Введение в теплоэнергетику Дальнего Востока


	Загрузить архив:
	Файл: ref-22478.zip (1124kb [zip], Скачиваний: 12) скачать

Министерство образования РФ

Дальневосточный Государственный Технический Университет

Кафедра теоретической и общей теплотехники

Реферат

На тему: Введение в теплоэнергетику.

Выполнил: студент
группы Е-371Мешков Д.

Проверил: Штым А. Н.

Владивосток

2003

§1. История энергетики Дальнего Востока.

Первенец большой энергетики Дальнего Востока [1].

Во Владивостоке первая электростанция мощностью всего в несколько киловатт была пущена в начале 80-х годов в Мингородке - в районе, где располагались склады минного и другого вооружения военно-морского ведомства,- и использовалась для освещения складов.

В 1873г. торговый дом «Кунст и Альберс», а в 1897г. фирма «Чурин и К^О?» построили две электростанции мощностью в несколько киловатт для освещения своих торговых центров. Эти мощности были ничтожно малы не только для такого города, каким был Владивосток, но и для центрального района города, где были расположены морской торговый порт, вокзал железной дороги и ряд небольших промышленных предприятий.

В конце XIX - начале XX вв. строительство крепости и города Владивостока замедлилось, так как правительство России основное внимание уделяло развитию более южных портов, чем Владивосток, - Порт-Артуру и Дальнему.

В этот период Владивостокскому городскому общественному управлению не удавалось изыскать средства на строительство электрических сооружений города: электрической станции, электросети, уличного освещения, трамвая и телефонизации.

И только после падения Порт-Артура и поражения России в русско-японской войне 1904-1905 гг. начало оживляться развитие Владивостока. Вновь развернувшееся строительство крепостных сооружений, складов и причалов военного и торгового морских портов, рост промышленного производства и грузооборота водного и железнодорожного транспорта привели к дальнейшему росту потребности в электроэнергии и создали необходимые экономические предпосылки для строительства во Владивостоке электростанции общего пользования.

Еще в октябре 1901 г. торговый дом «Кромптон и Швабе» предложил городскому управлению устройство на концессионных началах электрического освещения и трамвая на срок концессии 35 лет; затем этот срок увеличили до 38 лет.

Городская дума избрала особую комиссию, которая совместно со специалистами и подрядчиком должна была разработать технические проекты, а также проекты технических условий, договоров и условий концессии. Принято решение вместо 6 пародинамомашин по 250 действующих сил установить на станции паровые турбины. Место для установки станции было первоначально определено на Первой Речке площадью 200 кв. сажен, а для трамвайного депо в Жариковском овраге площадью 600 кв. сажен (район остановки транспорта «Дальзавод»). Затем расположение станции и депо поместили в Жариковском овраге, и окончательно было решено центральную станцию построить около Безымянной батареи на улице Тюремной, 20, а вагонное депо в Гнилом углу (на Луговой).

Городская управа для определения более правильного варианта стоимости электрических сооружений сделала запросы в Санкт-Петербург, Екатеринослав, Севастополь, Елисаветград, Варшаву, Пермь, Ригу, Киев, Хокадате. За образец была взята Пермская городская электрическая станция, а для сравнения стоимости трамвая в основу взяли санкт-петербургский за 1910 год и Екатеринославский за 1907 год. В Санкт-Петербурге трамвай показал большую прибыльность.

Гласный думы Матвеев Н. предложил: поскольку трамвай доходный, то его в концессию не отдавать, а если и отдавать, то на короткий срок.

Рассмотрев в конкуренции предложения фирм на строительство электрической станции и трамвая на концессионных началах, городская дума 22 марта 1906 г. приняла решение: электрические сооружения, электрическую станцию, электрическое освещение и трамвай как высокодоходные предприятия сооружать на средства города.

Во Владивостокскую городскую управу 15 октября 1907 г. поступило общее заявление торгового дома «Кунст и Альберс», акционерного общества «Всеобщая компания электричества» и общества заводов «Сименс-Шуккерт» (Берлин) о том, что они образовали финансовую группу с целью построить в качестве подрядчика проектируемые городом электрический трамвай и освещение. Причем в основу постройки и стоимости оборудования принимаются проекты, разработанные «Всеобщей компанией электричества» и фирмой «Сименс-Шуккерт» и представленные городской управе 21 августа 1907 г.

Договор на подряд от имени трех фирм городской управе предлагалось заключить только с одной фирмой - «Всеобщей компанией электричества». Сумма заказа 540000 руб.

На основании одобренных думой положений и объявленной городской управой конкуренции, наиболее приемлемыми оказались проекты, предложенные «Всеобщей компанией электричества» и фирмой «Вестингауз». Стоимость центральной электрической станции определилась в 196000 руб.

Согласно постановлению думы от 10 декабря 1907 г. № 1/8854 стоимость сооружения трамвая, электрического освещения и замощения улиц определилась финансовой комиссией в 646195 руб. Финансовой комиссии думы было поручено изыскать средства на эти цели. Техническо-строительной комиссии поручено ведение городских электрических сооружений, а также приглашение специалиста для детальной разработки проекта.

18 августа 1908 г. городская управа ввиду отказа соединенных фирм «Кунст и Альберс», «Всеобщей компании электричества» и «Сименс и Гальске» от устройства трамвая и освещения из-за несогласия с условиями, выработанными технико-строительной комиссией, предложила другим фирмам в 4-х месячный срок дать ответы на принятие подряда на сооружение трамвая.

В 1908-1909 гг. городская дума продолжила рассмотрение предложений по изысканию средств и сделала письменные запросы военному губернатору Приморской области, Министерству внутренних дел и Министерству финансов России на разрешение на получение кредита с приложением сметы расходов.

В 1910 г. в городское управление продолжают поступать заявления от обывателей и гласных об ускорении решения вопроса о сооружении в городе водопровода и городских электрических сооружений для устранения неудобств жизни из-за отсутствия воды, скорых дешевых средств сообщения (трамвая) по городу и из-за высокой цены электроэнергии частных электростанций и керосинового освещения. На первый план выдвигался трамвай. Во Владивостоке проживало уже более 90000 человек. Наконец, в начале 1911г. военный губернатор уведомил, что городская управа будет пользоваться кредитом в пределах, не превышающих общую сумму задолженности города, включая прежние займы и обязательства, а также сумму, причитающуюся по договору «Всеобщей компании электричества» за оборудование центральной электрической станции. Общая сумма расхода не должна превышать итога городских доходов за истекший 1910 год (1063150 руб. 37 коп.).

Русско-Китайский банк дал согласие выдать Владивостокской городской управе кредит на 3 года под векселя под 8,5 % годовых, Сибирский торговый банк согласился открыть кредит в форме отдельного текущего счета под обеспечение векселями из 7 % годовых.

17 октября 1910г. за № 200/7461 техническо-строительная комиссия доложила городской думе о рассмотрении проекта городской электрической станции, разработанного по ее поручению инженером С.К. Токаржевским. Для детальной проверки проекта комиссией приглашены инженер-механик И.В. Столяров и инженер-электрик Г.Э. Штейнберг. Предложено немедленно заказать оборудование по проекту. 16 февраля 1911 г. за № 34/1063 проект станции, разработанный С. К. Токаржевским, рассмотрен и одобрен экспертами и специалистами: инженером-механиком И. В. Столяровым, инженером-электриком Г.Э. Штейнбергом и инспектором телефонной сети Коваленко.

Мощность станции определилась в 1350 киловатт. Опять была объявлена конкуренция на сооружение электрической станции. Наиболее низкие цены были предложены «Всеобщей компанией электричества». Общая стоимость электромеханического оборудования станции, питательной сети для подачи энергии потребителям и для уличного освещения составила 270000 руб., строительных работ - 62000 руб. Расходы по техническому надзору при постройке составили 13700 руб. и по эксплуатации в течение первого года - 23600 руб.

Договор на строительство станции постановлено заключить с «Всеобщей компанией электричества».

Для проектирования, строительства и эксплуатации электрических сооружений городской электрической станции, уличного освещения, трамвая и телефонной сети при Владивостокском городском управлении был организован отдел электрических сооружений, первым заведующим которого был назначен городской электрик-инженер С. К. Токаржевский.

Шел 1911 год, знаменательный для Владивостока год строительства первой центральной городской электрической станции.

3 января 1911 г. в городское управление поступили предложения А. К. Громадзского и Х.А. Циммермана на постройку и эксплуатацию трамвая.

Городская дума рассмотрела эти предложения и 28 марта 1911 г. за №63/1815 одобрила контракт с А. К. Громадзским и Х.А. Циммерманом на постройку и эксплуатацию электрического трамвая и уполномочила городского голову на подписание договора.

Город договором 27 мая 1911г. передал концессионерам строительство трамвая, которое было закончено в конце 1912 г. протяженностью 5,5 км с 10 вагон-моторами. Город имел право через 5 лет после начала платного движения выкупить у концессионеров трамвай (предприятие) за сумму 150000 руб.

Капитал предприятия составлял 540000 руб; в том числе концессионеров - 300000 руб., города - 240000 руб.

При проверке техническо-строительной комиссией строительства здания электростанции выявилось, что часть стен была сделана в три кирпича, а часть в два. Комиссия решила, что все стены нужно сделать в два с половиной кирпича. Началась переделка стен.

Подрядчиками строительства здания электростанции были Залевский и Шарбатов.

Первоначально было решено построить кирпичную трубу, но потом решили построить кирпично-железную.

В ноябре 1911г. началась установка трубы для станции из 30 клепаных железных колец. Для этого были установлены специальные мачты с укрепленными на них блоками. Когда стали поднимать трубу, лопнули тали, и труба упала.

При вторичном подъеме оказалась новая неполадка: ось трубы отстояла от отверстия фундамента на сажень вследствие неправильно установленных мачт.

В конце года были проведены испытания котлов в присутствии комиссии техническо-строительного отдела управы, котлы выдержали давление 18 атмосфер.

Для руководства строительством и эксплуатацией электрической станцией и электросетью городской управой на должность заведующего электростанцией был назначен И.К. Берденников.

В январе при пробе станции испортились трубы конденсаторов, пришлось их заменить новыми.

В январе-феврале 1912г. проводились испытания и опробования оборудования электрической станции и электрической сети, которые были закончены к 18 февраля. Станция была пущена в постоянную эксплуатацию с гарантийным сроком один год, о чем городское управление официально известило «Всеобщую компанию электричества» письмом от 18 февраля 1912 г. за № 219.

Стоимость электрической станции и сети определилась в 564000 руб. Средства эти составляли заемы: у Русско-Сибирского торгового банка -140700 руб.; у «Всеобщей компании электричества» - 343364,35 руб.; из городских текущих средств - 80000 руб.

Для руководства всеми электрическими сооружениями города был приглашен на должность заведующего отделом электрических сооружений инженер Дмитрий Николаевич Хлобыщин, с которым и был заключен контракт на 3 года.

Из-за задержки строительства центральной городской электрической станции к концу 1911 г. во Владивостоке работали четыре частные небольшие электрические станции: две общей мощностью в 125 кВт принадлежали торговому дому «Кунст и Альберс» и одна в 40 кВт - фирме «Чурин и К°», а также две небольшие электростанции Чирвинского и Радомышельского.

27 декабря 1911г. вступила в строй электростанция военного порта с тремя паровыми машинами по 200 кВт каждая.

С вводом в эксплуатацию Владивостокской электрической станции были ликвидированы частные электростанции Чирвинского и Радомышельского.

Становление Владивостокской электростанции

1912-1924 годы [1]

В первый же год эксплуатации станции выяснилось, насколько велик во Владивостоке спрос на электрическую энергию. К концу года станция была так загружена, что котлы и машины работали без резерва и часто при значительной перегрузке.

На станции мощностью 1350 кВт работали два водотрубных паровых котла системы «Бобкок и Вилькокс»: поверхность нагрева 301 м², паропроизводительность 4500 кг/час, давление 12,5 атм. и температура перегрева 350°С. Были установлены также два турбогенератора трехфазного тока, активного действия в камерах высокого и низкого давления, каждый с двумя рабочими колесами (система «Всеобщей компании электричества – Куртис»). Мощность одного турбогенератора 675 кВт при COS φ=0,9 и 750 кВ-А при 50 периодах в секунду, 3000 об/мин и напряжением 2200 В.

Турбины конденсационные с перегревом пара 300"С и давлением 12 атмосфер. Без конденсации пара турбина развивает мощность 600 кВт.

Дляпреобразованиявырабатываемогостанциейпеременноготокавток постоянный установлен конвертор мощностью в 300 кВт на напряжение 500 В.

Уголь станция получала с Сучанского рудника. [1]

Белов Николаи Семенович - трав.ткчцчи РУ »Да-1ьэнерго» (5.04.1941- 12.11.1946 гг.)

Образование РУ «Дальэнерго»

Включение Артемовской ГРЭС на параллельную работу с Владивостокской ГРЭС № 1 и островной ВГРЭС № 2 ("КЭТ") возложило на Владивостокскую электростанцию дополнительную функцию районного управления – диспетчерское управление работой электростанций и сетей. Но она и без этого была обременена функциями распределения энергии: в ее ведении наводились магистральные и распределительные электросети, сбыт электроэнергии, а также капитальное строительство сетей и подстанций.

Развитие промышленности и необходимость централизованного планирования строительства, производства и распределении электрической энергии на Дальнем Востоке предопределило создание районного управления – Дальэнерго».

Во исполнение Постановления СНК СССР от 10 июня 1936 г. № 1013, приказа Народного комиссариата тяжелой промышленности (НКТП) от 13 сентября 1936 г. № 1325 распоряжением Главного управления энергетического хозяйства СССР (Главэнерго СССР) от 5 января 1937 г. № 10 было создано 1 января 1937г. районное управление «Дальзнерго». Системообразу-ющими электростанциями в этот период явились Ар-темовская ГРЭС (ныне Артемовская ТЭЦ) мощностью 24 МВт. Владивостокская ГРЭС № I (ныне Владивостокская ТЭЦ № 1) мощностью 11 МВт и Влади-востокская ГРЭС №2 («КЭТ») мощностью 6 МВт.

В 1937 г. в районное управление "Дальэнерго" вош-ли энергообъекты городов Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре, Совгавани и Амурской области.

РУ «Дальэнерго», вступив в свои обязанности, приняло на себя функции, не свойственные Владивостокской ГРЭС № 1 и обременяющие ее. В первую очередь, оно приняло на себя диспетчерское управление работой электрических станций и сетей, объединенных в энергосистему.

Приказом от 7.04.1937 г. № 3 была организована самостоятельная строительно-монтажная контора по строительству сетей и подстанций (СМК) с подчинением РУ «Дальэнерго».

Приказом по РУ «Дальэнерго» от 21.04.1937 г. .№5 при РУ был организован Отдел эксплуатации элект-росетей и подстанций – ОЭС «Дальэнсрго», который в соответствии с положением о нем, утвержденным РУ 5.05.1937 г., принял от Владивостокской ГРЭС № 1 все магистральные и распределительные сети.

На основании указаний Главэнерго НКТП РУ<. Дальэнерго" своим приказом № 89 от 11 мая 193* г. реорганизовало Отдел эксплуатации сетей и подстанций в Управление эксплуатацией сетей и подстанций – УЭС "Дальэнерго".

Этим же приказом в.и.о. директора УЭС был назначен Гребенкин Петр Федорович, а в.и.о. главного инженера УЭС - Загоруйко А.П.

1 мая 1937 г. в составе РУ «Дальэнерго» был организован Отдел сбыта энергии, которому были переданы все абоненты ВГРЭС № 1.

1.1.1938 г. Отдел сбыта энергии стал самостоятельным предприятием Энергосбыт «Дальэнерго».

Первым управляющим РУ «Дальэнерго» был Балашов Владимир Васильевич (26.02.1937 – 1.11.1937 гг.), бывший директор Владивостокской электростанции (1935 – 1937 гг.).

На посту управляющего его сменил Гребенкин Петр Федорович (3.11.1937-3.05.1938 гг.), бывший заведующий городской электросетью (1932-3.11.1937 г.).

Балашова В.В. и Гребенкина П.Ф. необоснованно репрессировали без права переписки (смертный приговор), а затем посмертно реабилитировали из-за отсутствия состава преступления.

Козик Михаил Матвеевич – управляющий РЭУ «Дальэнерго» (28.07.1953 - 8.09.1969 гг.)

Мемориальная доска на административном здании ВТЭЦ-1

В последующие годы управляющими РУ «Дальэнерго» были:

15.02.1938-2.02.1941 гг. – Юренский Петр Федорович;

5.04.1941-12.11.1946 гг. – Белов Николай Семенович, в дальнейшем управляющий «Кузбассэнерго» – Герой Социалистического Труда;

13.11.1946-11.05.1951 гг. – Прозоров Виктор Ефимович;

11.05.1951-28.07.1953 гг. – Хлебников Дмитрий Михайлович;

28.07.1953-8.09.1969 гг. – Козик Михаил Матвеевич;

8.09.1969-15.11.1976 гг. – Кленов Валентин Михайлович;

15.11.1976-20.08.1996 гг. – Башаров Юрий Дмитриевич;

20.08.1996-май 1999 гг. – Полищук Василий Степанович;

10.08.2000-август 2001 гг. – Лихойда Юрий Иванович;

12.09.2001 г. по настоящее время – Онищенко Олег Александрович.

Заметный след в развитии энергетики Советского Союза оставили выдающиеся инженеры и руководители энергетики Белов Николай Семенович и Козик Михаил Матвеевич. [2]

Календарь знаменательных дат «Дальэнерго» [2].

1918	Во Владивостоке основан Дальневосточный Политехнический Институт, в котором была организована кафедра «Тепловой Механики». На ее базе создана кафедра «Теоретической и общей теплотехники», выпускающая с 1930 года инженеров-механиков по теплотехнической специальности.
1936	Пущен первый турбогенератор Артемовской ГРЭС 6 ноября им. С.М. Кирова мощностью 24 МВт. Артемовская ГРЭС включилась на параллельную работу с Владивостокской государственной электростанцией (ВГЭС-1) - образована энергосистема «Дальэнерго».
1937	Организовано районное управление «Дальэнерго» для 1 января руководства строительством и эксплуатацией энергетического хозяйства Дальнего Востока.
1937	В состав «Дальэнерго» вошли энергообъекты городов Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре, Советской Гавани и Амурской области.

1937	Организовано предприятие «Отдел сбыта энергии 1 мая «Энергосбыт», которое с 1.01.38г. стало самостоятельным.
1938	Впервые на Дальнем Востоке введена в работу линия электропередачи 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Владивосток».
1938	Во Владивостоке создано Управление электрических 11 мая сетей и подстанций «Дальэнерго» - УЭС «Дальэнерго», в настоящее время – «Южные электрические сети» – ЮЭС «Дальэнерго».
1939	Во Владивостоке организована Государственная союзная 1 апреля строительно-монтажная контора «Дальэнергострой» для строительства тепловых электростанций, подстанций и линий электропередачи на Дальнем Востоке, которая 17 декабря 1939 года преобразована в Государственный трест по строительству и монтажу электростанций, подстанций И линий электропередачи «Дальэнергострой ».
1939	Создано Проектно-конструкторское бюро «Дальэнерго», 15 ноября на базе которого 1.06.66г. образовано Дальневосточное отделение (ДВО) института «Энергосетьпроект». С 20.02.92г. отделение преобразовано в институт «Дольэнергосетьпроект», который с 1.10.92г. вошел в состав ОАО «Дальэнерго».
1944	В Дальневосточном Политехническом Институте создан «Электротехнический факультет», на котором в 1947 году образована кафедра «Электрические станции».
1946	Введена в эксплуатацию ЛЭП 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Уссурийск». Город Уссурийск подключен к энергосистеме «Дальэнерго».
1954	На Хабаровской ТЭЦ-1 впервые на Дальнем Востоке (летом) введено в эксплуатацию оборудование высокого давления с турбогенератором 25 МВт.
1954	Введен в работу первый турбогенератор на Партизанской 17 декабря ГРЭС и включена в работу ЛЭП 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Находка-Портизанская ГРЭС». Партизанская ГРЭС включена в сети энергосистемы «Дальэнерго».
1957	Образована Хабаровская энергосистема и из состава 19 июня РУ «Дальэнерго» вышли энергетические объекты Хабаровского края. Амурской и Сахалинской областей.
1958	Создано предприятие «Дальэнергоремонт», которое 12 октября в 1992 году вошло в состав «Дальэнерго».
1960	На Партизанской ГРЭС впервые на Дальнем Востоке введен в эксплуатацию турбогенератор мощностью 100 МВт.
1961	Создано в п.Кавалерово предприятие «Восточный район 5 мая высоковольтных электрических сетей и подстанций «Дальэнерго», в настоящее время Северные электрические сети - СЭС «Дальэнерго».
1961	Вошло в строй действующих первая на Дальнем Вестоке ЛЭП 220 кВ «Партизанская ГРЭС-Чугуевка-Кенцухе».
1964	Созданы в Уссурийске Центральные электрические 5 февраля сети - ЦЭС «Дальэнерго».
1965, 25 февраля	Во Владивостоке организовано предприятие «Тепловые сети» – ПТС «Дальэнерго».
1965, 1 апреля	Организована «Дирекция строящейся Приморской ГРЭС».
1965	Во Владивостоке создано Дальневосточное отделение треста ОРГРЭС (в настоящее время «Дальтехэнерго», которое 12.12.91 года вошло в состав «Дальэнерго»).
1966, 22 декабря	Ежегодный праздник «День Энергетика» установлен указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 мая 1966 года в честь дня открытия 22 декабря 1920 года Восьмого Всероссийского съезда Советов, одобрившего Государственный план электрификации России – план ГОЭЛРО.
1969, 22 ноября	Организован во Владивостоке Дальневосточный Энергетический Техникум, который в 1992 году вошел в состав ОАО «Дальэнерго».
1970, 30 апреля	Выдал энергию первый агрегат Владивостокской ТЭЦ-2 мощностью 100 МВт.
1973, 6 ноября	В составе «Дальэнерго» организовано специализированное ремонтное предприятие «Дальэнергоспецремонт».
1974, 15 января	Введен в эксплуатацию первый энергоблок Приморской ГРЭС мощностью 110 МВт.
1974, 1 ноября	В Лесозаводске созданы Западные электрические сети – ЗЭС «Дальэнерго».
1976	Введена в эксплуатацию ЛЭП 220 кВ «Хабаровск-Приморская ГРЭС», соединившая энергосистему «Дальэнерго» с энергосистемой «Хабаровскэнерго» И образовавшая объединенную энергетическую систему Дальнего Востока. Образовано ОДУ «Востока».
1977	На Владивостокской ТЭЦ-2 на котлах БКЗ-210-140Ф начали устанавливать дожигательные решетки РДМ-1,1/3,0, что создало условия для бессепарационного режима работы мельниц-вентиляторов с увеличением их производительности до 22,8 т/час и повысило производительность котлов с 210 тонн пара в час до 240 тонн пара в час без снижения КПД при сжигании низкосортных приморских углей без подсветки пылеугольного факела мазутом.
1980, 29 декабря	Введен в эксплуатацию первый на Дальнем Востоке энергоблок мощностью 210 МВт с первыми в СССР мелющими вентиляторами типа МВ-3300/800/490.
1985, 14 октября	Включены в работу ЛЭП 500 кВ «Приморская ГРЭС – п/ст. «Дальневосточная» и подстанция 500 кВ «Дальневосточная».
1987, 10 марта	Организована в г.Уссурийске «Дирекция строящейся Уссурийской ТЭЦ».
1990, -28 ноября	Организована в составе «Дальэнерго» Специализированная механизированная колонна» (СМК).
1994, 29 апреля	В составе «Дальэнерго» создано Электромонтажно-налодочное управление (ЭМНУ).
1995	Введена в эксплуатацию ЛЭП 500 кВ «Приморская ГРЭС-Чугуевка».
1996, февраль	В энергосистеме «Дальэнерго» введены в эксплуатацию вакуумные выключатели напряжением 6-10 кВ на ток 630 А, 1000 А и 1500 А, что позволило значительно повысить надежность распределительных устройств и взрыво-пожаробезопосности.

Энергосистемы Дальнего Востока.

В настоящий момент Дальневосточная энергосистема представляет собой сеть предприятий, связанных под общей управляющей компанией ОАО «Дальэнерго».

Подстанции (110 КВт и свыше):

§ 2. Схема преобразования энергии на ТЭС.

горение теплота закон

топливо вод. пар механич. ЭДС

расширение продуктов сгорания

(I) ТЭС

(II) ДВС, ГТУ

(III) МГДГ

(IV) ТЭГ, термопары

расширение низкотемпературной плазмы

Термоэлектрический эффект (Зеебека)

Термоэмиссионный эффект (Эдисона)

топливные эл-ты

Технологически любая ТЭС оформляется в виде определенной схемы движения и преобразования энергии. Так, подавая на вход этой схемы некоторое топливо Х, можно различными путями получать на выходе электроэнергию. В зависимости от того, какое топливо применяется на электростанции, разрабатывается принципиальная схема работы этой станции. На данный момент существует пять основных цепей преобразования энергии, реализованных на практике. Они показаны ниже:

Схема I – основная для стационарных установок. Это наиболее общая схема построения типовых тепловых электростанций.

Схема II – транспортабельная энергетическая установка, работающая за счет расширения продуктов сгорания. Иначе это принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Отто в 1876 году (за что получил медаль), который работал на газе. ДВС также работают на бензине, дизельном топливе.

Другим видом ТЭУ являются движители – устройства для перемещения аппаратов в сплошной среде (воде, воздухе и т.д.). К движителям относятся реактивные двигатели (внешнего сгорания). Устройство реактивного двигателя представляет собой бак, куда подается топливо, зажигательное устройство (как правило, это свеча), сопловой элемент, который выходит своими концами непосредственно в сплошную среду. За счет расширения продуктов сгорания внутри бака происходит их выход наружу через сопловой аппарат. Благодаря свойствам сопла, скорость и давление выходящего газа (жидкости или иного продукта сгорания) увеличиваются, за счет чего происходит толкательный момент движителя при соприкосновении с упругой средой. В результате, при правильном подборе конструкции двигателя, можно развивать скорости, приближенные к скоростям звука. Ракетные двигатели, являясь частными случаями реактивного двигателя, также делятся на одноконтурные и многоконтурные, реактивные и турбореактивные, прямые и реверсивные, которые служат для разных целей при полете.

Для того чтобы на стационарных ТЭС развивать номинальные мощности в короткое время, используют газотурбинные установки (ГТУ). Эти установки представляют собой турбины, которые работают не за счет энергии пара, а за счет расширения продуктов сгорания газа. Таким образом, используя ГТУ некоторое время после остановки основной паровой турбины до ее полного разгона, можно восполнять потери электроэнергии в энергосистеме, не лишая ее потребителей.

Схема III – безмашинное преобразование энергии топлива в электричество. Если плазму направить в магнитогидродинамический канал, то она, проходя через силовые линии магнитного поля, преобразуется в механическую энергию, а на концах полюсов магнитов образуется постоянный ток. Проблема таких установок встает в том, как получить высокотемпературную плазму, подобрать правильное устройство гидромагнитного канала и материалы для транспортировки плазмы. Однако существовали такие установки совместного США с Россией производства, которые по причине «холодной войны» между этими двумя государствами исчезли в неизвестном направлении.

Схема IV – получение электроэнергии путем конвертации ее из тепловой посредством электрохимических реакций материалов.

В 1821 году Зеебек получил прямое преобразование тепловой энергии в электрическую в термоэлектрическом генераторе.

_Г – энергия тепла

_окр – температура окружающей среды

Эффект Зеебека более ста лет используется для измерения температур в термопарах.

~1880 году – Эдисон открыл явление термоэмиссии электронов; эффект назван в его честь. Суть термоэмисии состоит в том, что при нагревании одной из двух параллельных пластин из разного материала, между которыми имеется воздушная прослойка, происходит отдача электронов от нагретой пластины той, что имеет температуру окружающей среды. Эффект Эдисона применялся в полупроводниковых лампах до 1947 года – когда появились транзисторы.

Чуть позднее, в 1895 году, Герц выявляет фотоэффект у светочувствительных пластин разнородных материалов. При попадании солнца на поверхность этих материалов происходит процесс эмиссии электронов, который усиливается, если напротив пластины поместить принимающую сетку, которая притягивает электроны и является анодом данного энергетического элемента.

Схема V – прямое преобразование химической энергии в электрическую (без горения). Основой этой системы является электролитический материал. Взаимодействуя с анодом посредством химической реакции, последний сильно ионизируется, в результате чего на нем оседают электроны электролита, и возникает ЭДС. На данный момент такой способ получения энергии считается самым надежным, но одновременно и самым дорогим. Однако ведутся исследования на предмет создания специальных недорогих ионизирующих аппаратов, которые для специально подобранных материалов увеличивают силу и скорость отдачи электронов, а, следовательно, и мощность энергетической установки. Также изучается процесс восстановления проработанных материалов реакций в специальных вакуумных антиокислителях[*].

Таким образом, широкое распространение в XXвеке получили лишь схемы (I) для стационарных ТЭС и (II) для транспортабельных ТЭУ.

Рассмотрим принципиальную схему типовой ТЭС, достоинства и недостатки современного оборудования и тенденции в оснащении и модернизации аппаратуры тепловых электростанций.

В начале этой схемы располагается одно из ключевых устройств ТЭС – паровой котел. В него поступает топливо в виде угля, мазута, газа и т.д., где оно и сжигается огромным факелом. Факел нагревает трубы котла, по которым циркулирует нагретая вода, за счет чего вода превращается в пар для дальнейшего хода по узлам электростанции. Основные характеристики котлов: паропроизводительность (кг/час), КПД (%), мощность (кВт), максимальное давление (бар, атм.), поверхность нагрева (м²), температура перегрева (К). На Владивостокских ТЭЦ кроме котлов, обслуживающих турбины, имеются котлы для подготовки сетевой воды, поступающей непосредственно в системы отопления города. Питаются котлы частично от отработанной воды (конденсата) и частично от питательной воды, поступающей из цеха химической очистки. Ввиду того, что в котле постоянно поддерживаются высокие давление и температура, происходит подгорание и деформация кипятильных труб, оседание накипи и золы. Поэтому на станциях устанавливают несколько котлов для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии, если один из котлов выйдет из строя. Именно с котлов начинают осмотр, когда на станции происходят неполадки технического характера, например, выход из строя ступеней турбин, каминных укреплений или ржавление металлических деталей.

Турбина «Порфир-2500» мощностью 600 – 3000 кВт при КПД около 67%

роторную и статорную части. На роторе по всему диаметру на определенном расстоянии друг от друга закреплены лопатки турбины. На них через сопловые аппараты поступает пар, который, подчиняясь законам аэродинамики, начинает вращать лопатку, а, следовательно, и весь ротор. Статор же служит для того, чтобы ротор не раскачивался от действующего на него давления. На последних ступенях турбины для экономии пара также ставятся элементы каминных уплотнений.

Следующим преобразователем одного вида энергии в другую после турбины является индуктивный электрогенератор. Подключенный к вращательному валу турбины, он перенимает механическое движение и преобразует его в электрический ток по закону магнитной индукции и закону ЭДС. Генераторы переменного тока характеризуются частотой подаваемого тока (рассчитывается по формуле T = ν_т / 60, где ν_т – число оборотов в минуту турбины), мощностью, силой тока и напряжением на выходе.

Отработанный пар собирается внизу турбины и по трубам уходит в следующий агрегат, служащий для охлаждения пара и создания разности давлений, – конденсатор. Образно конденсатор представляет собой объемный баллон, внутри которого спиралевидно и многоступенчато расположены трубы, по которым циркулирует охлаждающая вода. Для создания большей тяги, а, значит, и давления пара, в модернизированных конденсаторах создается специальная кабина с разреженным воздухом. Так как конденсатор подвергается обширной эрозии, важно не допустить протекания его охлаждающей воды в конденсат. Иначе это может привести, прежде всего, к порче котлов и турбин на электростанции. Особенно для электростанций города Владивостока, где в качестве охлаждающей воды используется морская.

Дальнейший ход конденсата не заканчивается сливом его на свободу, а служит в целях экономии пресной воды для подпитки котлов. Чтобы вся скопившаяся вода шла непременно в котельный цех, действует питательный насос. Он накачивает воду в цех водоподготовки, где она проходит дополнительную очистку и опять поступает в трубы котла.

Таким образом, мы рассмотрели полную схему стационарной ТЭС со всеми ее основными элементами и преобразованиями энергий из одной в другую. Однако, как и во всякой схеме, в ней имеется ряд недостатков, связанный, прежде всего, с грубыми недоделками, сделанными во время производства соответствующих аппаратов, а также в связи с потерей энергии из-за побочных сил, влияющих на систему в целом (сила трения, теплоотдача в атмосферу, большой вес деталей машин и т.д.).

Рассмотрим особенности систем регулирования парораспределения турбины: именно это в большей степени влияет на работу и показатели последней, цитируя [3].

При проведении анализа выявили ряд особенностей гидравлических систем регулирования паровых турбин, которые отсутствуют в современных силовых гидравлических приводах.

Во первых, имеет место объединение системы регулирования турбины и системы смазки её подшипников. Обе системы питаются от одного насоса и имеют общий слив. В результате неизбежного износа подшипников турбины (подшипники скольжения), в рабочую жидкость систем поступает большое количество металлических частиц, свободно проникающих во все элементы системы регулирования, что повышает вероятность появления отказов из‑за заклинивания подвижных пар.

Во вторых, в объединённой системе практически отсутствует необходимая фильтрация рабочей жидкости. Применены фильтры грубой очистки. Отсутствуют защитные фильтры тонкой очистки перед чувствительными элементами. Отсутствует байпасная система фильтрации.

В третьих, практически все системы регулирования имеют низкий уровень рабочего давления 0,7-1,4 МПа, который в 10-20 раз меньше рабочего давления современных гидроприводов аналогичного назначения.

Необходимость развития системой регулирования определенной мощности на органах парораспределения турбины, определяемой обеспечением перестановочного усилия и заданной скорости перемещения

P=F·vкВт ,

где F–перестановочное усилие Н, v–скорость перемещения м/с,

при низком рабочем давлении Р_р приводит к необходимости обеспечения больших расходов жидкости, так как

F·v=Р_р ·q_v ,

где Р_р–рабочее давление Н/м², q_v–объёмный расход м³/с.

Всё это приводит к увеличению диаметров поршней сервомоторов органов парораспределения и к увеличению диаметров управляющих золотников. Так на турбине Т-100-130 диаметр поршня сервомотора части высокого давления составляет 300 мм, а диаметры золотников находятся в пределах 7595 мм.

Увеличение диаметра управляющих золотников вызывает увеличение их массы, а значит и инерционности системы. При этом возникает ряд сложных технологических проблем по обеспечению необходимой геометрии деталей золотниковой пары, по обеспечению минимального зазора, по обеспечению качества рабочей поверхности – твердости порядка HRC 5065, чистоты поверхностей и т.д. Следствием этого являются увеличенные зазоры в золотниковых парах, резкое увеличение усилий страгивания и сил трения.

С повышенными расходами в системах регулирования паровых турбин связана необходимость в больших объёмах жидкости, которая усугублятся недостаточной эффективностью теплообменных аппаратов.

Литература

Содержание

[*] Информация получена из частично засекреченных источников и поэтому может являться не вполне достоверной.