Kiti esami būdai, kaip gauti, yra, pavyzdžiui, šviesos diapazono spinduliuotės transformacija su fotokelais arba saulės akumuliatoriumi. Arba elektros energijos gamyba chemine reakcija. Arba radioaktyviųjų skilimo ar aušinimo skysčio potencialo panaudojimas.
Jis gamina jį ant elektrinių, kurie yra hidraulinės, atominės, šiluminės, saulėtos, vėjo, geoterminės ir pan. Iš esmės jie visi dirba pagal vieną schemą - dėl pirminio vežėjo energijos, mechaninė (sukimosi energija) susidaro specifinis įrenginys (sukimosi energija), tada perduodama specialiam generatoriui, kur gaminami elektra.
Pagrindinės elektrinės tipai
Elektros energijos gamybai ir platinimui daugumoje šalių atlieka statybos ir eksploatavimo šiluminės elektrinės - šiluminės elektrinės. Jų funkcionavimas reikalauja didelės ekologiško kuro atsargų, gamybos sąlygos, kurios nuo metų iki metų yra sudėtingi, o kaina auga. Naudingos kuro grąžinimo koeficientas TPP nėra per didelis (per 40%), o aplinkai nekenksmingų atliekų skaičius yra didelis.
Visi šie veiksniai sumažina tokio besivystančio metodo perspektyvas.
Labiausiai ekonomiškai elektros energijos gamyba hidroelektrinių (hidroelektrinių). Jų efektyvumas siekia 93%, 1 kW / h kaina yra pigesnė už kitus būdus. Natūralus tokių stočių energijos šaltinis yra praktiškai neišsenkantis, darbuotojų skaičius yra minimalus, juos lengva valdyti. Dėl šios pramonės plėtros mūsų šalis yra pripažinta lyderė.
Deja, vystymosi tempas apsiriboja didelių išlaidų ir ilgalaikio hidroelektrinių, susijusių su jų atokumu nuo didelių miestų ir greitkelių, sezoninių upių režimų ir sudėtingų darbo sąlygų.
Be to, gigantiški rezervuarai pablogina aplinkosaugos situaciją - potvynių vertingų žemių aplink rezervuarus.
Naudojant atominę energiją
Šiandien, gamybos, perdavimo ir naudojimo elektros energijos gamina atominės elektrinės - atominės elektrinės. Jie yra išdėstyti beveik tokiu pačiu principu kaip šiluminė.
Pagrindiniai plius jie yra nedidelis reikalingas kuro kiekis. Veiklos metu praturtinto urano kilogramas atitinka 2,5 tūkst. Tonų anglies. Štai kodėl NPP teoriškai gali būti pastatyti bet kurioje srityje, neatsižvelgiant į netoliese esančių kuro išteklių prieinamumą.
Šiuo metu planetoje urano rezervai yra daug didesni už mineralinį kurą, o atominių elektrinių poveikis yra minimaliai apmokestinamas be problemų.
Didžiulis ir rimtas AE trūkumas yra baisaus nelaimingo atsitikimo su nenuspėjamu pasekmėmis tikimybė, todėl yra labai rimtų saugumo priemonių jų nepertraukiamam darbui. Be to, elektros energijos gamyba NPP reglamentuojama sunkumais - tiek jų paleidimui, tiek visuose sustojimus užtruks kelias savaites. Ir yra praktiškai nėra technologijų disponuoti pavojingų atliekų.
Kas yra elektrinis generatorius
Elektros energijos gamyba ir perdavimas atliekamas dėl elektros generatoriaus. Tai yra įrenginys, skirtas konvertuoti bet kokias energijos rūšis (šiluminė, mechaninė, cheminė) į elektros. Jo veiksmų principas yra pastatytas ant elektromagnetinio indukcijos proceso. EMF yra sukeltas laidininkui, kuris juda magnetiniu lauku, kerta savo galios magnetines linijas. Taigi dirigentas gali būti elektros šaltinis.
Bet kurio generatoriaus pagrindas yra elektromagnetų sistema, sudaranti magnetinį lauką, ir dirigentai, kurie susikerta. Dauguma visų kintervų yra pagrįsti sukimosi naudojimu magnetinis laukas. Jo judanti dalis vadinama statruliu, kilnojamuoju - rotoriumi.
Transformatoriaus sąvoka
Transformatorius yra elektromagnetinis statinis įrenginys, skirtas konvertuoti vieną dabartinę sistemą į kitą (antrinį) su elektromagnetinio indukcijos pagalba.
Pirmuosius 1876 m. Transformatorius pasiūlė P. N. Apple. 1885 m. Vengrijos mokslininkai sukūrė pramoniniai vienfaziai prietaisai. 1889-1811 m Išrado trijų fazių transformatorius.
Paprasčiausias vienfazis transformatorius susideda iš plieno šerdies ir apvijų pora. Jie naudojami elektros energijos platinimui ir perdavimui, nes elektrinių generatoriai jį gamina nuo 6 iki 24 kW įtampos. Perduoda jį naudinga didelėms vertėms (nuo 110 iki 750 kW). Dėl to elektriniai yra įrengiami didėjantys transformatoriai.
Kaip naudoti elektros energiją
Jos liūto dalis yra pramonės įmonių pasiūlai. Gamyba sunaudoja iki 70% šalies pagamintos šalies elektros energijos. Šis skaičius labai skiriasi atskiriems regionams, priklausomai nuo klimato sąlygų ir pramonės plėtros lygio.
Kitos išlaidos yra elektros energijos tiekimas. EIC galios tinklai yra miesto, tarpmies, pramoninių elektrinių transporto priemonių pastotės d.C.. Dėl kintamojo dabartinio transporto, naudojamos apatinės pastotės, kurios taip pat vartoja elektrines.
Kitas elektros energijos suvartojimo sektorius yra bendruomeninis vidaus pasiūlos. Vartotojai čia yra visų gyvenviečių gyvenamųjų rajonų pastatai. Tai yra namai ir butai, administraciniai pastatai, parduotuvės, švietimo, mokslo, kultūros, sveikatos, maitinimo ir kt.
Kaip elektros energijos perdavimas
Elektros energijos gamyba, perdavimas ir naudojimas - trys banginiai pramonėje. Be to, perteikia gautą galią vartotojams yra sunkiausia užduotis.
"Kelionės" tai daugiausia taikant LP-oro linijas galios. Nors kabelinės linijos vis dažniau naudojamos.
Elektros energiją gamina galingi milžiniškų elektrinių agregatai, o jo vartotojai tarnauja palyginti mažus imtuvus, išsklaidytus per plačią teritoriją.
Yra tendencija sutelkti galios dėl to, kad su jų didinant santykines sąnaudas elektrinių statybos, todėl sumažėja kilovatvalandės valandos kaina.
Vieno maitinimo komplekso
Daugybė veiksnių turi įtakos sprendimui įdėti didelę elektrinę. Tai yra turimų išteklių forma ir suma, transportavimo, klimato sąlygų prieinamumas, įtraukimas į vieną elektros energijos sistemą ir tt, dažniausiai elektrinė yra pastatyta nuo didelių energijos suvartojimo židinio. Jo perkėlimo į didelius atstumus efektyvumas turi įtakos sėkmingam didelės teritorijos energijos komplekso veikimui.
Elektros energijos gamyba ir perdavimas turi įvykti minimalus kiekis Nuostoliai pagrindinė priežastis Kuris yra laidų šildymas, t. Y. Didėjantis dirigento vidinės energijos padidėjimas. Siekiant išsaugoti per ilgus atstumus, būtina padidinti įtampą ir sumažinti laidų srovę.
Kas yra LEP.
Matematiniai skaičiavimai rodo, kad laidų nuostoliai ant šildymo yra atvirkščiai proporcinga įtampos aikštei. Štai kodėl elektra per ilgus atstumus perduodami naudojant aukštos įtampos elektros linijas su LEP - aukštos įtampos elektros linijomis. Tarp jų laidų įtampa apskaičiuojama su dešimtimis, o kartais šimtai tūkstančių voltų.
Maitinimo įrenginiai, esantys šalia kito, yra sujungiami į vieną galios sistemą, naudojant LEP. Elektros gamyba Rusijoje ir jo perdavimui atlieka centralizuotas energijos tinklas, kuriame yra daug elektrinių. Vieningas sistemos valdymas garantuoja nuolatinį elektros energijos vartotojams pateikimą.
Šiek tiek istorijos
Kaip buvo suformuotas vieningas elektros tinklas mūsų šalyje? Pabandykime pažvelgti į praeitį.
Iki 1917 m. Elektros gamyba Rusijoje buvo atlikta nepakankama. Šalis atsilieka nuo išsivysčiusių kaimynų, kurie neigiamai paveikė ekonomiką ir gynybos pajėgumus.
Po spalio revoliucijos buvo sukurta Rusijos elektrifikavimo projektas Valstybinė komisija Elektrifikuojant Rusiją (sutrumpinta Goelro), kuriai vadovauja G. M. Krzhizhanovsky. Su juo bendradarbiavo daugiau nei 200 mokslininkų ir inžinierių. Kontrolė buvo atlikta asmeniškai V. I. Lenin.
1920 m. RSFSR "elektrifikavimo planas" buvo pasirengęs 10-15 metų. Jis įtraukė buvusios elektros energijos sistemos atkūrimą ir 30 naujų elektrinių, įrengtų su šiuolaikinėmis turbinomis ir katilais, statyba. Pagrindinė plano idėja yra naudoti milžiniškus buitines hidroenerergoresūras. Buvo prisiimta visų nacionalinių ekonomikos rekonstrukcija ir šaknų rekonstrukcija. Dėmesys buvo skiriamas augimui ir vystymuisi sunkios pramonės šalies.
Garsus planas Goerlo.
Nuo 1947 m. SSRS tapo pirmuoju Europoje ir antrojo pasaulio elektros energijos gamintoju pasaulyje. Tai dėka Goello planas buvo suformuotas kuo greičiau visai vidaus ekonomikai. Gamyba ir vartojimas elektros šalyje pasiekė kokybiškai naują lygį.
Planuojamos įgyvendinimas tapo įmanomas dėl kelių svarbių veiksnių derinio vienu metu: aukštas lygis Moksliniai darbuotojai šalies, konservuoti iš prieš revoliucinius laikus materialinio potencialo Rusijos, politinės ir ekonominės galios centralizacijos, patikėti Rusijos žmonių turtą ir įkūnija paskelbė idėjas.
Planas įrodė sovietinės centralizuotos galios ir vyriausybės sistemos veiksmingumą.
Plano rezultatai
1935 m. Buvo įvykdyta ir viršyta priimta programa. Vietoj planuojamų 30 jėgainių buvo pastatyta 40 jėgainių, galia buvo įvesta beveik tris kartus daugiau nei buvo numatyta pagal planą. 13 Elektriniai centrai, kurių talpa yra 100 tūkst. KW. Bendras Rusijos hidroelektrinės pajėgumas sudarė apie 700 000 kW.
Per šiuos metus buvo pastatyti didžiausi strateginės svarbos objektai, pvz., Pasaulio garsioji Dniepro HE. Pagal suvestines rodiklius vieninga sovietų energetikos sistema viršijo panašias išsivysčiusių šalių sistemas naujos ir senosios šviesos. Europos elektros energijos gamyba šiais metais gerokai atsilieka nuo SSRS rodiklių.
Kaimo plėtra
Jei Rusijos elektros energijos kaimų revoliucija praktiškai neegzistavo (mažos didelių žemės savininkų sumontuotos mažos elektrinės neskaito), tada su Goelo planu įgyvendinant elektros energiją, žemės ūkis gavo naują postūmį vystymuisi. Elektriniai varikliai pasirodė ant malūnų, lentpjūvių, grūdų valymo mašinų, kurios prisidėjo prie pramonės modernizavimo.
Be to, elektros energija yra tvirtai įtraukta į piliečių ir kaimo gyvenimą, tiesiog ištraukiant "tamsią Rusiją" nuo drumstumo.
Elektros energijos gamyba (karta) - Tai yra įvairių tipų energijos transformacijos procesas į elektros objektus, vadinamus elektrinėmis. Šiuo metu egzistuoja šie kartos rūšys:
Šilumos elektros galia. Šiuo atveju elektros energija konvertuojama šiluminė energija Organinių degalų deginimas. Šiluminės energijos pramonei yra šiluminės elektrinės (TPP), kurios yra dvi pagrindinės rūšys:
Kondensacija (Kes.Taip pat naudojamas senas santrumpas gres). Kondensatas nėra kombinuota elektros energijos gamyba;
Šilumos rinkimų (šilumos jėgainė,CHP.). Kombinuotosios elektros ir šiluminės energijos generavimo kontrolė vadinama bendra elektros ir šilumos energijos gamyba;
KES ir CHP turi panašius technologinius procesus. Abiem atvejais yrakatilasKur degalai sudeginami, ir poros, esančios slėgio, turi būti šildomas dėl išleistos šilumos. Be to, šildomas garas patiekiamasgarų turbinakur jos šiluminė energija paverčiama sukimosi energija. Turbino velenas sukasi rotoriuselektrinis generatorius - Taigi, rotacinė energija konvertuojama į elektros energiją, kuri tiekiama į tinklą. Pagrindinis CHP skirtumas nuo COP yra ta, kad katile šildomo garo dalis patenka į šilumos tiekimo poreikius;
Atominė energija. Jie apima atominės elektrinės (Atominė elektrinė). Praktiškai branduolinė energija dažnai laikoma šilumos elektros energijos pramonės kvailiu, nes apskritai elektros energijos gamybos principas AE yra toks pat, kaip ir TPP. Tokiu atveju šilumos energija nėra išleista degimo degimo metu, tačiau dalijant atominius branduoliusbranduolinis reaktorius. Be to, elektros energijos gamybos schema nėra iš esmės skiriasi nuo TPP: "Steam" šildomas reaktoriuje, patenka į garų turbiną ir tt Dėl kai kurių konstruktyvių AE savybių, ji yra nepelninga naudoti kombinuotoje treniruotėje, nors buvo atskirų eksperimentų šia kryptimi;
Hidropower.. Ji apima hidroelektrines (HE). Elektros energijos hidroelektrinėje konvertuojama vandens srauto kinetinė energija. Norėdami tai padaryti, su užtvankų pagal upes dirbtinai sukuria vandens paviršiaus lašą (T. N. viršutinė ir apatinė Beyfig). Vanduo pagal gravitacijos veiksmą yra perpildyta iš viršutinio jautienos iki mažesnio nuo specialių srautų, kurioje yra vandens turbinos, kurių peiliai yra sukimuojami su vandens srautu. Turbina pasuka elektrinio generatoriaus rotorių. Speciali rūšies hidro-kaupimo stočių (GESP) yra specialios rūšies hidrokumuliacinės stotys. Jie negali būti laikomi generuojančiais įrenginiais savo grynoje formoje, nes jie suvartoja beveik tokį patį elektros energijos kiekį, nes tokios stotys yra labai efektyviai susidoroti su tinklo iškrovimu piko metu;
Alternatyvi energija. Ji apima elektros energijos gamybos būdus, turintys daug privalumų, palyginti su "tradiciniais", tačiau dėl įvairių priežasčių negauna pakankamai dauginimo. Pagrindinės alternatyvių energijos rūšių yra:
Vėjo energija - vėjo kinetinės energijos naudojimas elektros energijai gaminti;
Helioenergija - elektros energijos gauti iš saulės spindulių energijos;
Bendri vėjo ir helioenergijos trūkumai yra santykiniai mažos galios generatoriai, turintys dideles išlaidas. Taip pat ir abiem atvejais, kaupiamieji pajėgumai reikalingi nakčiai (Helioenergijai) ir vėjui (vėjo energijos) laikui;
Geotermine energija - Natūralios šilumos naudojimasŽemė Generuoti elektros energiją. Iš esmės geoterminės stotys yra įprastos TPP, ant kurių šilumos šaltinis šildymui šilumui nėra katilas ar branduolinis reaktorius, bet požeminiai natūralios šilumos šaltiniai. Tokių stočių trūkumas yra geografinė jų taikymo riba: geoterminės stotys kainuoja vėdinamai statyti tik tektoninių aktyvumo regionuose, ty kur yra prieinami natūralaus šilumos šaltiniai;
Vandenilio energija - Naudojimas. \\ Tvandenilis Kaipenergijos kuras. \\ T Turi dideles perspektyvas: vandenilis yra labai didelisKpd. Degimas, jo šaltinis praktiškai neribotas, vandenilio deginimas yra visiškai ekologiškas (degimo produktas deguonies atmosferoje yra distiliuotas vanduo). Tačiau visapusiškai patenkinti žmogaus vandenilio energiją šiuo metu nėra pozicijoje dėl didelių gryno vandenilio gamybos sąnaudų ir techninių jos transportavimo problemų dideliais kiekiais;
Taip pat verta paminėti alternatyvūs hidroenergijos rūšys: tidal. ir. \\ Tbanga Energija. Tokiais atvejais natūrali jūrų kinetinė energijabanga ir vėjaibanga atitinkamai. Šių elektros energijos rūšių plitimą trukdo būtinybė suderinti per daug veiksnių, susijusių su elektrinės dizainu: būtina ne tik jūros pakrantė, bet tokia pakrantė, kurioje potvynių (ir jūrinės jūrininkai, Atitinkamai) būtų gana stipri ir pastovūs. Pavyzdžiui, pakrantėJuodoji jūra Jis netinka potvynių elektrinių statybai, nes Juodosios jūros vandens lygio lašai į potvynį ir potvynį yra minimalūs.
ĮVADAS. \\ T
Šis leidimas pateikiamas apskritai. \\ T Dėl elektros ir šilumos energijos gamybos, perdavimo ir vartojimo procesų, abipusio ryšio ir objektyvių šių procesų modelių, apie įvairių tipų elektrines, jų savybes, bendrų darbo sąlygas ir integruotą naudojimą. Atskirame skyriuje yra svarstomi energijos taupymo klausimai.
Elektros ir šiluminė gamyba
Bendrosios nuostatos
Energija yra natūralaus, natūralaus ir dirbtinio, kurį sukūrė asmenų sistemos, skirtos visų rūšių energijos išteklių gavimo, transformavimui, platinimui ir naudojimui. Energijos ištekliai yra visi materialiniai objektai, kuriuose energija yra sutelkta už galimą jo asmens naudojimą.
Tarp įvairių žmonių naudojamų energijos rūšių elektros energija išsiskiria daugeliu reikšmingų privalumų. Tai yra santykinis jo gamybos paprastumas, galimybė perduoti labai ilgus atstumus, transformacijos paprastumas į mechaninę, šiluminę, šviesą ir kitą energiją, todėl elektros energijos pramonė yra svarbiausi žmogaus gyvenimo pramonėje.
Procesai, atsirandantys gaminant, platinant, vartojant elektros energiją, yra neatskiriamai tarpusavyje susiję. Taip pat tarpusavyje susiję ir kartu įrenginiai, perdavimo, platinimo ir transformacijos elektros energijos. Tokios asociacijos vadinamos elektros energijos sistemomis (1.1 pav.) Ir yra neatskiriama energijos sistemos dalis. Pagal Energetikos sistemą jie vadina elektros stočių rinkinį, katilą, elektrinius ir šiluminius tinklus sujungtus ir sujungia nuo nuolatinio gamybos, transformacijos ir elektros energijos ir šilumos gamybos proceso su bendru valdymu .
Integruota elektros energijos sistemos dalis yra elektros energijos tiekimo sistema, kuri yra elektros įrenginių derinys, skirtas vartotojams teikti elektros energiją.
Panašus apibrėžimas gali būti pateiktas pagal šilumos tiekimo sistemą.
Šilumos elektrinės stotys
Gauti energijos iš kuro ir energijos išteklių (TER), deginant juos šiuo metu yra paprasčiausias ir labiausiai prieinamas būdas gaminti energiją. Todėl iki 75% visos šalies elektros energijos gaminamas šiluminėms elektrinėms (TPP). Tai yra įmanoma tiek bendra karta šiluminė ir elektros energija, pavyzdžiui, šiluminių elektrinių (CHP) ir jų atskira gamyba (1.2 pav.).
TPP struktūrinė schema parodyta Fig. 1.3. Darbas įvyksta taip. Kuro tiekimo sistema 1 užtikrina kieto, skysčio arba dujinio kuro srautą į garo katilo degiklį 3. Iš anksto paruošiamas degalas, jis yra atitinkamai paruoštas, pavyzdžiui, anglis yra sutraiškyta į dulkėtą būseną Smulkintuvas 4, džiovinti ir prisotinti su oru, kuris yra pučia ventiliatorius 5 iš oro ir tolygio 6 per šildytuvą 7 taip pat tiekiamas į degiklį. Katilo ugnies dėžutės išleidžiama šiluma naudojama šilumui šildyti šilumokaičiais 8 ir garo susidarymą. Vanduo tiekiamas į siurblį 9 po to, kai yra perduodama speciali vandens valymo sistema. 10. SAUGA DRUM 11 Aukšto slėgio ir temperatūros patenka į garų turbiną 12, kur garo energija paverčiama su turbinos veleno sukimosi mechanine energija ir elektros generatorius 13. Sinchroninis generatorius sukuria kintamą trijų fazių srovę.. Turbinoje dirbama garantija kondensuojama kondensatoriuje 14. Jei norite pagreitinti šį procesą, naudojami šaltas vanduo natūralių arba dirbtinių vandens telkinių yra naudojami arba specialūs aušintuvai - aušinimo bokštai. Kondensato siurbliai vėl tiekiami į garo generatorių (katilą). Toks ciklas vadinamas kondensacija. Elektriniai naudojant šį ciklą (CAC) gamina tik elektros energiją. Tuo CHP, dalis garo iš turbinos uždaryta tam tikru slėgiu kondensatoriui ir naudojamas šilumos vartotojų poreikiams.
Fig. 1.1.
G - elektros energijos generatoriai; T - transformatoriai; P - elektrinės apkrovos;
W - elektros linijos (LEP); AT - autotransformers
1 pav.
a - kombinuota gamyba; B - Atskira gamyba
1 pav.
Kuras ir jo paruošimas. TPP naudoja kietą, skystą arba dujinį organinį kurą. Jo bendroji klasifikacija parodyta 1.1 lentelėje.
1.1 lentelė. Bendra degalų klasifikacija
Kuras, kai jis yra sudegintas, vadinamas "Darbo kuro". Darbo kuro sudėtis (kieta ir skysta) apima: anglies c, vandenilio H, vandenilio h, deguonies o, azoto n, pelenų ir drėgmės W. išreiškiantis degalus Komponentai procentais tikimasi vieno kilogramo masės, gaunamas degalų darbo masės sudėtis.
Sierfas vadinamas šikšnosparniu ir sudaro bendrą sieros kiekį degaluose, likusi nedegia sieros dalis yra mineralinių priemaišų dalis.
Natūralus dujinis kuras yra: metanas, etanas, propanas, butanas, angliavandeniliai, azotas, anglies dioksidas. Paskutiniai du komponentai yra balastas. Dirbtinis dujų kuras turi kompozicijos metano, anglies monoksido, vandenilio, anglies dioksido, vandens garų, azoto, dervų.
Pagrindinė kuro charakteristika yra degimo šiluma, kuri rodo, kiek šilumos kilogramules išleidžiamas degant vieną kilogramą kieto, skysčio arba vienas kubinis metras dujinis kuro. Išskiriama didžiausia ir maža degimo šiluma.
Didžiausias šilumos deginimas degaluose vadinamas šilumos kiekiu, išleistas degalų deginimui, šilumos šilumui, kuris buvo atskirtas vandens garų kondensacijos metu, kuris susidaro deginant.
Mažiausia degimo šiluma skiriasi nuo to, kad jame neatsižvelgiama į šilumą, praleistą ant vandens garų susidarymo, kuris yra degimo produktuose. Kai apskaičiuojamas mažesnis degimo šiluma, nes Vandens garų šiluma yra nenaudingai prarasta su degimo produktais, išvykstančiais į dūmų vamzdį.
Didžiausios ir mažesnės degimo šilumos santykiai degalų valdymui nustato lygtis
Palyginkite įvairių rūšių degalų šilumą, įvesta "sąlyginio kuro" sąvoka (U. T.). Sąlyginis laikomas degalu, mažesnė degimo šiluma, kurios darbo masėje yra 293 kJ / kg kietam ir skystam kurui arba 29,300 kJ / m3 dujiniam kurui. Pagal tai, kiekvienas kuras turi savo šiluminę ekvivalentą šio \u003d QN / 29300.
Natūralaus kuro vartojimo vertimas į sąlygą atlieka lygtis
Vusl \u003d fl? W.
trumpas aprašymas atskiros rūšys Kuras parodytas 1.2 lentelėje.
1.2 lentelė. Kuro charakteristika
Taip pat reikėtų pažymėti mažą degimo šilumą KJ / kg mazuto - 38000 ... 39000, gamtinių dujų - 34 000 ... 36000, praeinančios dujos - 50000 ... 60000. Be to, šis kuras praktiškai neturi drėgmės ir mineralinių priemaišų.
Prieš maitindami kurą krosnyje, gamina jo paruošimą. Ypač sudėtinga kieto kuro paruošimo sistema, kuri nuosekliai naudoja valymą nuo mechaninių priemaišų ir svetimkūnių, smulkinimo, džiovinimo, dulkių paruošimo, maišymo su oru.
Skystų ir ypač dujinių degalų paruošimo sistema yra daug lengviau. Be šio kuro yra ekologiška, ji praktiškai neturi pelenų.
Transportavimo paprastumas, lengva automatizuoti degimo procesus, didelė šilumos deginimas sukelia naudojimo galimybes gamtinių dujų energetikos sektoriuje. Tačiau šios žaliavos atsargos yra ribotos.
Vandens valymas. Vanduo, yra šiluminis vežėjas TPP, nuolat cirkuliuoja palei uždarytą kontūrą. Tuo pačiu metu, vandens valymas tiekiamas į katilą yra ypač svarbus. Kondensatas nuo garo turbinos (1 pav.) Patenka į cheminių priemaišų cheminių priemaišų valymo sistemą (chemmizavimas - HVO) ir laisvas dujas (nerealizavimas). Technologiniame cikle vandens dangtelio kondensatas yra neišvengiami nuostoliai. Todėl nuo išorinio šaltinio 15 (tvenkinys, upė) per vandenį 16 yra pagamintas iš vandens trakto. Vanduo, įeinantis į katilą yra pašildytas į ekonomizatoriaus (šilumokaičio) iš 17 esamų degimo produktų.
Garo katilas. Katilas yra garo generatorius ant TPP. Pagrindiniai dizainai pateikiami Fig.1.4.
Būgno katilas turi 1 plieninį būgną 1, kurio viršuje vyksta garai. Maistinių medžiagų vanduo šildomas ekonomiškumu 2, esančiuose išeinančių dujų spektrą ir patenka į būgną. Collector 4 uždaro katilo garų vandens ciklą. Į krosnies kameroje 5 deginimas kuro 1500 ... 20000 temperatūroje užtikrina verdančio vandens. Pagal plieno kėlimo vamzdžius 6, kurių skersmuo yra 30 ... 90 mm ir dengia šilumos kameros, vandens ir garų paviršių, įveskite būgną. Poros iš būgno per vamzdinį super kastuvą 7 patiekiami turbinoje. Steamerą galima atlikti dviem etapais ir suprojektuoti papildomam šildymo ir džiovinimo garai. Sistema sumažino vamzdžius 8, kuria vanduo iš būgno apačios patenka į kolektorių.
Drum tipo katilas suteikia natūralią vandens ir garų mišinio cirkuliaciją dėl skirtingo tankio.
Tokia sistema leidžia jums gauti pretric parametrus garais (kritinė būsena vadinama valstybės tašką, kuriame dingsta skysčio ir garo savybių skirtumas: slėgis yra iki 22,5 MPa, ir beveik ne daugiau nei 20 MPa; Temperatūra iki 374 ° C (be viršuarų). Su didesniu slėgiu, natūralaus vandens cirkuliacija ir garai yra sutrikdyta. Priverstinis cirkuliacija dar nerado naudojimo galingi būgnų katiluose dėl sudėtingumo. Todėl šio tipo katilai naudojami maitinimo blokuose, kurių talpa yra iki 500 MW su garų išėjimą iki 1600 tonų per valandą.
Tiesioginio srauto tipo katiloje specialūs siurbliai atlieka priverstinį vandens ir garo cirkuliaciją. Maistinių medžiagų vanduo su siurbliu 9 per Economizer 2 tiekiamas garintuvo vamzdžiams 10, kur virsta Steam. Per garo garą 7 poros patenka į turbiną. Būgno ir priverstinio vandens cirkuliacijos ir garų trūkumas leidžia mums gauti superkritinių garų parametrus: slėgis iki 30 MPa ir temperatūra iki 590 ° C. Tai atitinka maitinimo blokus, kurių talpa yra iki 1200 MW ir garų talpa iki 4000 t / h.
Katilai, skirti tik šilumos tiekimui ir įrengtoms vietos ar rajono katilinėse, atliekami tų pačių principų, kurie aptariami pirmiau. Tačiau aušinimo skysčio parametrai, nustatomi pagal šilumos vartotojų reikalavimus, labai skiriasi nuo anksčiau aptartų (kai kurie specifikacijos Tokie katilai parodyta 1.3 lentelėje).
1.3 lentelė. Šildymo sistemų katilų techniniai duomenys
Pavyzdžiui, prie pastatų pridedami katilai leidžia naudoti katilai su poros slėgiu iki 0,17 MPa ir vandens temperatūros iki 1150, ir maksimali galia Integruotos katilinės neturi viršyti 3,5 MW, kai dirbate su skystu ir dujiniu kuru arba I, 7 MW, kai dirbate su kietu kuru. Šildymo sistemų katilai skiriasi nuo šilumos nešiklio tipo (vandens, garų), atsižvelgiant į našumą ir šiluminę galią pagal dizainą (ketaus ir plieno, kasybos ir palapinės ir kt.).
Steam gamybos ar paruošimo sistemos efektyvumas karštas vanduo Daugiausia lemia naudingų veiksmų koeficientas (efektyvumas) katilo.
Bendru atveju garo katilo ir degalų sąnaudų efektyvumas nustatomas pagal išraiškas:
Kg / s, (1.1)
kur HK yra garo katilo efektyvumas,%; Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 - šilumos praradimas, atitinkamai su išmetamomis dujomis, cheminiais nepalyginamais, mechanine Unjited, ant išorinio aušinimo, su šlaku,%; B - pilno kuro sąnaudos, kg / s; QC - šiluma, suvokiama darbo terpėje garo katile, KJ / M; - Įsikūręs šiluma, patekusi į degalus į krosnį, KJ / kg.
1 pav.
a - būgno tipas; B - tiesioginio srauto tipas
1 - būgnas; 2 - ekonomika; 3 - išeinančių dujų spektras; 4 - kolektorius; 5 - šilumos kamera; 6 - Kėlimo vamzdžiai; 7 - SuperHater; 8 - kriauklės vamzdžiai; 9 - Siurblys; 10 - Garintuvo vamzdžiai
Jei išeinančių dujų šiluma nenaudojama, tada
ir su atvira degalų džiovinimo sistema, gaunant dujas
kur NUH, NOTB, - entalpija, išeinančios dujos, dujos, esančios džiovinimo ir šalto oro pasirinkimo vietoje, KJ / kg; R yra džiovinimo dujų dalis; "YX" - perteklius išeinančiose dujose.
Dujų entalpija t t yra skaitmeniniu lygus šilumos kiekiui, kuris yra prijungtas prie dujų į šildymo jį nuo nulio laipsnių Kelvin į temperatūrą t ne pastoviu slėgiu.
Su atvira džiovinimo sistema, visi degalų duomenys susiję su džiovintu kuru.
Šiuo atveju žaliavinio kuro suvartojimas keičiant drėgmę nuo WD į WSUS
kur VSH yra džiovintų degalų programinės įrangos suvartojimas (1.1), kg / s; WSUSH, WP yra džiovinto ir nesvarbus kuro drėgmė,%.
Kai drėgnai pasikeičia, mažiausia degimo šiluma nuo:
KJ / kg (1.4)
Mažiausia degimo šiluma atitinka kuro išleistą šilumos kiekį visiškam degimui neatsižvelgiant į šilumą, praleistą ant vandens garų susidarymo, kuris yra degimo produktuose.
Visas vienkartinis šilumos patekimas į degalus
KJ / kg, (1.5)
kur yra mažiausias kuro deginimas, KJ / kg; - Papildoma šiluma, prisidedama prie katilo, šildomo lauke, garo sprogimo ir tt, KJ / kg.
Už orientacinius skaičiavimus.
Šiluma, suvokiama darbo terpėje garo katile
KJ / C, (1.6)
kur DP yra katilo veikimo talpa, kg / s; HE, ŽPV - perkaitinto garo ir tiekimo vandens, KJ / kg; QPK yra papildomai suvokiama šiluma, esant katilui, vandens pūtimui ir kt., KJ / s.
Apytiksliais skaičiavimais? QPK \u003d 0,2 ... 0,3 dp (HE - ŽPV).
kur? Nesukuria pelenų su degimo produktais; NSHL - Entalpy Slag, KJ / kg; Ar - darbo pelenų kiekis kuro,%.
Vertės Q3, Q4, Q5, WP, AR pateikiami specialioje literatūroje, taip pat pamokos..
Su tvirtu šlako priėmimu galite jį priimti? Wow \u003d 1,2 ... 1.25; ? JT \u003d 0,95; NSL \u003d 560 kJ / kg.
Be to, oro temperatūroje prieš katilą, 300C \u003d 223 kJ / kg, ir išeinančių dujų temperatūroje, 1200s Nuch \u003d 1256 KJ / kg.
Skaičiavimo pavyzdys. Nustatykite garo katilo efektyvumą ir degalų sąnaudas šiomis sąlygomis: DP \u003d 186 kg / s; Kuro - džiovinti Berezovsky anglis su WSUSH \u003d 13%; atvira džiovinimo sistema, r \u003d 0,34; Džiovinimo dujos neturi B \u003d 4000kj / kg; Perkėlimo garo ir maistingas vanduo, atitinkamai HPP \u003d 3449 KJ / kg, ŽPV \u003d 1086,5 kJ / kg.
Sprendimas. Anksčiau (1.4) nustatomas mažesnis džiovinto degalų deginimas.
Čia, WR \u003d 33% ir \u003d 16200 kJ / kg, kurią priima programine įranga.
Atsižvelgiant į (1.5)
rasime programinę įrangą (1.2)
Remiantis: Q3 \u003d 1%, Q4 \u003d 0,2%, Q5 \u003d 0,26% ir atsižvelgiant į (1.7)
Apskaičiuoti kuro sąnaudas programinės įrangos (1.6)
Vairavimo kuro suvartojimas (1.1)
Žaliavinio kuro suvartojimas WP \u003d 33% programinės įrangos (1.3) yra
Garų turbina. Tai šiluminis variklis, kuriame garo energija virsta mechaninei rotoriaus (veleno) sukimosi energijai ir prie jo pritvirtintų darbinių peilių. Supaprastinta schema garo turbinų įtaiso yra parodyta 1 pav. Ant turbinos veleno 1 ratai yra pritvirtinti su darbiniais peiliais. 3. Šiuose kastuvuose nuo purkštuko 4, garui iš garo dujotiekio katilo. 5. Garo energija sukelia turbinos sukimąsi, ir Veleno sukimasis perduodamas per sinchroninio generatoriaus veleno sankabą. Panaudotas garas per kamerą 8 siunčiamas į kondensatorių.
Garų turbinos dizaino yra suskirstyti į aktyvų ir reaktyvų. Aktyviame turbinoje (1,5b pav.) V2 V2 tūris prie įėjimo į darbinius peilius yra lygus V3 poros tūrai, kai palieka peilius. Garo tūris nuo V1 iki V2 atsiranda tik antgalių. Taip pat keičia slėgį nuo P1 iki P2 ir garo greitis nuo C1 iki C2. Šiuo atveju garo slėgis į įleidimo P2 ir P3 išėjimo iš peilių lieka nepakitusios, o garo greitis sumažėja nuo C2 į C3 dėl kinetinių energijos perdavimo su turbinų peilių pora perdavimo:
GP? (C2-C3) 2/2 GT? ST2 / 2,
kur GP, GT - garo ir turbinos sparno masė; C2, C3, ST - garų greitis į įleidimo angą ir lizdą iš ašmenų ir darbarano judėjimo greičio.
Reaktyviosios turbinos peilių dizainas yra toks (1.5g pav.) Šis garas plečia ne tik purkštukus nuo V1 iki V2, bet ir tarp sparnuotės peilių nuo V2 iki V3. Jis keičia garo slėgį nuo P2 iki P3 ir garo greitis nuo C2 iki C3. Nuo V2.
kur f yra ašmenų plotas, m2; (P2 - P3) - slėgio skirtumas prie įėjimo ir išėjimo iš peilių, PA; DS - peilis, m.
Tuo pačiu metu darbas, naudojamas pasukti turbinos darbaratį. Taigi, reaktyvinių jėgų, be centrifuginių jėgų, atsirandančių dėl garo judėjimo greičio, reaktyviosios jėgos, atsiradusios dėl garo plėtros, yra taikomos peiliams.
Šiuolaikinės turbinos atliekamos ir aktyvūs ir reaktyvūs. Galingi vienetai, poros parametrai prie įvesties artėja prie 30 MPa ir 6000С vertes. Tokiu atveju garų galiojimas iš purkštuko atsiranda greičiu, viršijančiu garso greitį. Tai lemia didelio sukimosi greičio poreikį. Yra didžiuliai išcentrinių jėgų, veikiančių ant besisukančių dalių turbinos.
Beveik rotoriaus sukimosi greitis dėl struktūrinių savybių, tiek pati turbinos, tiek sinchroninio generatoriaus, yra 3000 1 / min. Šiuo atveju linijinis greitis ant turbinos rato su vieno metro skersmeniu yra 157 m / s. Esant tokioms sąlygoms dalelės linkęs išeiti nuo rato paviršiaus, kurio jėga yra 2500 kartų didesnė už jų svorį. Inercinės apkrovos sumažina greičio ir slėgio etapų naudojimą. Kiekviename etape nėra suteikta visa garo energija, bet tik jos dalis. Tai suteikia optimalią heatpad ant žingsnių, kuris yra 40 ... 80 kJ / kg apskrito greitis 140 ... 210 m / s. Bendras karščio vairuotojas, operacijos šiuolaikinėmis turbinomis yra 1400 ... 1600 kJ / kg.
Remiantis konstruktyviais argumentais, 5 ... 12 žingsnių yra sugrupuoti vienu atveju, kuris vadinamas cilindru. Šiuolaikinė galinga turbina gali turėti aukšto slėgio cilindrą (CVD) su garų slėgiu 15 ... 30 MPa, vidutinis slėgio (CSD) cilindras su 8 ... 10 MPa ir cilindro slėgiu Žemas spaudimas (CND) su 3 ... 4 MPa slėgiu. Turbinos, kurių talpa iki 50 MW paprastai atliekami viename cilindre.
Turbinoje praleistas garai patenka į aušinimo ir kondensacijos kondensatorių. Aušinimo vanduo su 10 ... 15 ° C temperatūroje, kuri prisideda prie intensyvaus garo kondensacijos iki kondensatoriaus vamzdinio šilumiko. Tuo pačiu tikslu slėgis kondensatoriuje palaikomas per 3 ... 4 kPa. Atvėsintas kondensatas vėl patiekiamas katile (1,5 pav.), Ir aušinimo vanduo, šildomas iki 20 ... 25 ° C temperatūroje pašalinamas iš kondensatoriaus. Jei vandens aušinimui yra uždarytas nuo rezervuaro ir tada neatšaukiamai atstatykite, sistema vadinama atvira tiesioginio srauto. Uždarose aušinimo sistemose vanduo šildomas kondensatoriuje tiekiamas siurblinių siurbliai - kūgio formos bokštai. Nuo aušinimo bokšto viršaus nuo 40 ... 80 m vandens teka žemyn, aušinant iki reikiamos temperatūros. Tada vanduo vėl patenka į kondensatorių.
Abi aušinimo sistemos turi savo privalumus ir trūkumus ir suranda naudojimą elektrinėse.
1,5 pav. Garų turbinos įtaisas:
a - turbinų darbaratis; B - trijų pakopų aktyvių turbinos schema; B - garo darbas aktyviu turbinos lygiu; G yra garo darbas turbinos reaktyviu lygiu.
1 - turbinų velenas; 2 - diskai; 3 - darbo peiliai; 4 - purkštukai; 5 - Garų vamzdis; 6 - Sukabinimas; 7 - sinchroninio generatoriaus velenas; 8 - Fotoaparato pora.
Turbinos, kuriose visos poros, fileted jose po to, kai atliko darbą patenka į kondensatorių, vadinami kondensacija ir naudojamos mechaninei energijai gauti tik su tolesniu transformavimu į elektros energiją. Toks ciklas vadinamas kondensacija, naudojama "Gres" ir "COP". Kondensato turbinos - K300-240 pavyzdys, kurio talpa yra 300 MW su pradiniais garų parametrais 23,5 MPa ir 600 ° C temperatūroje.
Šiluminėse turbinose dalis poros yra pasirinkta kondensatoriui ir yra naudojamas išgydyti vandenį, kuris tada siunčiamas į šilumos tiekimo sistemą gyvenamųjų, administracinių, gamybos pastatai. Ciklas vadinamas šiluma ir naudojamas CHP ir gres. Pavyzdžiui, T100-130 / 565 turbina, kurių talpa yra 100 MW į pradinius 13 MPa ir 5650C poros parametrus, turi keletą reguliuojamų garų pasirinkimų.
Pramoniniai ir šiluminės turbinos turi kondensatorių ir keletą garų reguliuojamų šilumos ir pramonės poreikių pasirinkimų. Jie naudojami ant CHP ir gres. Pavyzdžiui, 50 MW turbiną su 50 MW talpa į pradinius parametrus pora 13 MPa ir 5650C suteikia pramoninį parinktį garais 0,7 MPa slėgio.
Turbinos su gnybtų darbu be kondensatoriaus, ir visos panaudotos poros yra su šilumos ir pramonės vartotojais. Ciklas vadinamas ugniai atspariu, o turbinos yra naudojamos ant CHP ir gres. Pavyzdžiui, R50-130 / 5 turbina su 50 MW talpos iki pradinio slėgio garų 13 MPa ir galutinio slėgio (galinio slėgio) 0,5 MPa su keliais garo pasirinkimą.
Šilumos ciklo naudojimas leidžia pasiekti efektyvumo efektyvumą iki 70%, atsižvelgiant į šilumos atostogas vartotojams. Kondensacijos cikle efektyvumas yra 25 ... 40%, priklausomai nuo pradinių garų parametrų ir suvestinių suvestinių galia. Todėl policininkas dedamas į degalų gamybos vietas, kurios sumažina transporto išlaidas, o CHP požiūris į šilumos vartotojus.
Sinchroniniai generatoriai. Šios mašinos dizainas ir charakteristikos transformuojančios mechaninę energiją į elektros energiją išsamiai laikomos specialiomis disciplinomis. Todėl apribojame save su bendra informacija.
Pagrindiniai sinchroninio generatoriaus konstrukcijos elementai (1,6 pav.): Rotoriaus 1, rotoriaus apvija 2, statorius 3, statoriaus apvija 4, kėbulas 5, priežastinis agentas 6 - DC šaltinis.
Didelės spartos mašinos - turbogeneratoriai (N \u003d 3000 1 / min) atliekamas iš elektros plieno lakšto, esančio ant veleno, esančio ant veleno, lakšto 7. Lėklavimas - hidrogeneratoriai (N? 1500 1 / min) turėti žodinį rotorių (parodyta punktyrinėje linijoje). Rotoriaus paviršiaus grioveliuose yra vario izoliacija, prijungta naudojant stumdomus kontaktus 8 (šepečiai) patogenui. Statatorius yra pilnas elektros plieno cilindras, vidinio paviršiaus, kurio trijų fazių apvijų yra grioveliuose - A, B, C. Važiavimas atliekamas vario izoliuotas viela, vienodi vieni kitiems ir turi ašinį simetriją, užima 120 ° sektorius. Fazės apvijų pradžia A, B, su izoliatoriais yra gaunami išoriniai, o apvijų galai X, Y, Z yra prijungti prie viso N - neutralaus taško.
Generatoriaus veikimas yra toks. Judinimo srovė IB sukuria magnetinį srautą f, kertant statoriaus apvyniojimą. Generatoriaus veleną lemia turbina. Tai užtikrina vienodą rotoriaus magnetinio lauko sukimąsi kampiniu dažniu? \u003d 2? F, kur f yra kintamosios srovės dažnumas, 1 / s - Hz. Norint gauti kintamąjį dabartinį 50 Hz dažnį su porų magnetinių polių p, rotoriaus sukimosi dažnis yra reikalingas n \u003d 60? F / P.
P \u003d 1, kuris atitinka išradimo rotorių, n \u003d 3000 1 / min. Sukamasis magnetinis laukas, kertantis statoriaus apvyniojimą elektromotive galia (EMF). Pagal elektromagnetinės indukcinės EDC vertės įstatymą
kur w yra posūkių skaičius.
EMF į statoriaus apvijos yra sinchroniškai sinchroniškai su magnetinio lauko kaita, kaip rotorius sukasi.
1,6 pav.
a - generatoriaus dizainas; B - apvijos ryšio schema;
eMF prie generatoriaus apvijų išėjimų
1 - rotorius; 2 - rotoriaus apvija; 3 - statorius; 4 - statoriaus apvija; 5 atvejis; 6 - priežastinis agentas; 7 - rotoriaus velenas (ašis); 8 - Kontaktiniai žiedai
Su vienoda sukimosi rotoriaus ir ašinio simetrijos statoriaus apvijų, momentinės vertės fazės EDC yra lygūs:
kur valgyti - ammplitudės vertė Emf.
Jei elektros krūvis z išorinėje grandinėje yra prijungtas prie generatoriaus statoriaus apvijų išėjimų
kur yra įtampa apvijų išėjimų, kai dabartinis I ir statoriaus ZVN likvidavimo pasipriešinimas teka į juos.
Praktiškai patogiau naudoti ne momentines, bet galiojančias vertybes elektriniai kiekiai. \\ T. Būtini santykiai yra žinomi nuo fizikos ir teorinių pagrindų elektros inžinerijos žinoma.
Generatoriaus operacija daugiausia priklauso nuo sužadinimo ir aušinimo režimo. Įvairūs sužadinimo sistemos (nepriklausoma ir savaiminiam sužadinimui, elektriniams ir tiristoriui ir kt.) Leiskite pakeisti IB vertę ir, atitinkamai F ir EMF magnetinį srautą statoriaus apvijose. Tai leidžia reguliuoti įtampą generatoriaus išėjimuose tam tikromis ribomis (paprastai ± 5%).
Turbogeneratoriui suteiktos aktyvios galios vertė lemia turbinos veleno maitinimą ir reguliuoja turbinos garą.
Generatoriaus veikimo procese jis šildo, visų pirma dėl šilumos išleidimo apvijos, supaprastintos srovės. Todėl būtinas aušinimo sistemos efektyvumas.
Maži galios generatoriai (1 ... 30 MW) turi vidinių paviršių oro aušinimą išilgai srauto (atviros) arba regeneracinės (uždaros) grandinės. Vidutinio energijos generatorių (25 ... 100 MW) paviršiaus vandenilio aušinimas ant uždaros schemos yra naudojama, o tai yra efektyvesnė, tačiau reikia naudoti specialias saugumo priemones. Galingi generatoriai (daugiau nei 100 MW) yra priverstinis vandenilis, vanduo arba alyvos aušinimas, kuriame aušintuvas yra pumpuojamas slėgio viduje statoriaus, rotoriaus, apvijų specialiomis ertmėmis (kanalais).
Pagrindinės generatorių techninės charakteristikos: vardinė įtampa prie generatoriaus statoriaus apvijos, URA: 6.3-10.5-21 kV (geriausios vertės atitinka galingesnius generatorius); Nominali aktyvi galia, RNO, MW; Nominalus galios veiksnys; Nominalus efektyvumas, sudarantis 90 ... 99%.
Šie parametrai yra tarpusavyje susiję:
Savo elektrines. Ne visos TPP pagamintos elektros ir šiluminės energijos skiriamos vartotojams. Dalis lieka stotyje ir yra naudojama jos darbui užtikrinti. Pagrindiniai šios energijos vartotojai yra: kuro transporto ir paruošimo sistema; Vandens tiekimo siurbliai, oras; Vandens valymo sistema, oras, išeinančios dujos ir kt.; Šildymas, apšvietimas, namų ūkio ir pramoninių patalpų vėdinimas, taip pat daug kitų vartotojų.
Daugelis jų pačių poreikių elementų priklauso pirmojoje kategorijoje elektros energijos tiekimo patikimumu. Todėl jie yra susiję, bent du nepriklausomi energijos šaltiniai, pavyzdžiui, į šaltinius savo stotyje ir į elektros energiją.
Skirstykla. Generatorių generuojami elektros energija yra surinkta ant paskirstymo įrenginio (RU) ir tada paskirstytas tarp vartotojų. Norėdami tai padaryti, surasti generatorių generatorių apvijų specialiais perjungimo įtaisais (jungikliai, atjungikliai ir kt.) Su standžiais arba lanksčiais laidais (padangos) yra pritvirtintos prie kolektyvinės dėžės. Kiekvienas ryšys su GĮ atliekamas naudojant specialią ląstelę, kurioje yra būtinas įrangos rinkinys. Nuo elektros perdavimo, paskirstymo ir kartos ir jo vartojimas vyksta su skirtingomis įtampa, yra keletas RU ant stoties. Apie įvertinti generatorių įtampa, pavyzdžiui, 10,5 kV, generatoriaus įtampa atliekama. Jis paprastai yra stoties pastate ir dizainas yra uždarytas (CRA). Į šią GĮ prijungė vartotojus. Norėdami perduoti elektros energiją per elektros linijas (LEP) ilgais atstumais ir jungtimis su kitomis stotimmis ir sistema, būtina naudoti 35 ... 330 kV įtampą. Tokia nuoroda atliekama naudojant individualų ru, paprastai atvirą vykdymą (gerai), kur esate įdiegti. Norėdami prijungti savo poreikius - Rusn. Su padangomis, Rusijos elektros tiesiogiai ir per mažinančius transformatorius perduodami vartotojams elektrinėje.
Panašūs principai naudojami šiluminės energijos platinant CHP. Specialūs kolekcininkai, garų vamzdynai, siurbliai suteikia šilumos tiekimą pramoniniams ir komunaliniams vartotojams, taip pat jų pačių poreikių sistemoje.
Sunku pervertinti elektros energijos vertę. Atvirkščiai, mes nesąmoningai jį nuvertiname. Galų gale, beveik visa JAV aplinka veikia iš elektros tinklo. Apie elementarią apšvietimą ir nekalbėti. Tačiau elektros energijos gamyba praktiškai nėra suinteresuota. Kur jis kilęs ir kaip konservuoti (ir apskritai, ar galima išsaugoti) elektros energiją? Kiek kainuoja elektros energijos gamyba? Ir kaip saugus ekologijai?
Ekonominė svarba
Iš mokyklos suoliuko mes žinome, kad elektros energijos įranga yra vienas iš pagrindinių veiksnių, gaunant didelį našumą. Elektros energijos pramonė - visos žmogaus veiklos strypas. Nėra vienos pramonės, kuri tai padarytų be jo.
Šios pramonės plėtra liudija į aukštą valstybės konkurencingumą, apibūdina prekių ir paslaugų gamybos augimo tempą ir beveik visada teikia ekonomikos problemų sektorius. Elektros energijos gamybos sąnaudos dažnai sprendžiamos iš didelių pradinių investicijų, kurios mokės daugelį metų. Nepaisant visų savo išteklių, Rusija nėra išimtis. Galų gale, didelė ekonomikos dalis yra būtent energiją vartojančios pramonės šakos.
Statistika mums pasakoja, kad 2014 m. Rusijos elektros energijos gamyba dar nepasiekė Sovietų 1990 lygio. Palyginti su Kinija ir Jungtinių Valstijų Rusijos Federacija gamina - atitinkamai - 5 ir 4 kartus mažiau elektros energijos. Kodėl tai vyksta? Specialistai teigia, kad tai akivaizdu: didžiausios ne gamybos sąnaudos.
Kas sunaudoja elektros energiją
Žinoma, atsakymas yra akivaizdus: kiekvienas žmogus. Bet dabar mes esame suinteresuoti pramoninėmis svarstyklėmis, todėl tie sektoriai, kurie yra pirmiausia reikalinga elektros energija. Pagrindinė dalis patenka į pramonę - apie 36%; Kuro ir energetikos kompleksas (18%) ir gyvenamojo sektoriaus (šiek tiek daugiau nei 15%). Likę 31% pagamintos elektros energijos patenka į ne produktyvią pramonę, geležinkelių transportą ir nuostolius tinkluose.
Reikėtų nepamiršti, kad, priklausomai nuo regiono, vartojimo struktūra labai skiriasi. Taigi, Sibiroje tikrai daugiau nei 60% elektros energijos naudoja pramonės ir kuro bei energijos komplekso. Tačiau Europos šalies dalyje, kurioje yra didesnis gyvenviečių skaičius, galingiausias vartotojas yra gyvenamasis sektorius.
Elektrinės - pramonės pagrindas
Elektros gamyba Rusijoje teikia beveik 600 elektrinių. Kiekviena galia viršija 5 MW. Bendras visų jėgainių pajėgumas yra 218 GW. Kaip gauti elektros energiją? Rusijoje naudojamos elektrinės tipai:
- terminis (jų bendras gamybos apimtis yra apie 68,5%);
- hidraulinė (20,3%);
- atominės (beveik 11%);
- alternatyva (0,2%).
Kai kalbama apie alternatyvius elektros energijos šaltinius, nomanic nuotraukos su vėjo malūnais ateina į galvą ir saulėtos baterijos. Nepaisant to, tam tikromis sąlygomis ir vietoves yra palankiausi elektros energijos gamybos rūšys.
Šilumos jėgainės
Istoriškai šiluminės elektrinės (TPP) užima pagrindinę gamybos proceso vietą. Rusijoje, teikiant elektros energijos gamybos TPP klasifikuojami pagal tokius ženklus:
- energijos šaltinis - organinis kuras, geoterminė arba saulės energija;
- pagaminto energijos rūšis yra šiluma, kondensacija.
Kitas svarbus rodiklis yra dalyvavimo laipsnis, apimantis elektrofrekcijos tvarkaraštį. Čia yra pagrindiniai TPP su minimaliu 5000 valandų per metus; Pusiau (jie taip pat vadinami manevrinmi) - 3000-4000 valandų per metus; Viršūnės (naudojamos tik maksimaliomis apkrovos valandomis) - 1500-2000 valandų per metus.
Energijos gamybos technologija iš kuro
Žinoma, daugiausia gamybos, perdavimo ir naudojimo elektros energijos vartotojai atsiranda dėl TPP organinio kuro. Jie išsiskiria pagal gamybos technologiją:
- garų turbina;
- dyzelinas;
- dujų turbina;
- partizy.
Garo turbinų įrenginiai yra labiausiai paplitę. Jie dirba su visais degalais, įskaitant ne tik anglis ir dujas, bet ir kuro, durpių, skalūnų, malkų ir medienos atliekų, taip pat perdirbimo produktus.
Ekologiškas kuras
Didžiausią elektros energijos gamybą sudaro SURGUT GRES-2, kuris yra galingiausias ne tik Rusijos Federacijos teritorijoje, bet ir visame Eurazijos žemyne. Darbas su gamtinėmis dujomis, ji turi iki 5 600 MW elektros energijos. Ir Reftinskaya gres yra 3800 MW nuo anglies didžiausių pajėgumų. Daugiau nei 3000 MW taip pat gali suteikti "Kostroma" ir "Surgut Gres-1". Pažymėtina, kad "Gres" santrumpa nepasikeitė nuo Sovietų Sąjungos laikų. Jis iššifruoja kaip valstybės rajono elektrinę.
Pramonės reformos metu elektros energijos gamybai ir platinimui TPP turėtų lydėti techninė esamų stočių įranga, jų rekonstrukcija. Taip pat tarp prioritetinių užduočių yra naujų energijos gamybos pajėgumų statyba.
Elektra iš atsinaujinančių išteklių
Elektra, gauta naudojant hidroelektrines, yra esminis vienos valstybės energijos sistemos stabilumo elementas. Tai hidroelektrinės, kurios gali padidinti elektros energijos gamybą.
Didelis Rusijos hidroenergijos potencialas yra tas, kad beveik 9% pasaulio vandens atsargų yra šalies teritorijoje. Tai yra antroji vieta pasaulyje dėl hidrorezijų. Tokios šalys kaip Brazilija, Kanada ir Jungtinės Valstijos išliko. Elektros energijos gamyba Pasaulyje HPP sąskaita yra šiek tiek sudėtinga dėl to, kad palankiausios jų statybos vietos yra gerokai pašalintos iš gyvenviečių ar pramonės įmonių.
Tačiau dėl elektros energijos, pagamintos HE, šalis gali sutaupyti apie 50 milijonų tonų kuro. Jei visas hidroenergijos potencialas buvo valdomas, Rusija galėtų sutaupyti iki 250 mln. Tonų. Ir tai yra rimta investicija į šalies ekologiją ir lanksčią energijos sistemos galią.
Hidrostacija
Statyba HE sprendžia daug klausimų, kurie nėra susiję su energijos gamyba. Tai yra viso regionų vandens tiekimo ir drenažo sistemų kūrimas ir drėkinimo tinklų statyba, todėl būtina žemės ūkiui ir potvynių kontrolei ir kt. Pastarieji, beje, turi svarbią žmonių saugumą .
Elektros gamyba, perdavimas ir pasiskirstymas šiuo metu yra 102 hidroelektrinis vairo stiprintuvas, kuris viršija 100 MW. Bendras Rusijos hidroalynės pajėgumas artėja prie 46 GW.
Elektros energijos gamybos šalys reguliariai sudaro jų reitingus. Taigi, Rusija dabar užima 5 vietą pasaulyje plėtoti elektros energiją iš atsinaujinančių išteklių. Svarbiausi objektai turėtų būti ZEYSKAYA HPP (tai yra ne tik pirmoji iš Tolimųjų Rytų vietų, bet ir gana galingas - 1330 MW), Volzhsko-Kamos elektrinių kaskadą (bendroji gamyba ir elektros energijos perdavimas yra Daugiau nei 10,5 GW), biuro hidroelektrinių (2010 mW) ir tt atskirai, norėčiau atkreipti dėmesį į Kaukazo HPP. Iš kelių dešimčių darbų šiame regione, nauja (jau užsakyta) Kashhatau HE su daugiau kaip 65 MW talpa buvo skirta.
Ypatingas dėmesys nusipelno geoterminių hidroelektrinių. Tai yra labai galingas ir mobiliosios stotys.
Galingiausi HES
Kaip jau buvo pažymėta, elektros energijos gamybą ir naudojimą trukdo pagrindinių vartotojų atokumas. Nepaisant to, valstybė užima šios pramonės plėtrą. Yra prieinami ne tik rekonstruoti, tačiau statomi nauji hidroelektrinės. Jie turi įsisavinti Kaukazo, kelių vandenų Uralo upių, taip pat Kolos pusiasalio ir Kamchatkos išteklius. Tarp galingiausių, atkreipiame dėmesį į keletą hidroelektrinių.
Sayano-Shushenskaya. P. S. Fausas buvo pastatytas 1985 m. Yenisei upėje. Jo dabartinis pajėgumas dar nepasiekia apskaičiuoto 6000 MW, atsižvelgiant į rekonstrukciją ir remontą po 2009 m.
Krasnojarsko HPP elektros energijos gamyba ir vartojimas yra skirtas Krasnojarsko aliuminio gamyklai. Tai yra vienintelis "klientas" užsakė 1972 m. HE. Jo apskaičiuota galia yra 6000 MW. Krasnojarskaya HPP yra vienintelė laivo kūrimo kelias. Jis suteikia reguliarų laivybą dėl Yenisei upės.
Bratskaya HPP buvo pradėtas eksploatuoti tolimame 1967 m. Jos užtvanka persidengia angaro upę netoli Bratsko. Kaip ir Krasnojarsko HPP, broliai dirba broliško aliuminio gamyklos poreikiams. Jis palieka visus 4500 MW elektros energijos. Ir netgi šis hidrostating poetas Evtushenko skirta poemai.
Angero upė buvo dar viena HPP - UST-ILIMSKAYA (galia tik daugiau nei 3800 MW). Jo statyba prasidėjo 1963 m. Ir baigėsi 1979 m. Tuo pačiu metu prasidėjo pigios elektros energijos gamyba pagrindiniams vartotojams: Irkutsko ir broliški aliuminio augalai, Irkutsko orlaivių įmonė.
Volzhskaya HPP yra į šiaurę nuo Volgogrado. Jo pajėgumas yra beveik 2600 MW. Ši didžiausia hidroelektrinė Europoje veikė nuo 1961 m. Ne toli nuo "Togliatti" valdo seniausią "seną" iš pagrindinių hidroelektrinių - Zhigulevskaya. Jis buvo pradėtas veikti 1957 m. Hidroelektrinės galia 2330 MW apima centrinę Rusijos, Uralo ir vidurinės Volgos poreikius.
Tačiau elektros energijos gamyba reikalinga Tolimųjų Rytų poreikiams teikia Burya HPP. Galima teigti, kad ji yra visiškai "jauna" - paleidimas vyko tik 2002 m. Įdiegta šio HPP - 2010 mW elektros energija.
Eksperimentinis jūrininkas
Keli vandenyno ir laivyno įlankos turi hidroenergijos potencialą. Galų gale, daugumos jų potvynio aukščio skirtumas viršija 10 metrų. Tai reiškia, kad galite gaminti didžiulį energijos kiekį. 1968 m. Atidarytas deguoninė eksperimentinė potvynio stotis. Jo talpa yra 1,7 MW.
Ramus atomas
Rusijos branduolinė energija yra pilna ciklo technologija: nuo urano rūdos ekstrahavimo į elektros energijos gamybą. Šiandien yra 33 maitinimo blokai 10 NPP. Bendras įrengtas talpa yra šiek tiek daugiau nei 23 MW.
2011 m. Buvo sukurtas didžiausias elektros energijos jėgainių skaičius. Šis skaičius buvo 173 mlrd kW / h. Elektros energijos gamybos vienam gyventojui atominės stotys padidėjo 1,5%, palyginti su praėjusiais metais.
Žinoma, prioritetinė atominės energijos plėtros kryptis yra veikimo sauga. Tačiau kovojant su pasauliniu atominių elektrinių atšilimu atlieka svarbų vaidmenį. Nuolat kalba apie aplinką, kuri pabrėžia, kad tik Rusijoje galima sumažinti emisiją anglies dvideginis Atmosfera yra 210 mln. Tonų per metus.
Branduolinė energija buvo sukurta daugiausia šiaurės vakarų ir Europos dalyje Rusijos. 2012 m. Visos NPP buvo sukurtos apie 17% visos sukurtos elektros energijos.
Rusijos atominės elektrinės
Didžiausias Rusijos NPP yra Saratovo regione. BALAKOVO AE metinis pajėgumas yra 30 mlrd. KW / h elektros energijos. "Beloyarsk" AE (Sverdlovsko regionas) dabar veikia tik 3-asis blokas. Bet tai leidžia jums jį paskambinti vienu iš galingiausių. 600 MW elektros energijos gaunama dėl greito neutronų reaktoriaus. Verta pažymėti, kad tai buvo pirmasis pasaulio galios vienetas su greitu neutronais, kad pagamintų elektros energiją pramoniniame skalėje.
Bilibano AE yra įdiegta Chukotka, kuri gamina 12 MW elektros energijos. Ir Kalinin AE gali būti laikoma neseniai pastatyta. Jos pirmasis vienetas buvo užsakytas 1984 m. Ir paskutinis (ketvirtas) tik 2010 m. Bendra galia visų galios vienetų yra 1000 MW. 2001 m. Buvo pastatyta ir užsakyta Rostovo atominė elektrinė. Nuo antrojo maitinimo bloko prijungimo momento - 2010 m. - jo įrengtas pajėgumas viršijo 1000 MW, o maitinimo panaudojimo koeficientas buvo 92,4%.
Vėjo energija
Numatomas Rusijos vėjo energijos ekonominis potencialas yra 260 milijardų kW / h per metus. Tai beveik 30% visos šiandienos elektros energijos. Visų šalyje veikiančių langų galia yra 16,5 MW energijos.
Ypač palanki šios pramonės plėtrai tokie regionai, kaip ir vandenynų pakrantė, papėdė ir kalnuotos uro ir Kaukazo pakrantės, ypač palankios.
