Принцип работы электростанции. Принцип работы ТЭС: особенности генерации электроэнергии на тепловых электростанциях

Как устроена тепловая электростанция. Какие процессы происходят при выработке электроэнергии на ТЭС. Каковы основные элементы ТЭС и их функции. Какие виды топлива используются на ТЭС. Каковы преимущества и недостатки тепловых электростанций.

Основные принципы работы тепловых электростанций

Тепловые электростанции (ТЭС) являются одним из основных источников электроэнергии во многих странах мира. Принцип их работы основан на преобразовании тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, в электрическую энергию. Рассмотрим подробнее, как устроены и функционируют современные ТЭС.

Основные элементы ТЭС

В состав типичной тепловой электростанции входят следующие ключевые элементы:

• Котельная установка
• Паровая турбина
• Электрогенератор
• Конденсатор
• Система водоподготовки
• Система топливоподачи
• Система охлаждения

Принципиальная схема работы ТЭС

Процесс выработки электроэнергии на тепловой электростанции включает следующие основные этапы:

1. Сжигание топлива в топке котла
2. Нагрев воды и получение пара высокого давления
3. Подача пара на турбину
4. Вращение турбины и соединенного с ней генератора
5. Выработка электроэнергии в генераторе
6. Конденсация отработавшего пара
7. Возврат конденсата в котел

Особенности работы основных элементов ТЭС

Котельная установка

Котел является ключевым элементом ТЭС, в котором происходит сжигание топлива и получение пара. Как устроен современный энергетический котел?

• Топочная камера для сжигания топлива
• Поверхности нагрева (экраны, пароперегреватель)
• Воздухоподогреватель
• Экономайзер
• Система очистки дымовых газов

В топке котла происходит горение топлива при температуре 1300-1600°C. Выделяющееся тепло нагревает воду в экранных трубах до температуры кипения. Образовавшийся насыщенный пар перегревается в пароперегревателе до 545-565°C.

Паровая турбина

Паровая турбина преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию вращения ротора. Каковы основные элементы турбины?

• Корпус
• Ротор с рабочими лопатками
• Статор с направляющими лопатками
• Подшипники
• Система регулирования

Пар высокого давления поступает на лопатки турбины, заставляя ее вращаться. При этом давление и температура пара снижаются. Отработавший пар направляется в конденсатор.

Виды топлива, используемые на ТЭС

На современных тепловых электростанциях могут использоваться различные виды органического топлива:

• Уголь
• Природный газ
• Мазут
• Торф
• Горючие сланцы

Какое топливо наиболее распространено на российских ТЭС? Около 70% тепловых электростанций в России работают на угле. Это обусловлено большими запасами угля и относительной дешевизной его добычи.

Особенности угольных ТЭС

Угольные ТЭС имеют ряд специфических особенностей:

• Необходимость систем пылеприготовления
• Сложные системы золоулавливания и золошлакоудаления
• Большие площади для хранения топлива
• Повышенные выбросы вредных веществ

При этом угольные ТЭС обладают важным преимуществом — стабильностью работы и независимостью от поставок газа.

Экологические аспекты работы ТЭС

Тепловые электростанции оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Каковы основные экологические проблемы, связанные с работой ТЭС?

• Выбросы парниковых газов (CO2)
• Выбросы оксидов серы и азота
• Загрязнение воздуха золой и пылью
• Тепловое загрязнение водоемов
• Образование золошлаковых отходов

Для снижения негативного воздействия на ТЭС применяются различные природоохранные технологии — электрофильтры, сероочистка дымовых газов, замкнутые системы водоснабжения и др.

Преимущества и недостатки тепловых электростанций

Тепловые электростанции имеют как достоинства, так и недостатки по сравнению с другими типами электростанций. Рассмотрим основные из них.

Преимущества ТЭС:

• Возможность работы на различных видах топлива
• Независимость от погодных условий
• Возможность размещения в любом районе
• Меньшие капитальные затраты по сравнению с АЭС
• Хорошая маневренность и регулируемость мощности

Недостатки ТЭС:

• Высокий уровень выбросов загрязняющих веществ
• Низкий КПД (30-40%)
• Зависимость от поставок топлива
• Тепловое загрязнение окружающей среды
• Большой расход воды на охлаждение

Новые технологии на ТЭС

Развитие технологий позволяет повышать эффективность и экологичность тепловых электростанций. Какие инновации внедряются на современных ТЭС?

• Парогазовые установки с КПД до 60%
• Суперсверхкритические параметры пара
• Циркулирующий кипящий слой при сжигании угля
• Газификация угля
• Улавливание и хранение углекислого газа

Внедрение этих технологий позволяет существенно повысить эффективность использования топлива и снизить воздействие ТЭС на окружающую среду.

Заключение

Тепловые электростанции остаются важнейшим элементом современной энергетики, обеспечивая стабильную выработку электроэнергии. При этом совершенствование технологий позволяет снижать их негативное воздействие на экологию и повышать эффективность использования топлива. В обозримом будущем ТЭС будут играть значимую роль в энергобалансе многих стран, постепенно становясь более чистыми и эффективными.

Принцип работы тэц

Принцип работы ТЭЦ

Основные принципы работы ТЭС

На сегодняшний день наибольшее распространение получили именно тепловые электростанции.

На таких объектах сжигается органическое топливо, которое выделяет тепловую энергию.

Задача ТЭС — использовать эту энергию, чтобы получить электрическую.

Принцип работы ТЭС — это выработка не только электрической энергии, но и производство тепловой энергии, которая также поставляется потребителям в виде горячей воды, к примеру.

Кроме того, эти объекты энергетики вырабатывают около 76% всей электроэнергии.

Такое широкое распространение обусловлено тем, что доступность органического топлива для работы станции довольно велико.

Второй причиной стало то, что транспортировка топлива от места его добычи к самой станции — это довольно простая и налаженная операция.

Принцип работы ТЭС построен так, что имеется возможность использовать отработавшее тепло рабочего тела для вторичной поставки его потребителю.

Схема работы

Принцип работы ТЭС построен следующим образом.

Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла.

В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф.

Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль.

Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле.

В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину.

Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую.

Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору.

Механическая часть работы станции

Устройство и принцип работы ТЭС в ее механической части связан с работой ротора.

Пар, который поступает из турбины, имеет очень высокое давление и температуру.

Из-за этого создается высокая внутренняя энергия пара, которая и поступает из котла в сопла турбины.

Струи пара, проходя через сопло непрерывным потоком, с высокой скоростью, которая чаще всего даже выше звуковой, воздействуют на рабочие лопатки турбины. Эти элементы жестко закреплены на диске, который, в свою очередь, тесно связан с валом.

В этот момент времени происходит преобразование механической энергии пара в механическую энергию турбин ротора.

Если говорить точнее о принципе работы ТЭС, то механическое воздействие влияет на ротор турбогенератора. Это из-за того, что вал обычного ротора и генератора тесно связываются между собой.

А далее происходит довольно известный, простой и понятный процесс преобразования механической энергии в электрическую в таком устройстве, как генератор.

Движение пара после ротора

После того как водяной пар проходит турбину, его давление и температура значительно опускаются, и он поступает в следующую часть станции — конденсатор.

Внутри этого элемента происходит обратное превращение пара в жидкость.

Для выполнения этой задачи внутри конденсатора имеется охлаждающая вода, которая поступает туда посредством труб, проходящих внутри стен устройства.

После обратного преобразования пара в воду, она откачивается конденсатным насосом и поступает в следующий отсек — деаэратор.

Откачиваемая вода проходит сквозь регенеративные подогреватели.

Основная задача деаэратора — это удаление газов из поступающей воды.

Одновременно с операцией очистки, осуществляется и подогрев жидкости так же, как и в регенеративных подогревателях.

Для этой цели используется тепло пара, которое отбирается из того, что следует в турбину.

Основное предназначение операции деаэрации состоит в том, чтобы понизить содержание кислорода и углекислого газа в жидкости до допустимых значений. Это помогает снизить скорость влияние коррозии на тракты, по которым идет поставка воды и пара.

Станции на угле

Наблюдается высокая зависимость принципа работы ТЭС от вида топлива, которое используется. С технологической точки зрения наиболее сложным в реализации веществом является уголь. Несмотря на это, сырье является основным источником питания на таких объектах, число которых примерно 30% от общей доли станций. К тому же планируется увеличивать количество таких объектов. Также стоит отметить, что количество функциональных отсеков, необходимых для работы станции, гораздо больше, чем у других видов.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как транспортерные ленты, по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг — это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

Теплофикация

На некоторых ТЭС в их схемах может быть предусмотрена такая система, которая занимается теплофикацией самой электростанции, а также прилегающего поселка, если таковой имеется.

К сетевым подогревателям этой установки, пар отбирается от турбины, а также имеется специальная линия для отвода конденсата. Вода подводится и отводится по специальной системе трубопровода.

Та электрическая энергия, которая будет вырабатываться таким образом, отводится от электрического генератора и передается потребителю, проходя через повышающие трансформаторы.

Основное оборудование

Ээто котельные, турбинные установки в паре с электрическим генератором и конденсатором.

Основным отличием основного оборудования от дополнительного стало то, что оно имеет стандартные параметры по своей мощности, производительности, по параметрам пара, а также по напряжению и силе тока и т. д.

Также можно отметить, что тип и количество основных элементов выбираются в зависимости от того, какую мощность необходимо получить от одной ТЭС, а также от режима ее эксплуатации. 

Основные принципы работы ТЭС

На рис.1 представлена типичная тепловая схема конденсационной установки на органическом топливе.

Рис.1 Принципиальная тепловая схема ТЭС

1 – паровой котёл; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – подогреватели низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватели высокого давления; 10 – дренажный насос

Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла (1).

В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут.

Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль.

За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину (2), назначение которой — превращать тепловую энергию пара в механическую энергию.

Все движущиеся части турбины жёстко связаны с валом и вращаются вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую внутреннюю энергию, из котла поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора (3) соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор (4). Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом (5) через регенеративные подогреватели (6) подаётся в деаэратор (7).

Деаэратор служит для удаления из воды растворённых в ней газов; одновременно в нём, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

Деаэрированная вода питательным насосом (8) через подогреватели (9) подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях (9), перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей (6) подаётся дренажным насосом (10) в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора (4).

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 3.7 из 5.

Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО₂, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО₂ закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO₂ – оксид серы. Далее происходит удаление СО₂ с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Сургутская ГРЭС-2

Энергетика для начинающих. — Энергодиспетчер

   Электрическая энергия  давно вошла в нашу жизнь. Еще греческий философ Фалес в 7 веке до нашей эры обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть начинает притягивать предметы. Но долгое время на этот факт никто не обращал внимание. Лишь в 1600 году впервые появился термин «Электричество», а в  1650 году Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания. Это была первая простейшая электростатическая машина.

  Прошло  много лет с тех пор, но даже сегодня, в мире, заполненном терабайтами информации, когда можно самому узнать все, что тебя интересует, для многих остается загадкой как производится электричество, как его доставляют к нам в дом, офис, на предприятие…

В несколько частей рассмотрим эти процессы.

Часть I. Генерация электрической энергии.

  Откуда же берется электрическая энергия? Появляется эта энергия   из других видов энергии – тепловой, механической, ядерной, химической и многих других. В промышленных масштабах электрическую энергию получают на электростанциях. Рассмотрим только самые распространенные виды электростанций.

  1) Тепловые электростанции. Сегодня из можно объединить одним термином – ГРЭС (Государственная Районная Электростанция). Конечно, сегодня этот термин потерял первоначальный смысл, но он не ушел в вечность, а остался с нами.

Тепловые электростанции делятся на несколько подтипов:

А) Конденсационная электростанция (КЭС) — тепловая электростанция, производящая только электрическую энергию, своим названием этот тип электростанций обязан особенностям принципа работы.

Рис.1

Принцип работы: В котел  при помощи насосов подается воздух и топливо (газообразное, жидкое или твердое). Получается топливо-воздушная смесь, которая горит в топке котла, выделяя огромное количество теплоты. При этом  вода проходит по трубной системе, которая располагается внутри котла. Выделяющаяся теплота передается этой воде, при этом ее температура повышается и доводится до кипения. Пар, который был получен в котле снова идет в котел для перегревания его выше температуры кипения воды (при данном давлении), затем по паропроводам он поступает на паровую турбину, в которой пар совершает работу. При этом он расширяется, уменьшается его температура и давление. Таким образом, потенциальная энергия пара передается турбине, а значит, превращается в кинетическую. Турбина же в свою очередь приводит в движение ротор трехфазного генератора переменного тока, который находится на одном валу с турбиной и производит энергию.

Рассмотрим некоторые элементы КЭС поближе.

Паровая турбина.

Рис.2

Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. Между рядами лопаток, как видите, есть промежутки. Они есть потому, что этот ротор вынут из корпуса. В корпус  тоже встроены  ряды лопаток, но они неподвижны и служат для создания нужного угла падения пара на движущиеся лопатки.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум.

Турбина и генератор, которые находятся на одном валу называются турбогенератором. Трехфазный генератор переменного тока (синхронная машина).

Рис.3

Он состоит из:

1. Электромагнита, вращающегося вместе с валом турбогенератора (это обмотка возбуждения). На данном рисунке электромагнит имеет 1  пару полюсов, а это значит, что для того, чтобы генератор выдавал частоту тока 50 Гц, он должен вращатся с частотой 3000 об/мин. (такие турбогенераторы называют быстроходными). Если бы было 2 пары полюсов, то достаточно было бы вращение с частотой 1500 об/мин, и так далее. Чем больше пар полюсов, тем больше становится турбогенератор. Оптимальную частоту выбирают исходя из параметров теплоносителя. На КЭС устанавливают, в основном, быстроходные турбогенераторы.
2. 3-х обмоток статора, смещенных относительно друг друга на 120 градусов. Каждая обмотка – это фаза. Концы этих обмоток соединяются специальным образом

   Рис.4

   (обычно в треугольник, а начала выводятся. По токопроводам  выработанная энергия (с  номинальным напряжением до 24 кВ) поступает на повышающий трехфазный трансформатор (или на группу  3-х однофазных трансформаторов.

Рис. 5,6

Который повышает напряжение до стандартного значения (35-110-220-330-500-750 кВ). При этом ток значительно уменьшается (например, при увеличении напряжения в 2 раза, ток уменьшается в 4 раза), что позволяет передавать мощность на большие расстояния. Следует отметить, что когда мы говорим о классе напряжения, то мы имеем в виду линейное (междуфазное) напряжение.

 Активную мощность, которую вырабатывает генератор, регулируют изменением количеством энергоносителя, при этом изменяется ток в обмотке ротора. Для увеличения выдаваемой активной мощности нужно увеличить подачу пара на турбину, при этом ток в обмотке ротора возрастет.  Не следует забывать, что генератор синхронный, а это значит, что его частота всегда равна частоте тока в энергосистеме, и изменение параметров энергоносителя не повлияет на частоту его вращения.

 Кроме того, генератор вырабатывает и реактивную мощность. Ее можно использовать для регулирования выдаваемого напряжения в небольших пределах (т.е. это не основное средство регулирования напряжения в энергосистеме). Работает это таким образом. При перевозбуждении обмотки ротора, т.е. при повышении напряжения на роторе сверх номинала, «излишек» реактивной мощности выдается в энергосистему, а когда обмотку ротора недовозбуждают, то реактивная мощность потребляется генератором.

 Таким образом, в переменном токе мы говорим о полной мощности (измеряется в вольт-амперах – ВА), которая равна корню квадратному от суммы активной (измеряется в ваттах – Вт) и реактивной (измеряется в вольт-амперах реактивных – ВАР) мощностях.

 Вода в водохранилище служит для отведения тепла от конденсатора. Однако, часто для этих целей используют брызгальные бассейны

Рис.7

или градирни. Градирни бывают башенными Рис.8

или вентиляторными Рис.9

Градирни устроены почти так же как и брызгальные бассейны, с тем лишь различием, что вода стекает по радиаторам, передает им тепло, а уже они охлаждаются нагнетаемым  воздухом. При этом  часть воды испаряется и уносится в атмосферу.
КПД такой электростанции не превышает 30%.

 Б) Газотурбинная электростанция.
Парогазовые установки.

 На газотурбинной электростанции турбогенератор приводится в движение не паром, а непосредственно газами, получаемыми при сгорании топлива. При этом можно использовать только природный газ, иначе турбина быстро выйдет из стоя из-за ее загрязнения продуктами горения. КПД на максимальной нагрузке 25-33%

 Гораздо больший КПД (до 60%) можно получить, совмещая паровой и газовый циклы. Такие установки называются парогазовыми. В них вместо обычного котла установлен котел-утилизатор, не имеющий собственных горелок. Теплоту он получает от выхлопа газовой турбины. В настоящее время ПГУ активнейшим образом внедряются  в нашу жизнь, но пока в России их немного.

В) Теплоэлектроцентрали (очень давно стали неотъемлемой частью крупных городов). Рис.11

 ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Особенность электростанции такого типа состоит в том, что она может вырабатывать одновременно как тепловую, так и электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные способы отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. При этом часть пара или полностью весь пар (зависит от типа турбины) поступает в сетевой подогреватель, отдает ему теплоту и конденсируется там. Теплофикационные турбины позволяют регулировать количество пара для тепловых или промышленных нужд что позволяет ТЭЦ работать в нескольких режимах по нагрузке:

 тепловому — выработка электрической энергии полностью зависит от выработки пара для промышленных или теплофикационных нужд.

 электрическому — электрическая нагрузка независима от тепловой. Кроме того, ТЭЦ могут работать и в полностью конденсационном режиме. Это может потребоваться, например, при резком дефиците активной мощности летом. Такой режим является невыгодным для ТЭЦ, т.к. значительно снижается КПД.

 Одновременное производство электрической энергии и тепла (когенерация) – выгодный процесс, при котором КПД станции существенно повышается.  Так, например, расчетный КПД КЭС составляет максимум 30%, а у ТЭЦ – около 80%. Плюс ко всему, когенерация позволяет уменьшить  холостые тепловые выбросы, что положительно сказывается на экологии местности, в которой расположена ТЭЦ (по сравнению с тем, если бы тут была КЭС аналогичной мощности).

 Рассмотрим подробнее паровую турбину.

 К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с:

-противодавлением;

-регулируемым отбором пара;

-отбором и противодавлением.

 Турбины с противодавлением работают с выхлопом пара не в конденсатор, как у КЭС, а в сетевой подогреватель, то есть весь пар, пошедший через турбину, идет на теплофикационные нужды. Конструкция таких турбин обладает существенным недостатком: график электрической нагрузки полностью зависит от графика тепловой нагрузки, то есть такие аппараты не могут принимать участия  в оперативном регулировании частоты тока в энергосистеме.

 В турбинах, имеющих регулируемый отбор пара, происходит его отбор в нужном количестве в промежуточных ступенях, при этом выбирают такие ступени для отбора пара, какие подходят в данном случае. Такой тип турбины обладает независимостью от тепловой нагрузки и регулирование выдаваемой активной мощности можно регулировать в больших пределах, чем у ТЭЦ с противодавлением.

 Турбины с отбором и противодавлением совмещают в себе функции первых двух видов турбин.

 Теплофикационные турбины ТЭЦ не всегда не способны за малый промежуток времени изменить тепловую нагрузку. Для покрытия пиков нагрузки ,а иногда и для увеличения электрической мощности путем перевода турбин в конденсационный режим, на ТЭЦ устанавливают пиковые водогрейные котлы.

 2)      Атомные электростанции.

 В России на настоящий момент существует 3 вида реакторных установок. Общий принцип их работы примерно похож на работу КЭС (в былые времена АЭС называли ГРЭС). Принципиальное различие состоит лишь в том, что тепловую энергию получают не в котлах на органическом топливе, а в ядерных реакторах.

        Рассмотрим две самых распространенных типов реакторов в России.

1)      Реактор РБМК.

Рис.12

Отличительная особенность этого реактора состоит в том, что пар для вращения турбины получают непосредственно в активной зоне реактора.

Активная зона РБМК.  Рис.13

состоит из вертикальных графитовых колонн, в которых находятся продольные отверстия, с вставленными туда трубами из циркониевого сплава и нержавеющей стали. Графит выполняет роль замедлителя нейтронов.  Все каналы делятся на топливные и каналы СУЗ (система управления и защиты). Они имеют разные контуры охлаждения. В топливные каналы вставляют кассету (ТВС – тепловыделяющую сборку) со стержнями (ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент) внутри которых находятся урановые таблетки в герметичной оболочке. Понятно, что именно от них получают тепловую энергию, которая передается непрерывно циркулирующему снизу вверх теплоносителю под большим давлением – обычной, но очень хорошо очищенной от примесей воде.

Рис.14

 Вода, проходя по топливным каналам, частично испаряется , пароводяная смесь поступает от всех отдельных топливных каналов в 2 барабан-сепаратора, где происходит отделение (сепарация) пара от воды. Вода снова уходит в реактор с помощью циркуляционных насосов (всего из 4 на петлю), а пар по паропроводам идет на 2 турбины. Затем пар конденсируется в конденсаторе, превращается в воду, которая снова идет в реактор.

 Тепловой мощностью реактора управляют только с помощью стержней-поглотителей нейтронов из бора, которые перемещаются в каналах СУЗ. Вода, охлаждающая эти каналы идет сверху вниз.

 Как вы могли заметить, я еще ни разу не сказал про корпус реактора. Дело в том, что фактически у РБМК нет корпуса. Активная зона про которую я вам сейчас рассказывал помещена в бетонную шахту, сверху она закрыта крышкой весом в 2000 тонн.

Рис.15

 На приведенном рисунке видна верхняя биологическая защита реактора. Но не стоит ожидать, что приподняв один из блоков, можно будет увидеть желто-зеленое жерло активной зоны, нет. Сама крышка располагается значительно ниже, а над ней, в пространстве до верхней биологической защиты остается промежуток для коммуникаций каналов и полностью извлеченных стержней поглотителей.

 Между графитовыми колоннами оставляют пространство для теплового расширения графита. В этом пространстве циркулирует смесь газов азота и гелия. По ее составу судят о герметичности топливных каналов. Активная зона РБМК рассчитана на разрыв не более 5 каналов, если разгерметизируется больше – произойдет отрыв крышки реактора и раскрытие остальных каналов.  Такое развитие событий вызовет повторение Чернобыльской трагедии (тут я имею в виду не саму техногенную катастрофу, а ее последствия).

Рассмотрим плюсы РБМК:

—Благодаря поканальному регулированию тепловой мощности есть возможность менять топливные сборки, не останавливая реактор. Каждый день, обычно, меняют несколько сборок.

—Низкое давление в КМПЦ (контур многократной принудительной циркуляции), что способствует более мягкому протеканию аварий, связанных с его разгерметизацией.

—Отсутствие сложного в изготовлении корпуса реактора.

Рассмотрим минусы РБМК:

—В ходе эксплуатации  были обнаружены многочисленные просчеты в геометрии активной зоны, устранить которые на действующих энергоблоках 1-го и 2-го поколений (Ленинград, Курск, Чернобыль, Смоленск) полностью не возможно. Энергоблоки РБМК 3-его поколения (он один – на 3 энергоблоке Смоленской АЭС) лишен этих недостатков.

—Реактор одноконтурный. То есть турбины вращает пар, полученный непосредственно  в реакторе. А это значит, что он содержит радиоактивные компоненты.  При разгерметизации турбины (а такое было на Чернобыльской АЭС в 1993 году) ее ремонт будет сильно усложнен, а, может быть, и невозможен.

—Срок службы реактора определяется сроком службы графита (30-40 лет). Затем наступает его деградация, проявляющаяся в его разбухании. Этот процесс  уже вызывает серьезные опасения на старейшем энергоблоке РБМК Ленинград-1, построенном в 1973 году (ему уже 39 лет). Наиболее вероятный выход из ситуации – заглушение n-нного количества каналов для уменьшения теплового расширения графита.

—Графитовый замедлитель является горючим материалом.

—Ввиду огромного количества запорной арматуры, реактор сложен в управлении.

— На 1 и 2 поколениях существует неустойчивость при работе на малых мощностях.

В целом можно сказать, что РБМК – хороший реактор для своего времени. В настоящее время принято решение не строить энергоблоки с этим типом реакторов.

2) Реактор ВВЭР.

Рис. 16

       На смену РБМК в настоящее время приходит ВВЭР. Он обладает значительными плюсами по сравнению с РБМК.

 Активная зона полностью находится в очень прочном корпусе, который изготавливают на заводе и привозят железнодорожным, а затем и автомобильным  транспортом на строящийся энергоблок в полностью готовом виде. Замедлителем является чистая вода под давлением. Реактор состоит из 2-х контуров: вода первого контура под большим давлением охлаждает топливные сборки, передавая тепло 2-му контуру с помощью  парогенератора (выполняет функцию теплообменника между 2-ми изолированными контурами). В нем вода второго контура кипит, превращается в пар и идет на турбину. В первом контуре вода не кипит, так как она находится под очень большим давлением.  Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и снова идет в парогенератор. Двухконтурная схема обладает значительными плюсами по сравнению с одноконтурной:

 -Пар, идущий на турбину не радиоктивен.

 -Мощностью реактора можно управлять не только стержнями-поглотителями, но и раствором борной кислоты, что делает реактор более устойчивым.

 -Элементы первого контура располагаются очень близко друг от друга, поэтому их можно поместить в общую защитную оболочку. При разрывах в первом контуре радиоактивные элементы попадут в гермооболочку и не выйдут в окружающую среду. Кроме того гермооболочка защищает реактор от внешнего воздействия (например от падения небольшого самолета или взрыва за периметром станции).

-Реактор не сложен в управлении.

 Имеются так же и минусы:

—В отличие от  РБМК, топливо нельзя менять при работающем реакторе, т.к. оно находится в общем корпусе, а не в отдельных каналах, как в РБМК.  Время перезагрузки топлива обычно совпадает со временем текущего ремонта, что уменьшает воздействие этого фактора на КИУМ (коэффициент используемой установленной мощности).

—Первый контур находится под большим давлением, что потенциально может вызвать больший масштаб аварии при разгерметизации, чем РБМК.

—Корпус реактора очень сложно перевезти с завода-изготовителя на стройплощадку АЭС.

Что же, работу тепловых электростанций мы рассмотрели, теперь рассмотрим работу
гидравлических электростанций.

Рис.17

 Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

 Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. ГЭС обладают очень высокой маневренностью вырабатываемой мощности, а также малой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Эта особенность ГЭС привела с созданию другого типа электростанции – ГАЭС. Такие станции способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (обычно ночью), гидроагрегаты ГАЭС работают как насосы, потребляя электрическую энергию из энергосистемы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность (в пики нагрузки), вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины. ГАЭС выполняют исключительно важную функцию в энергосистеме (регулирование частоты), но они не получают широкого распространения у нас в стране, т.к. в итоге они потребляют больше мощности, чем выдают. То есть станция такого типа убыточна для владельца. Например, на Загорской ГАЭС мощность гидрогенераторов в генераторном режиме 1200 МВт, а в насосном – 1320 МВт. Однако такой тип станции наилучшем образом подходит для быстрого увеличения или уменьшения вырабатываемой мощности, поэтому их выгодно сооружать около, например, АЭС, так как последние работают в базовом режиме.

 Мы с вами рассмотрели  как именно производится электрическая энергия. Пора задать себе серьезный вопрос: «А какой тип станций наилучшем образом отвечает всем современным требованиям по надежности, экологичности, а кроме этого, еще и будет отличаться малой стоимостью энергии?» Каждый ответит на этот вопрос по-разному. Приведу свой список «лучших из лучших».

 1)      ТЭЦ на природном газе. КПД таких станций очень высок, высока и стоимость топлива, но природный газ – один из самых «чистых» видов топлива, а это очень важно для экологии города, в черте которых обычно и располагаются ТЭЦ.

 2)      ГЭС и ГАЭС. Преимущества над тепловыми станциями очевидно, так как этот тип станции не загрязняет атмосферу и производит самую «дешевую» энергию, которая плюс ко всему является возобновляемым ресурсом.

 3)      ПГУ на природном газе. Самый высокий КПД среди тепловых станций, а так же малое количество потребляемого топлива, позволит частично решить проблему теплового загрязнения биосферы и ограниченных запасов ископаемого топлива.

4)      АЭС. В нормальном режиме работы АЭС выбрасывает в окружающую среду в 3-5 раз меньше радиоактивных веществ, чем тепловая станция той же мощности, поэтому частичное замещения тепловых электростанций атомными вполне оправдано.

 5)      ГРЭС. В настоящее время на таких станциях в качестве топлива используют природный газ. Это является абсолютно бессмысленным, так как с тем же успехов в топках ГРЭС можно утилизировать попутный нефтяной газ (ПНГ) или сжигать уголь, запасы которого огромны, по сравнению с запасами природного газа.

 На этом я завершаю первую часть статьи. В следующей части мы узнаем, как электрическая энергия приходит к потребителям.

Материал подготовил:
студент группы ЭС-11б ЮЗГУ Агибалов Сергей.

Основные принципы работы ТЭС

Что такое тепловая электрическая станция и каковы же принципы работы ТЭС? Общее определение таких объектов звучит примерно следующим образом — это энергетические установки, которые занимаются переработкой природной энергии в электрическую. Для этих целей также используется топливо природного происхождения.

Принцип работы ТЭС. Краткое описание

На сегодняшний день наибольшее распространение получили именно тепловые электростанции. На таких объектах сжигается органическое топливо, которое выделяет тепловую энергию. Задача ТЭС — использовать эту энергию, чтобы получить электрическую.

Принцип работы ТЭС — это выработка не только электрической энергии, но и производство тепловой энергии, которая также поставляется потребителям в виде горячей воды, к примеру. Кроме того, эти объекты энергетики вырабатывают около 76% всей электроэнергии. Такое широкое распространение обусловлено тем, что доступность органического топлива для работы станции довольно велико. Второй причиной стало то, что транспортировка топлива от места его добычи к самой станции — это довольно простая и налаженная операция. Принцип работы ТЭС построен так, что имеется возможность использовать отработавшее тепло рабочего тела для вторичной поставки его потребителю.

Разделение станций по типу

Стоит отметить, что тепловые станции могут делиться на типы в зависимости от того, какой именно вид энергии они производят. Если принцип работы ТЭС заключается лишь в производстве электрической энергии (то есть тепловая энергия не поставляет потребителю), то ее называют конденсационной (КЭС).

Объекты, предназначенные для производства электрической энергии, для отпуска пара, а также поставки горячей воды потребителю, имеют вместо конденсационных турбин паровые. Также в таких элементах станции имеется промежуточный отбор пара или же устройство противодавления. Главным преимуществом и принципом работы ТЭС (ТЭЦ) такого типа стало то, что отработанный пар также используется в качестве источника тепла и поставляется потребителям. Таким образом, удается сократить потерю тепла и количество охлаждающей воды.

Основные принципы работы ТЭС

Прежде чем перейти к рассмотрению самого принципа работы, необходимо понять, о какой именно станции идет речь. Стандартное устройство таких объектов включает в себя такую систему, как промежуточный перегрев пара. Она необходима потому, что тепловая экономичность схемы с наличием промежуточного перегрева, будет выше, чем в системе, где она отсутствует. Если говорить простыми словами, принцип работы ТЭС, имеющей такую схему, будет гораздо эффективнее при одних и тех же начальных и конечных заданных параметрах, чем без нее. Из всего этого можно сделать вывод, что основа работы станции — это органическое топливо и нагретый воздух.

Схема работы

Принцип работы ТЭС построен следующим образом. Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла. В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф. Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль. Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле. В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину. Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую.

Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору.

Механическая часть работы станции

Устройство и принцип работы ТЭС в ее механической части связан с работой ротора. Пар, который поступает из турбины, имеет очень высокое давление и температуру. Из-за этого создается высокая внутренняя энергия пара, которая и поступает из котла в сопла турбины. Струи пара, проходя через сопло непрерывным потоком, с высокой скоростью, которая чаще всего даже выше звуковой, воздействуют на рабочие лопатки турбины. Эти элементы жестко закреплены на диске, который, в свою очередь, тесно связан с валом. В этот момент времени происходит преобразование механической энергии пара в механическую энергию турбин ротора. Если говорить точнее о принципе работы ТЭС, то механическое воздействие влияет на ротор турбогенератора. Это из-за того, что вал обычного ротора и генератора тесно связываются между собой. А далее происходит довольно известный, простой и понятный процесс преобразования механической энергии в электрическую в таком устройстве, как генератор.

Движение пара после ротора

После того как водяной пар проходит турбину, его давление и температура значительно опускаются, и он поступает в следующую часть станции — конденсатор. Внутри этого элемента происходит обратное превращение пара в жидкость. Для выполнения этой задачи внутри конденсатора имеется охлаждающая вода, которая поступает туда посредством труб, проходящих внутри стен устройства. После обратного преобразования пара в воду, она откачивается конденсатным насосом и поступает в следующий отсек — деаэратор. Также важно отметить, что откачиваемая вода, проходит сквозь регенеративные подогреватели.

Основная задача деаэратора — это удаление газов из поступающей воды. Одновременно с операцией очистки, осуществляется и подогрев жидкости так же, как и в регенеративных подогревателях. Для этой цели используется тепло пара, которое отбирается из того, что следует в турбину. Основное предназначение операции деаэрации состоит в том, чтобы понизить содержание кислорода и углекислого газа в жидкости до допустимых значений. Это помогает снизить скорость влияние коррозии на тракты, по которым идет поставка воды и пара.

Станции на угле

Наблюдается высокая зависимость принципа работы ТЭС от вида топлива, которое используется. С технологической точки зрения наиболее сложным в реализации веществом является уголь. Несмотря на это, сырье является основным источником питания на таких объектах, число которых примерно 30% от общей доли станций. К тому же планируется увеличивать количество таких объектов. Также стоит отметить, что количество функциональных отсеков, необходимых для работы станции, гораздо больше, чем у других видов.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как транспортерные ленты, по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг — это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

ТЭС и АЭС

Довольно часто возникает вопрос о том, что общего между тепловыми и атомными станциями и есть ли сходство в принципах работы ТЭС и АЭС.

Если говорить об их сходстве, то их несколько. Во-первых, обе они построены таким образом, что для своей работы используют природный ресурс, являющийся ископаемым и иссекаемым. Кроме этого, можно отметить, что оба объекта направлены на то, чтобы вырабатывать не только электрическую энергию, но и тепловую. Сходства в принципах работы также заключаются и в том, что ТЭС и АЭС имеют турбины и парогенераторы, участвующие в процессе работы. Далее имеются лишь некоторые отличие. К ним можно отнести то, что, к примеру, стоимость строительства и электроэнергии, полученной от ТЭС гораздо ниже, чем от АЭС. Но, с другой стороны, атомные станции не загрязняют атмосферу до тех пор, пока отходы утилизируются правильным образом и не происходит аварий. В то время как ТЭС из-за своего принципа работы постоянно выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

Здесь кроется и главное отличие в работе АЭС и ТЭС. Если в тепловых объектах тепловая энергия от сжигания топлива передается чаще всего воде или преобразуется в пар, то на атомных станциях энергию берут от деления атомов урана. Полученная энергия расходится для нагрева самых разных веществ и вода здесь используется довольно редко. К тому же все вещества находятся в закрытых герметичных контурах.

Теплофикация

На некоторых ТЭС в их схемах может быть предусмотрена такая система, которая занимается теплофикацией самой электростанции, а также прилегающего поселка, если таковой имеется. К сетевым подогревателям этой установки, пар отбирается от турбины, а также имеется специальная линия для отвода конденсата. Вода подводится и отводится по специальной системе трубопровода. Та электрическая энергия, которая будет вырабатываться таким образом, отводится от электрического генератора и передается потребителю, проходя через повышающие трансформаторы.

Основное оборудование

Если говорить об основных элементах, эксплуатирующихся на тепловых электрических станциях, то это котельные, а также турбинные установки в паре с электрическим генератором и конденсатором. Основным отличием основного оборудования от дополнительного стало то, что оно имеет стандартные параметры по своей мощности, производительности, по параметрам пара, а также по напряжению и силе тока и т. д. Также можно отметить, что тип и количество основных элементов выбираются в зависимости от того, какую мощность необходимо получить от одной ТЭС, а также от режима ее эксплуатации. Анимация принципа работы ТЭС может помочь разобраться в этом вопросе более детально.

Волновая электростанция: принцип работы

Воды Мирового океана скрывают в себе несметные богатства, главными из которых, пожалуй, являются безграничные источники энергии в виде морских волн. Впервые об использовании кинетической энергии накатывающихся на берег валов задумались в 18 веке в Париже, где был представлен первый патент на волновую мельницу. Сейчас технологии шагнули далеко вперед, и совместными усилиями ученых была создана первая коммерческая волновая электростанция, которая начала эксплуатироваться в 2008 году.

Почему это выгодно?

Ни для кого не секрет, что природные богатства находятся на грани истощения. Запасы угля, нефти и газа – основных энергетических источников – подходят к концу. По самым оптимистичным прогнозам ученых, запасов хватит для 150-300 лет жизни. Атомная энергетика тоже не оправдала ожиданий. Большая мощность и производительность окупают затраты на строительство, эксплуатацию, но проблемы захоронения отходов и нанесения ущерба окружающей среде скоро заставят отказаться и от них. По этим причинам ученые ищут новые альтернативные источники энергии. Сейчас уже действуют ветровые и солнечные электростанции. Но при всех своих достоинствах они имеют существенный недостаток – низкий КПД. Удовлетворить потребности всего населения не удастся. Поэтому необходимы новые решения.

Для выработки электричества волновая электростанция использует кинетическую энергию волн. По самым скромным подсчетам, этот потенциал оценивается в 2 млн МВт, что сравнимо с 1000 работающих на полную мощность атомных электростанций, а на один метр фронта волны приходится около 75 кВт/м. При этом не наблюдается абсолютно никакого вредного воздействия на окружающую среду.

Общая схема работы

Волновыми электростанциями называют плавучие сооружения, которые способны преобразовывать механическую энергию движения волн в электрическую и передавать ее потребителю. При этом стараются использовать два источника:

1. Кинетические запасы. Морские валы проходят через трубу большого диаметра и вращают лопасти, которые передают усилие на электрогенератор. Применяется и пневматический принцип – вода, проникая в специальную камеру, вытесняет оттуда кислород, который перенаправляется по системе каналов и вращает лопасти турбины.
2. Энергия качения. В этом случае волновая электростанция выступает в роли поплавка. Перемещаясь в пространстве вместе с профилем волны, она посредством сложной системы рычагов заставляет вращаться турбину.

Разными странами используются свои собственные технологии преобразования механического движения волн в электричество, но общая схема действия у них одинаковая.

Недостатки волновых электростанций

Главным препятствием на пути к обширному внедрению волновых электростанций является их стоимость. Из-за сложной конструкции и сложной установки на поверхность морских вод затраты на внедрение подобных установок в эксплуатацию выше, чем на строительство АЭС или ТЭС.

Кроме того, наблюдается и ряд других недостатков, которые в основном связаны с появлением социально-экономических проблем. Дело все в том, что крупные поплавковые станции создают опасность и мешают мореходству и рыболовству – поплавковая волновая электростанция может просто вытеснить человека из промысловых зон. Возможны и экологические последствия. Использование установок значительно гасит морские валы, делает их меньше и не дает пробиться на берег. Между тем волны играют важную роль в процессе газообмена океана, очищения его поверхности. Все это может привести к смещению экологического равновесия.

Положительные стороны волновых электростанций

Вместе с недостатками волновая электростанция имеет и ряд преимуществ, которые оказывают положительное воздействие и на деятельность человека:

• установки, благодаря тому что гасят энергию волны, могут защищать прибрежные сооружения (причалы, порты) от разрушения силой океана;
• выработка электричества происходит с минимальными затратами;
• высокая мощность волнения делает ВЭС экономически более выгодными, нежели ветровые или солнечные электростанции.

Запасами энергии обладают и воды суши, главным образом реки. Сооружение станций на мостах, переправах, причалах является перспективой развития этой области выработки электроэнергии.

Проблемы, которые надо решить

Основная задача, которая стоит перед научным сообществом сейчас, – это совершенствование конструкции, что позволит снизить себестоимость электричества, которое вырабатывают волновые электростанции. Принцип работы должен остаться тем же, но применяться для создания установок будут уже новые технологии и материалы.

Средняя мощность волны составляет 75-85 кВт/м – именно на такой диапазон настраиваются большинство станций. Однако во время шторма сила морских валов увеличивается в несколько раз и создается опасность разрушения установок. Уже не одна лопасть была смята или погнута после шторма. Для решения этой проблемы ученые искусственными методами снижают удельную мощность волн. Одна из проблем состоит в том, что массовое использование волновых станций приведет к изменению климата. Генерация электрической энергии осуществляется за счет вращения Земли (именно так образуются волны). Повсеместное использование станций заставит планету вращаться медленнее. Человек разницу не почувствует, но это уничтожит ряд течений, которые играют важную роль в теплообмене Земли.

Первая в мире опытная ВЭС

Первая волновая электростанция появилась в 1985 году в Норвегии. Ее мощность составила 500 кВт, а сама она представляла собой опытный образец. Ее принцип действия основан на циклическом сжатии и расширении среды:

• цилиндр с открытым дном погружен в воду так, чтобы его край был ниже ложбины волны – самой нижней ее точки;
• периодически набегающая вода сжимает воздух во внутренней полости;
• по достижении определенного давления открывается клапан, который дает проход сжатому кислороду к турбине.

Такая электростанция вырабатывала 500 кВт энергии, чтобы было достаточно для подтверждения действенности установок, что способствовало их развитию.

Первая в мире промышленная электростанция

Первой в мире установкой промышленного масштаба считается Oceanlinx в акватории Порт-Кембл, в Австралии. Она введена в эксплуатацию в 2005 году, но затем была отправлена на реконструкцию и в 2009 году вновь заработала, из-за чего в регионе теперь используются и приливные, и волновые электростанции. Ее принцип действия состоит в следующем:

1. Волны периодически забегают в специальные камеры, заставляя сжиматься воздух.
2. По достижении критического давления сжатый воздух через сеть каналов вращает электрогенератор.
3. Для улавливания движения и силы волн лопасти турбины меняют свой угол наклона.

Мощность установки составила порядка 450 кВт, хотя каждая секция станции способна выдавать от 100 кВт*ч до 1,5 МВт*ч электрической энергии.

Первая в мире коммерческая ВЭС

Первая волновая электростанция коммерческого назначения заработала в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Более того, она первая в мире установка, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Проект подготовила английская компания Pelamis Wave Power.

В состав конструкции входит несколько секций, которые отпускаются и поднимаются вместе с профилем волны. Секции шарнирно скреплены с гидравлической системой и во время движения приводят ее в действие. Гидравлический механизм заставляет вращаться ротор генератора, благодаря чему и вырабатывается электроэнергия. Используемые в Португалии волновые электростанции плюсы и минусы имеют. Преимущество установки заключается в большой мощности – около 2,25 МВт, а также в возможности установки дополнительных секций. Недостаток установки системы один – возникает сложности с передачей электрической энергии по проводам к потребителю.

Первая в России волновая электростанция

В России первая ВЭС появилась в 2014 году в Приморском крае. Разработкой занимался коллектив ученых из Уральского федерального университета и Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН. Установка имеет экспериментальный характер. Ее особенность в том, что она использует энергию не только волн, но и приливов/отливов.

В Москве предполагается строительство научно-исследовательской лаборатории, которая займется разработкой и созданием первой отечественной поплавковой станции. Возможно, после этого волновые электростанции в России тоже будут иметь промышленное или коммерческое назначение.

Виды электростанций — характеристика, плюсы и минусы устройств

Характеристики электростанций

Все электрические станции объединены и образуют Единую энергетическую группу, которую создали с целью более эффективного использования их мощностей, чтобы непрерывно снабжать потребителей электроэнергией. Основным элементом в устройстве считается электрогенератор, который выполняет определенные функции:

1. Гарантирует непрерывную работу одновременно с другими энергосистемами и обеспечивает энергией собственные автономные нагрузки.
2. Обеспечивает быстрое реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, которая соответствует его номинальному значению. Производит запуск электродвигателя, обеспечивающего функционирование всей станции.
3. Совместно со специальным оборудованием выполняет защитные функции.

Каждый генератор отличается формами, размерами и источником энергии, который вращает вал. Кроме него, в станцию входят: турбины, котлы, трансформаторы, распределительное оборудование, технические средства коммутации, автоматика, релейная защита. Сейчас большое внимание уделяется выпуску более компактных установок.

Они вырабатывают электроэнергию, которая питает не только различные объекты, но и целые поселения, находящиеся на удаленном расстоянии от электрических линий. В основном они используются на полярных станциях и предприятиях, добывающих полезные ископаемые.

Основные виды

Классификация электростанций в первую очередь проводится по типу энергоносителей. К ним относятся уголь, природный газ, вода рек, ядерное топливо, дизельное горючее, бензин и т. д. Список основных станций:

1. ТЭС — расшифровка аббревиатуры: тепловая электрическая станция. Для ее работы используется природное топливо, а она может быть конденсационной (КЭС) или теплофикационной (ТЭЦ).
2. ГЭС — гидравлическая электростанция, которая работает за счет воды рек, падающей с высоты. Существует ее разновидность — ГАЭС (гидроаккумулирующая).
3. АЭС — атомные станции, энергоносителем которых является ядерное топливо.
4. ДЭС — стационарные или передвижные электростанции, работающие на дизельном топливе. Обычно это станции малой мощности, которые используются в строительстве и частном секторе, где нет линий электропередач.

Существуют еще солнечные, ветровые, приливные и геотермальные источники электропитания, которые слабо применяются в нашей стране. У них есть ряд недостатков природного характера, и они представляют собой альтернативные виды выработки электроэнергии.

Тепловые и гидравлические

Тепловые электростанции России создают около 70% от всей электроэнергии. Для их функционирования используется мазут, уголь, газ, а в некоторых регионах — торф и сланцы. На теплоэлектроцентралях кроме электрической производится тепловая энергия.

Одним из основных элементов станции является турбина, которая вращается за счет вырабатываемого пара. Преимуществом ТЭС считается то, что ее оборудование можно разместить практически везде, где есть природные энергоносители. Кроме того, на их работу практически не влияют природные факторы.

Но при этом применяемое топливо не возобновляется, то есть его ресурсы могут закончиться, а само оборудование засоряет окружающую среду. В России тепловые станции не оборудованы эффективными системами для очистки от вредных и токсичных веществ.

Газовое оборудование считается более экологичным, но идущие к нему трубы также наносят вред природе. Станции, которые находятся в центральном регионе страны работают на природном газе и мазуте, а в восточных районах — на угле. Поэтому их размещение осуществляется ближе к месторождениям природного топлива.

По своей значимости гидравлические станции расположились на втором месте после ТЭС. Их основное отличие — это использование энергии воды, которая относится к возобновляемым ресурсам. Если смотреть по карте России, то можно заметить, что самые мощные ГЭС находятся в Сибири на Енисее и Ангаре. Список крупных электростанций:

1. Саяно-Шушенская — обладает мощностью 6,4 тыс. мВт.
2. Красноярская — 6 тыс. мВт.
3. Братская — 4,5 тыс. мВт.
4. Усть-Илимская — 3,84 тыс. мВт.

Схема принципа действия установок довольно проста. Падающая вода приводит в движение турбины, которые вращают генераторы, и начинает вырабатываться электроэнергия. Стоимость электричества, производимого ГЭС, считается самой дешевой, и она в 5—6 раз меньше, чем на ТЭС. Кроме того, чтобы управлять гидравлической станцией, требуется меньшее количество сотрудников.

Большую разницу составляет время запуска установки. Если для ГЭС этот параметр составляет 3—5 минут, то у ТЭС он будет длиться несколько часов. С другой стороны, гидравлическая установка функционирует на полную мощность только при большом подъеме уровня воды.

Сейчас большое внимание уделяется строительству гидроаккумулирующих станций, которые отличаются от традиционных установок возможностью перемещения одинакового количества воды между нижним и верхним бассейнами. В ночное время, когда есть излишки электроэнергии, вода подается снизу вверх, а в дневное — наоборот.

Атомные и дизельные

По количеству выпускаемой энергии атомные электростанции располагаются на третьем месте. Их доля в энергетике России составляет всего 10%. В Соединенных Штатах это значение равно 20%, а самый высокий показатель во Франции — более 75%.

После катастрофы на АЭС в Чернобыле была сокращена программа по строительству и развитию ядерных электростанций. Наиболее известные объекты в России:

• Ленинградский;
• Курский;
• Смоленский;
• Белоярский и др.

Сейчас наиболее популярны атомные теплоэлектроцентрали, назначение которых — производство электрической энергии и тепла. Станция такого типа функционирует в поселке Билибино на Чукотке. Кроме того, одним из последних направлений считается создание АСТ — атомных станций теплоснабжения, в которых происходит превращение ядерного энергоносителя в тепловую энергию.

Такое оборудование успешно работает в Нижнем Новгороде и Воронеже. При правильной эксплуатации АЭС является самой экологичной установкой, а именно:

• несущественные выбросы в атмосферу;
• кислород практически не поглощается;
• не создается парниковый эффект.

Если рассматривать принцип работы атомной электростанции, то следует учитывать катастрофические последствия после аварий. Отработанный энергоноситель также требует специального захоронения в ядерных могильниках.

Мобильные дизельные электростанции стали неотъемлемой частью для снабжения электроэнергией отдаленных районов и объектов строительства. Помимо этого, их зачастую используют как аварийные или резервные источники.

Основным элементом оборудования считается генератор, который вращается от двигателя внутреннего сгорания. Стационарные установки могут обладать мощностью до 5 тыс. кВт, а передвижные — не более 1 тыс. кВт.

Одним из их достоинств считаются компактные размеры, поэтому их можно размещать в небольших помещениях. К минусам можно отнести зависимость от наличия топлива, способов его доставки и хранения.

Преимущества и недостатки

Любая электрическая станция обладает как определенными достоинствами, так и некоторыми недостатками. Причины такой ситуации могут зависеть от технологических процессов, человеческого фактора и природных явлений.

Таблица. Плюсы и минусы ТЭС, ГЭС, АЭС.

Вид электростанции	Достоинства	Недостатки
Тепловая	1. Небольшая цена на энергоноситель. 2. Малые капитальные вложения. 3. Не имеют конкретной привязки к какому-нибудь району. 4. Низкая себестоимость электроэнергии. 5. Все оборудование занимает небольшую площадь.	1. Сильное загрязнение окружающей среды. 2. Большие эксплуатационные расходы.
Гидравлическая	1. Отсутствует необходимость добычи и доставки энергоносителя. 2. Не загрязняет близлежащие районы. 3. Управление водяными потоками. 4. Высокая надежность функционирования. 5. Легкое техническое обслуживание и небольшая себестоимость электроэнергии. 6. Возможность дополнительно использовать природные ресурсы.	1. Подтопление плодородных земель. 2. Большая занимаемая площадь.
Атомная	1. Малое количество вредных выбросов. 2. Небольшой объем энергоносителя. 3. Высокая мощность на выходе. 4. Низкие издержки для получения электроэнергии.	1. Вероятность опасного облучения. 2. Выходная мощность не регулируется. 3. Катастрофические последствия при аварии. 4. Высокие капитальные вложения.

Нетрадиционные электростанции (солнечные, геотермальные, приливные, ветровые и др.) в России используются в небольшом количестве.

Несмотря на недостатки, которые в основном связаны с непостоянством природных явлений, высокой стоимостью и малой выходной мощностью, за альтернативными установками — интересное и перспективное будущее.

Как работает солнечная электростанция?

Солнечная электростанция — это объект любого типа, который преобразует солнечный свет либо напрямую, например, фотоэлектрические установки, либо косвенно, например, солнечные тепловые электростанции, в электричество.

Они бывают разных «вкусов», в каждом из которых используются отдельные методы, позволяющие использовать силу солнца.

В следующей статье мы кратко рассмотрим различные типы солнечных электростанций, которые используют животворный солнечный свет для производства электроэнергии.

1. Фотогальваника

Фотогальванические электростанции используют большие площади фотогальванических элементов, известных как фотоэлектрические или солнечные элементы, для прямого преобразования солнечного света в полезную электроэнергию. Эти элементы обычно изготавливаются из кремниевых сплавов и являются технологией, с которой большинство людей знакомо — скорее всего, у вас есть один на вашей крыше.

Сами панели бывают разных форм:

— Кристаллические солнечные панели — как следует из названия, эти типы панелей сделаны из кристаллического кремния.Они могут быть монокристаллическими, поли- или поликристаллическими. Как показывает практика, монокристаллические версии более эффективны ( около 15-20%, ), но дороже, чем их альтернативы (как правило, имеют КПД 13-16%, ), но со временем прогресс сокращает разрыв между ними.

— Тонкопленочные солнечные панели. Эти типы панелей состоят из ряда пленок, которые поглощают свет в различных частях электромагнитного спектра. Как правило, они изготавливаются из аморфного кремния (aSi), теллурида кадмия (CdTe), сульфида кадмия (CdS) и диселенида меди, индия (галлия).Этот тип панелей идеально подходит для применения в качестве гибких пленок на существующих поверхностях или для интеграции в строительные материалы, такие как кровельная черепица.

Эти типы станций вырабатывают электроэнергию, которая затем, как правило, напрямую подается в национальную сеть.

ФЭ-панель в Марке, Италия. Источник: CA ‘Marinello 1 / Flickr

Эти типы электростанций обычно состоят из следующих основных компонентов: —

— Солнечные панели, преобразующие солнечный свет в полезное электричество.Они, как правило, генерируют постоянный ток напряжением до 1500 В ;

— Этим предприятиям нужны инвесторы для преобразования постоянного тока в переменный ток

— У них обычно есть какая-то система мониторинга для контроля и управления заводом и;

— Они напрямую подключены к какой-либо внешней электросети.

— Если установка вырабатывает более 500 кВт и , они обычно также используют повышающие трансформаторы.

1.1 Как работает солнечная фотоэлектрическая электростанция?

Солнечные фотоэлектрические электростанции работают так же, как небольшие бытовые фотоэлектрические панели или крошечные фотоэлектрические панели на вашем калькуляторе, но на стероидах.

Большинство солнечных фотоэлектрических панелей изготавливаются из полупроводниковых материалов, обычно из кремния. Когда фотоны от солнечного света попадают на полупроводниковый материал, генерируются свободные электроны, которые затем могут проходить через материал, создавая постоянный электрический ток.

Это известно как фотоэффект в физике. Затем постоянный ток необходимо преобразовать в переменный ток (AC) с помощью инвертора, прежде чем его можно будет напрямую использовать или подавать в электрическую сеть.

Фотоэлектрические панели отличаются от других солнечных электростанций, поскольку они используют фотоэффект напрямую, без необходимости использования других процессов или устройств.Например, не нужен жидкий теплоноситель, такой как вода, как в солнечных тепловых установках.

Фотоэлектрические панели не концентрируют энергию, они просто преобразуют фотоны в электричество, которое затем передается в другое место.

2. Солнечные тепловые электростанции

Солнечные тепловые электростанции, с другой стороны, фокусируют или собирают солнечный свет таким образом, чтобы генерировать пар для питания турбины и выработки электроэнергии. Солнечные тепловые электростанции также можно разделить на три различных типа: —

2.1 Линейные, параболические желобные солнечные тепловые и солнечные электростанции

Это наиболее распространенная форма солнечной электростанции, которая характеризуется использованием полей либо линейных U-образных параболических желобных коллекторов, либо солнечных тарелок. Эти типы объектов обычно состоят из большого «поля» параллельных рядов солнечных коллекторов.

Обычно они состоят из трех дискретных типов систем:

2.1.1. Системы параболических желобов

В параболических желобах используются отражатели в форме параболы, которые способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100-кратных нормальных уровней солнечного света.Этот метод используется для нагрева особого типа жидкости, которая затем собирается в центральном месте для генерирования перегретого пара под высоким давлением.

Эти системы наклоняются, чтобы следить за солнцем в течение дня. Благодаря своей параболической форме отражатели такого типа способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100 раз нормальной интенсивности солнечного света.

Самая долго действующая солнечная тепловая установка в мире, система производства солнечной энергии (SEGS) в пустыне Мохаве, Калифорния, является одной из таких электростанций.Первая установка, SEGS 1, была построена в 1984 году и проработала до 2015 года, вторая, SEG 2, работала с 1984 по 2015 годы.

Пример системы параболического желоба. Источник: USA.Gov/Wikimedia Commons

Последняя построенная электростанция, SEGS IX, с мощностью производства электроэнергии 92 мегаватт (МВт) , была введена в эксплуатацию в 1990 году. Сегодня в настоящее время существует семь действующих станций SEGS с общей мощностью. 357 МВт — это делает ее одной из крупнейших солнечных ТЭЦ в мире.

2.1.2. Как это работает?

Эти солнечные тепловые электростанции работают за счет фокусирования солнечного света от длинных параболических зеркал на приемные трубки, которые проходят по длине зеркала в их фокусной точке. Эта концентрированная солнечная энергия нагревает жидкость, которая непрерывно течет по трубкам.

Эта нагретая жидкость затем направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для выработки электроэнергии.

2.2. Линейные концентрирующие системы

Линейные концентрирующие системы, иногда называемые отражателями Френеля, также состоят из больших «полей» зеркал, отслеживающих солнце, которые, как правило, выровнены в направлении север-юг для максимального захвата солнечного света.Эта установка позволяет рядам зеркал отслеживать солнце с востока на запад в течение дня.

2.2.1. Как это работает?

Подобно своим собратьям с параболическими зеркалами, линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных U-образных зеркал. Однако, в отличие от параболических систем, в линейных системах отражателей Френеля приемная труба размещается над несколькими зеркалами, чтобы обеспечить большую мобильность зеркал при отслеживании солнца.

В этих типах систем используется эффект линзы Френеля, который позволяет использовать большое концентрирующее зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием.Такая установка позволяет подобным системам фокусировать солнечный свет примерно в 30 раз нормальной интенсивности.

2.3. Солнечные тарелки и двигатели

В солнечных тарелках также используются зеркала для фокусировки солнечной энергии на коллекторе. Они, как правило, состоят из очень больших спутниковых антенн, покрытых мозаикой из маленьких зеркал, которые фокусируют энергию на приемнике в фокусной точке.

2.3.1. Как это работает?

Подобно параболической и линейной системам, зеркальная поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловом приемнике в фокусе антенны.Этот ресивер передает выделяемое тепло двигателю-генератору.

Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелка / двигатель, является двигатель Стирлинга. Нагретая жидкость из приемника посуды используется для перемещения поршней в двигателе для создания механической энергии.

Эта механическая энергия затем поступает в генератор или генератор переменного тока для выработки электроэнергии.

Солнечные антенны / двигатели всегда направляют прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе антенны.Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и она имеет температуру рабочей жидкости выше 749 градусов Цельсия .

Электростанция с линейным отражателем Френеля. Источник: energy.gov

Электрогенерирующее оборудование может быть установлено либо непосредственно в центральной точке антенны (отлично подходит для удаленных мест), либо собрано из множества тарелок и выработки электроэнергии, происходящей в центральной точке.

Армия США разрабатывает модель 1.Система мощностью 5 МВт на складе армии Туэле в штате Юта с 429 солнечными батареями двигателя Стирлинга.

3. Башни солнечной энергии

Башни солнечной энергии представляют собой интересный метод, в котором от сотен до тысяч плоских зеркал слежения за солнцем (гелиостатов) отражают и концентрируют солнечную энергию на центральной башне. Этот метод позволяет концентрировать солнечный свет в 1500 раз , чем это обычно возможно только от прямых солнечных лучей.

Интересный пример такого типа электростанции можно найти в Юлихе, Северный Рейн-Вестфалия, Германия.Комплекс расположен на площади 18000 квадратных километров , на которой размещается более 2000 гелиостатов , которые фокусируют солнечный свет на центральной башне высотой 60 метров и высотой .

Министерство энергетики США и другие электроэнергетические компании построили и эксплуатировали первую демонстрационную солнечную электростанцию ​​недалеко от Барстоу, Калифорния, в 1980-х и 1990-х годах.

Некоторые в настоящее время также находятся в разработке в Чили.

Башня солнечной энергии Иванпа. Источник: Aioannides / Wikimedia Commons

Сегодня в США.С., в эксплуатации находятся три солнечные электростанции. Это объект солнечной энергии 392 МВт, Ivanpah в Айвенпа-Драй-Лейк, Калифорния, проект солнечной энергии 110 MВт Crescent Dunes в Неваде и 5 MW Sierra Sun Tower в пустыне Мохаве, Калифорния.

3.1. Как это работает?

Концентрированная солнечная энергия используется для нагрева воздуха в градирне до 700 градусов Цельсия . Тепло улавливается котлом и используется для производства электроэнергии с помощью паровой турбины.

Некоторые башни также используют воду в качестве теплоносителя. В настоящее время исследуются и испытываются более совершенные системы, в которых будут использоваться соли нитратов из-за их более высоких свойств теплопередачи и хранения по сравнению с водой и воздухом.

Возможность аккумулирования тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

Эти солнечные электростанции идеально подходят для работы в районах с неблагоприятными погодными условиями.Они используются в пустыне Мохаве в Калифорнии и выдерживают град и песчаные бури.

4. Солнечный пруд

Солнечные пруды Солнечные электростанции используют бассейн с соленой водой, который собирает и накапливает солнечную тепловую энергию. Он использует технику, называемую технологией градиента солености.

Этот метод действует как тепловая ловушка в пруду, которую можно использовать напрямую или хранить для дальнейшего использования. Такая электростанция используется в Израиле на электростанции Бейт-ха-Арава с 1984 года.

Есть и другие примеры в Бхудже в Индии, строительство которых было завершено в 1993 году.

Источник: Quora

4.1. Как это работает?

Солнечные пруды используют большой объем соленой воды для сбора и хранения солнечной тепловой энергии. Соленая вода естественным образом образует вертикальный градиент солености, известный как галоклин, с водой низкой солености наверху и водой высокой солености внизу.

Уровни концентрации соли увеличиваются с глубиной, и, следовательно, плотность также увеличивается от поверхности до дна озера, пока раствор не станет однородным на заданной глубине.

Принцип довольно прост. Солнечные лучи проникают в пруд и в конечном итоге достигают дна бассейна.

В обычном пруду или водоеме вода на дне водоема нагревается, становится менее плотной и поднимается вверх, создавая конвекционное течение. Солнечные водоемы предназначены для того, чтобы препятствовать этому процессу, добавляя соль в воду, пока нижние уровни не станут полностью насыщенными.

Поскольку вода с высокой соленостью не смешивается легко с водой с низкой соленостью над ней, конвекционные потоки содержатся в каждом отдельном слое, и между ними происходит минимальное перемешивание.

Этот процесс концентрирует тепловую энергию и снижает потери тепла из воды. В среднем вода с высокой соленостью может достигать 90 градусов Цельсия , а слои с низкой соленостью поддерживают около 30 градусов Цельсия .

Эту горячую соленую воду можно откачать для использования в производстве электроэнергии, через турбину или в качестве источника тепловой энергии.

Электростанция

Электростанция Меню

• Система силовой установки состоит из двигателя и / или гребного винта
• Два основных типа:
• Почти каждая система на самолете работает от двигателя
или совместно с ним.
• Установлен на брандмауэре, который является отделением двигателя от кабины

• Силовые установки — это авиационный термин, обозначающий двигатель
• Электростанции можно классифицировать по:
  • Рабочий цикл (два или четыре)
  • Способ охлаждения (жидкостное или воздушное)
  • Расположение цилиндров относительно коленчатого вала (радиальное, рядное, v-образное или противоположное)
• Двигатели могут быть размещены спереди (обычно) или сзади (нетипично) самолета и заключены в кожух, называемый капотом.
  • Обратите внимание, что в то время как капот относится к кожуху двигателя, обтекатель обычно относится к другим частям самолета, таким как шасси

• Поршневые двигатели являются основной силовой установкой, используемой в авиации общего назначения
• Они работают по принципу преобразования химической энергии в механическую.
  • Химическая энергия может быть топливной или, с развитием технологий, гибридной или полностью электрической
  • Механическая энергия винта
• • Анимированный радиальный двигатель
  Двигатели
  • Radial были популярны благодаря радиомодулям с высокой удельной мощностью и большой лобовой площадью, обеспечивающей равномерное охлаждение; однако по мере развития технологий жидкостное охлаждение стало стандартом по нескольким причинам [Рис. 1]
  • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, Radial Engine
• • Небольшая передняя часть, но низкая удельная мощность
  • Охлаждение затруднено, так как задние цилиндры не получают много воздуха, ограничиваясь конфигурацией с 4 или 6 цилиндрами
• • Обеспечивает большую мощность, чем рядный, при сохранении небольшой передней площади
• • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, двигатель с горизонтальным расположением оппозиции
  • Самый популярный, используется на небольших самолетах [Рис. 2]
  • Эти системы всегда имеют четное количество цилиндров (для противодействия)
  • Они относительно легкие, что обеспечивает более высокое отношение мощности к массе.
  • Уменьшение лобовой площади и лучшее охлаждение делают эти двигатели идеальными.
  • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, двигатель с горизонтальным расположением оппозиции
• • Использует трехсторонний «поршень» для выполнения движения
  • Будет иметь нечетное количество цилиндров
  • Эти двигатели отличаются высокой надежностью и отличной удельной мощностью
  • Однако только для небольших двигателей

• [Рисунок 3]
  • Справочник пилотов по авиационным знаниям,
    Искровое зажигание
  • Высокая надежность
  • Работает по принципу магнето и свечей зажигания, аналогично автомобилю
  • Использует свечу зажигания для зажигания предварительно смешанной топливно-воздушной смеси («вес топлива по отношению к весу воздуха»).
  • Справочник пилотов по авиационным знаниям,
    Искровое зажигание
• • Снижает эксплуатационные расходы, упрощает конструкцию, повышает надежность
  • Часто называют поршневыми двигателями для реактивного топлива, поскольку в них используется более дешевое дизельное или реактивное топливо, которое более доступно
  • Сжимает воздух в цилиндре, повышая его температуру до степени, необходимой для автоматического зажигания, когда топливо впрыскивается в цилиндр.
• Оба используют цилиндрические камеры сжатия и поршни, которые преобразуют линейное движение во вращательное движение коленчатого вала и, следовательно, гребного винта

• Справочник пилотов по авиационным знаниям,
  Четырехтактный компрессорный двигатель
• Преобразование химической энергии происходит в четырехтактном рабочем цикле [Рис. 4]
• • • Выпускные клапаны
    • Свечи зажигания
    • Поршни
• Каждый шаг, впуск, сжатие, мощность и выпуск происходит за четыре отдельных хода
• Каждый цилиндр работает с разным ходом
• Даже на низкой скорости этот цикл повторяется несколько сотен раз в минуту
• • • Такт впуска начинается, когда поршень начинает движение путешествие вниз
    • Когда это происходит, впускной клапан открывается и топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр
  • • Начинается, когда впускной клапан закрывается и поршень начинает возвращаться в верхнюю часть цилиндра
    • Эта фаза цикла используется для получения гораздо большей выходной мощности от топливно-воздушной смеси после ее воспламенения
  • • Начинается при воспламенении топливовоздушной смеси
    • Это вызывает огромное увеличение давления в цилиндре и заставляет поршень опускаться вниз от головки цилиндра, создавая силу, которая вращает коленчатый вал.
  • • Используется для продувки баллона от сгоревших газов
    • Начинается, когда выпускной клапан открывается и поршневые звезды, чтобы переместиться к головке цилиндров один раз снова
• Непрерывная работа зависит от дополнительных функций, перечисленных в верхней части этой страницы

• Справочник пилота по авиационным знаниям, двухтактный компрессорный двигатель
• Преобразование химической энергии происходит в двухтактном рабочем цикле [Рис. 5]
• Мощность сжатия на впуске и выпуске происходит всего за 2 хода поршня
• Будет производить больше мощности за один ход и тем самым увеличивать удельную мощность
• Из-за неэффективности конструкции и выбросов эти двигатели были ограничены и обычно находят применение только в авиации
• Благодаря современным технологиям большинство этих коротких падений было смягчено, однако четырехтактный двигатель остается наиболее распространенной конструкцией.

• • Измеряет давление масла в двигателе
• • Измеряет температуру масла в двигателе
  • Уменьшение количества масла, расход воздуха или чрезмерно бедная смесь вызывают повышение температуры масла
  • Наоборот, наоборот, температура снизится
• • Измеряет температуру головки цилиндров двигателя, или CHT
• • Тахометр, иногда называемый «тахометр», измеряет частоту вращения двигателя
  • Это означает, что время тахометра движется медленнее на низких оборотах и ​​быстрее на высоких оборотах.
  • «Тахометр» — это обычно способ, которым специалисты по обслуживанию будут измерять 100-часовые проверки
• • Хотя это не совсем прибор для двигателя, счетчик Хоббса работает, когда двигатель включается, пока он не выключится с помощью переключателя давления масла
  • Это записывает время работы двигателя

• APU представляет собой небольшой газотурбинный двигатель, устанавливаемый на самолет, используемый для создания источника воздуха для питания стартера (ов) воздушной турбины или для увеличения подачи воздуха, отбираемого двигателем, к ECS

• Функционирует как поршневой двигатель
• В режиме форсажной камеры используется добавленное распыленное топливо, смешанное с отходящими газами сгорания, и воздух, выпускаемый байпасным вентилятором, для создания дополнительной тяги.
• Они обеспечивают примерно в два раза большую тягу при четырехкратном расходе топлива

• Двигатели работают на воздухе и топливе
• Поскольку воздух — это практически само собой разумеющееся, когда двигатель выходит из строя мягким образом, подозревается топливо

• Индукционные системы управления соотношением топливо / воздух и его подачей в цилиндры
• Рычаги управления соотношением топливо / воздух
• Рычаги дроссельной заслонки регулируют количество смеси, подаваемой в двигатель
• Впускное отверстие забирает наружный воздух через фильтр
• В случае засорения альтернативный источник всасывается изнутри кожуха, минуя фильтр
• Больше можно найти здесь
• • Эти системы сжимают всасываемый воздух для увеличения его плотности с целью увеличения мощности
  • Основное различие между ними заключается в источнике питания:
    • Нагнетатель использует воздушный насос или компрессор с приводом от двигателя
    • Турбокомпрессор получает энергию от потока выхлопных газов, который проходит через турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор
  • Самолеты с этими системами имеют манометр, который отображает MAP во впускном коллекторе двигателя
  • Когда самолет без наддува набирает высоту, он в конечном итоге достигает высоты, на которой MAP недостаточен для нормального набора высоты
  • Этот предел высоты является служебным потолком самолета, и на него напрямую влияет способность двигателя производить мощность
  • Если всасываемый воздух, поступающий в двигатель, подвергается повышенному давлению или усиливается с помощью нагнетателя или турбонагнетателя, потолок эксплуатации самолета может быть увеличен.
  • С помощью этих систем самолет может летать на больших высотах с преимуществом более высокой истинной воздушной скорости и повышенной способности кружить в неблагоприятных погодных условиях
  
  
  • Самый эффективный метод увеличения мощности двигателя — использование турбонагнетателя или турбокомпрессора
  • Установленный на двигателе, этот бустер использует выхлопные газы двигателя для приведения в действие воздушного компрессора для увеличения давления воздуха, поступающего в двигатель через карбюратор или систему впрыска топлива, для увеличения мощности на большой высоте
  • Главный недостаток нагнетателя с зубчатым приводом — использование большого количества выходной мощности двигателя для увеличения производимой мощности — устраняется с помощью турбонагнетателя, поскольку турбокомпрессоры питаются от выхлопных газов двигателя
  • Это означает, что турбокомпрессор восстанавливает энергию горячих выхлопных газов, которая в противном случае была бы потеряна.
  • Вторым преимуществом турбонагнетателей перед нагнетателями является способность поддерживать контроль над номинальной мощностью двигателя на уровне моря от уровня моря до критической высоты двигателя
  • Критическая высота — это максимальная высота, на которой двигатель с турбонаддувом может развить свою номинальную мощность
  • Выше критической высоты выходная мощность начинает снижаться, как это происходит у двигателя без наддува
  • Турбокомпрессор состоит из двух основных элементов: компрессора и турбины
  • В компрессорной секции находится крыльчатка, которая вращается с высокой скоростью
  • Когда всасывающий воздух проходит через лопасти рабочего колеса, рабочее колесо ускоряет воздух, позволяя втягивать большой объем воздуха в корпус компрессора
  • В результате действия крыльчатки создается воздух под высоким давлением и высокой плотностью, который подается в двигатель
  • Для вращения рабочего колеса выхлопные газы двигателя используются для привода турбинного колеса, которое установлено на противоположном конце приводного вала рабочего колеса
  • Направляя разное количество выхлопных газов через турбину, можно извлечь больше энергии, в результате чего крыльчатка будет подавать больше сжатого воздуха в двигатель
  • Сливной клапан, по сути, регулируемый дроссельный клапан, установленный в выхлопной системе, используется для изменения массы выхлопного газа, поступающего в турбину.
  • В закрытом состоянии большая часть выхлопных газов двигателя проходит через турбину
  • В открытом состоянии выхлопные газы могут проходить в обход турбины, выходя непосредственно через выхлопную трубу двигателя [Рис. 7].
  • Поскольку температура газа повышается при его сжатии, турбонаддув вызывает повышение температуры всасываемого воздуха
  • Чтобы снизить эту температуру и снизить риск детонации, многие двигатели с турбонаддувом используют промежуточный охладитель
  • В этом небольшом теплообменнике используется наружный воздух для охлаждения горячего сжатого воздуха перед его поступлением в дозатор топлива.

• Турбонаддув на высоте (иногда называемый «нормализацией») достигается за счет использования турбонагнетателя, который поддерживает максимально допустимое давление в коллекторе на уровне моря (обычно 29-30 дюймов рт. Ст.) До определенной высоты
• Эта высота указывается изготовителем самолета и называется критической высотой для самолета
• Выше критической высоты давление в коллекторе снижается по мере набора дополнительной высоты
• Наземный наддув, с другой стороны, представляет собой применение турбонаддува, при котором в полете
используется давление в коллекторе, превышающее стандартные 29 дюймов.
• В различных самолетах, использующих наземное форсирование, давление во взлетном коллекторе может достигать 45 дюймов ртутного столба
• Хотя установка мощности на уровне моря и максимальное значение r.вечера. может выдерживаться до критической высоты, это не означает, что двигатель развивает мощность на уровне моря
• Мощность двигателя определяется не только давлением в коллекторе и числом оборотов в минуту. Температура воздуха на входе также является фактором
• Воздух на впуске с турбонаддувом нагревается за счет сжатия. Это повышение температуры снижает плотность всасываемого воздуха, что вызывает потерю мощности
• Для поддержания эквивалентной выходной мощности потребуется несколько более высокое давление в коллекторе на заданной высоте, чем если бы воздух на впуске не сжимался турбонаддувом
• Если, с другой стороны, система включает автоматический контроллер плотности, который вместо поддержания постоянного давления в коллекторе автоматически устанавливает перепускной клапан таким образом, чтобы поддерживать постоянную плотность воздуха в двигателе, в результате будет почти постоянная выходная мощность в лошадиных силах.

• Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, выходная мощность
• Нагнетатель — это воздушный насос или компрессор с приводом от двигателя, который подает сжатый воздух в двигатель для создания дополнительного давления всасываемого воздуха, чтобы двигатель мог производить дополнительную мощность
• Увеличивает давление в коллекторе и нагнетает топливно-воздушную смесь в цилиндры.
• Чем выше давление в коллекторе, тем плотнее топливно-воздушная смесь и тем большую мощность может производить двигатель
• Для двигателя без наддува невозможно иметь давление в коллекторе выше существующего атмосферного давления
• Нагнетатель может повышать давление в коллекторе выше 30 дюймов рт. Ст.
• Пример:
  • На высоте 8000 футов типичный двигатель может производить 75% мощности, которую он мог бы производить на среднем уровне моря (MSL), потому что на большей высоте воздух менее плотный
  • Нагнетатель сжимает воздух до более высокой плотности, позволяя двигателю с наддувом создавать такое же давление в коллекторе на больших высотах, какое он мог бы производить на уровне моря, увеличивая его эксплуатационный потолок
  • Таким образом, двигатель на 8000 футов ртутного столба все еще может производить 25 дюймов ртутного столба давления в коллекторе, тогда как без нагнетателя он может производить только 22 дюйма ртутного столба
  • Для двигателя без наддува невозможно иметь давление в коллекторе выше существующего атмосферного давления
  • Нагнетатель может повышать давление в коллекторе выше 30 дюймов рт. Ст.
  • Критическая высота — это высота, на которой вы больше не можете поддерживать постоянное давление в коллекторе
• Компоненты:
  • Аналогично системе без наддува, с добавлением нагнетателя между устройством дозирования топлива и впускным коллектором
• Нагнетатель приводится в движение двигателем через зубчатую передачу с одной скоростью, двумя скоростями или переменной скоростью
• Кроме того, нагнетатели могут иметь одну или несколько ступеней
• Каждая ступень также обеспечивает увеличение давления, и нагнетатели могут быть классифицированы как одноступенчатые, двухступенчатые или многоступенчатые, в зависимости от того, сколько раз происходит сжатие.
• Ранняя версия одноступенчатого односкоростного нагнетателя может упоминаться как нагнетатель на уровне моря
• Двигатель, оборудованный этим типом нагнетателя, называется двигателем уровня моря
.
• В этом типе нагнетателя одно рабочее колесо с зубчатым приводом используется для увеличения мощности, производимой двигателем на всех высотах.
• Недостатком этого типа нагнетателя является снижение выходной мощности двигателя с увеличением высоты
• Одноступенчатые односкоростные нагнетатели используются во многих радиальных двигателях большой мощности и используют воздухозаборник, обращенный вперед, так что всасывающая система может в полной мере использовать набегающий воздух
• Всасываемый воздух проходит через каналы в карбюратор, где топливо дозируется пропорционально расходу воздуха
• Заряд топливно-воздушной смеси затем направляется в нагнетатель или крыльчатку нагнетателя, которая разгоняет топливно-воздушную смесь наружу
• После ускорения топливно-воздушная смесь проходит через диффузор, где скорость воздуха заменяется энергией давления (скорость уменьшается с увеличением давления)
• После сжатия образовавшаяся топливно-воздушная смесь под высоким давлением направляется в цилиндры
• Некоторые из крупных радиальных двигателей, разработанных во время Второй мировой войны, имеют одноступенчатый двухскоростной нагнетатель.
• С этим типом нагнетателя одно рабочее колесо может работать на двух скоростях
• Низкую скорость вращения крыльчатки часто называют настройкой вентилятора низкого давления, а высокую скорость крыльчатки называют настройкой вентилятора высокой скорости
• На двигателях, оборудованных двухскоростным нагнетателем, рычаг или переключатель в кабине экипажа активирует масляную муфту, которая переключается с одной скорости на другую
• В нормальных условиях взлет производится с нагнетателем в положении вентилятора низкого давления
• В этом режиме двигатель работает как двигатель с наземным наддувом, и выходная мощность уменьшается по мере набора высоты самолетом
• Однако, как только самолет достигает заданной высоты, мощность снижается, и управление нагнетателем переключается в положение сильного вентилятора
• Затем дроссельная заслонка возвращается к желаемому давлению в коллекторе
• Двигатель, оборудованный этим типом нагнетателя, называется высотным двигателем [Рис. 6]

• Двигатель с турбонаддувом позволяет пилоту поддерживать достаточную крейсерскую мощность на больших высотах с меньшим сопротивлением, что означает более высокие истинные воздушные скорости и увеличенную дальность полета с экономией топлива
• В то же время силовая установка обладает гибкостью и может летать на малой высоте без повышенного расхода топлива газотурбинного двигателя
• При подключении к стандартной силовой установке турбокомпрессор не забирает мощность от силовой установки для работы; это относительно просто механически, и некоторые модели могут также герметизировать кабину
• Турбокомпрессор — это устройство с приводом от выхлопа, которое повышает давление и плотность всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель
• Состоит из двух отдельных компонентов: компрессора и турбины, соединенных общим валом
• Компрессор подает сжатый воздух в двигатель для работы на большой высоте
• Компрессор и его корпус находятся между воздухозаборником и впускным коллектором
• Турбина и ее корпус являются частью выхлопной системы и используют поток выхлопных газов для привода компрессора
• Турбина способна создавать давление в коллекторе, превышающее максимально допустимое для конкретного двигателя
• Чтобы не превышать максимально допустимое давление в коллекторе, используется перепускной или перепускной клапан, так что часть выхлопных газов будет отводиться за борт, прежде чем они пройдут через турбину.
• Положение перепускного клапана регулирует мощность турбины и, следовательно, сжатый воздух, поступающий в двигатель
• Когда перепускной клапан закрыт, все выхлопные газы проходят и приводят в действие турбину
• Когда открывается перепускной клапан, часть выхлопных газов направляется вокруг турбины через байпас выхлопных газов и за борт через выхлопную трубу
• Привод перепускного клапана представляет собой подпружиненный поршень, работающий от давления моторного масла
• Привод, который регулирует положение перепускного клапана, соединен с перепускным клапаном механической связью
• Центр управления системой турбонагнетателя — регулятор давления
• Это устройство упрощает турбонаддув до одного управления: дроссельной заслонки
• После того, как пилот установил желаемое давление в коллекторе, регулировка дроссельной заслонки практически не требуется при изменении высоты
• Контроллер определяет требования к нагнетанию компрессора на различных высотах и ​​регулирует давление масла на привод перепускного клапана, который соответствующим образом регулирует перепускной клапан
• Таким образом, турбокомпрессор поддерживает только давление в коллекторе, требуемое настройкой дроссельной заслонки
• Справочник пилота по авиационным знаниям, компоненты турбокомпрессора

• На большинстве современных двигателей с турбонаддувом положение перепускной заслонки регулируется механизмом контроля давления, соединенным с приводом
• Моторное масло, направляемое в этот привод или от него, перемещает положение перепускной заслонки
• В этих системах привод автоматически позиционируется для получения желаемого MAP, просто изменяя положение ручки газа
• Другие конструкции турбонаддува используют отдельное ручное управление для позиционирования перепускного клапана
• При ручном управлении необходимо внимательно следить за манометром в коллекторе, чтобы определить, когда было достигнуто желаемое MAP
• Ручные системы часто встречаются на самолетах, которые были модифицированы системами турбонаддува сторонних производителей и требуют особых условий эксплуатации.
  • Например, если перепускной клапан остается закрытым после спуска с большой высоты, можно создать давление в коллекторе, которое превышает ограничения двигателя
  • Это состояние, называемое избыточным ускорением, может вызвать сильную детонацию из-за эффекта наклона, возникающего в результате увеличения плотности воздуха во время снижения.
• Хотя в системе автоматического перепускного клапана меньше шансов испытать состояние избыточного наддува, это все же может произойти
• Чтобы предотвратить чрезмерное повышение давления, осторожно перемещайте дроссельную заслонку, чтобы не допустить превышения максимальных пределов давления в коллекторе
• Например, турбина и рабочее колесо турбонагнетателя могут работать со скоростью вращения, превышающей 80000 об / мин, при чрезвычайно высоких температурах
• Для достижения высокой скорости вращения подшипники внутри системы должны постоянно снабжаться моторным маслом, чтобы снизить силы трения и высокую температуру
• Для получения адекватной смазки температура масла должна быть в нормальном рабочем диапазоне до применения высоких настроек дроссельной заслонки
• Если питание подается, когда температура моторного масла ниже его нормального рабочего диапазона, холодное масло может не вытекать из привода перепускной заслонки достаточно быстро, чтобы предотвратить чрезмерное ускорение
• Кроме того, дайте турбокомпрессору остыть и турбине перед остановкой двигателя
• В противном случае масло, оставшееся в корпусе подшипника, закипит, что приведет к образованию твердых углеродных отложений на подшипниках и валу, которые быстро ухудшат эффективность и срок службы турбокомпрессора.
• Дополнительные ограничения см. В AFM / POH


• Пилот должен внимательно следить за показаниями двигателя при изменении мощности
  • Агрессивные и / или резкие движения дроссельной заслонки увеличивают вероятность чрезмерного повышения давления
• Когда перепускной клапан открыт, двигатель с турбонаддувом будет реагировать так же, как двигатель без наддува, когда r.вечера. разнообразен
  • То есть при об / мин увеличивается, давление в коллекторе немного уменьшится
  • При об / мин двигателя уменьшается, давление в коллекторе немного увеличивается
• Когда перепускной клапан закрыт, давление в коллекторе изменяется при изменении оборотов двигателя в минуту. полная противоположность безнаддувному двигателю
  • Увеличение оборотов двигателя. приведет к увеличению давления в коллекторе и уменьшению r двигателя.вечера. приведет к снижению давления в коллекторе
• Выше критической высоты, где перепускной клапан закрыт, любое изменение скорости полета приведет к соответствующему изменению давления в коллекторе.
• Это верно, потому что увеличение давления набегающего воздуха с увеличением воздушной скорости усиливается компрессором, что приводит к увеличению давления в коллекторе
• Увеличение давления в коллекторе создает более высокий массовый расход через двигатель, вызывая более высокие обороты турбины и, таким образом, дальнейшее увеличение давления в коллекторе
• При работе на большой высоте авиационный бензин может испаряться до попадания в цилиндр.
• Если это происходит в части топливной системы между топливным баком и топливным насосом с приводом от двигателя, в баке может потребоваться вспомогательный насос положительного давления.
• Поскольку насосы с приводом от двигателя всасывают топливо, они легко блокируются паром
• Подкачивающий насос обеспечивает повышенное давление и толкает топливо, снижая тенденцию к испарению
• Управление теплом:
  • Двигатели с турбонаддувом должны эксплуатироваться продуманно и бережно, с постоянным контролем давления и температуры
  • Особенно важны две температуры:
    • Температура на входе в турбину (TIT) или в некоторых установках Температура выхлопных газов (EGT)
    • Температура головки цилиндров (CHT)
  • Пределы TIT или EGT устанавливаются для защиты элементов в горячей части турбокомпрессора, в то время как ограничения CHT защищают внутренние части двигателя
  • Из-за тепла сжатия всасываемого воздуха двигатель с турбонаддувом работает при более высоких рабочих температурах, чем двигатель без турбонаддува
  • Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на большой высоте, их окружающая среда менее эффективна для охлаждения
  • На высоте воздух менее плотный и поэтому охлаждается менее эффективно
  • Кроме того, менее плотный воздух заставляет компрессор работать сильнее
  • Частота вращения турбины компрессора может достигать 80 000 — 100 000 об.после полудня, добавляя к общей рабочей температуре двигателя
  • Двигатели с турбонаддувом также большую часть времени работают на более высоких настройках мощности
  • Высокая температура мешает работе поршневого двигателя
  • Его совокупное воздействие может привести к выходу из строя поршня, кольца и головки блока цилиндров, а также вызвать тепловую нагрузку на другие рабочие компоненты.
  • Чрезмерная температура головки блока цилиндров может привести к детонации, которая, в свою очередь, может вызвать катастрофический отказ двигателя
  • Двигатели с турбонаддувом особенно чувствительны к нагреванию
  • Таким образом, ключом к работе турбокомпрессора является эффективное управление теплом
  • Пилот контролирует состояние двигателя с турбонаддувом с помощью манометра, тахометра, датчика температуры выхлопных газов / температуры на входе в турбину и температуры головки блока цилиндров
  • Пилот управляет «тепловой системой» с помощью дроссельной заслонки, винта r.вечера, смесь, и заслонки капота
  • При любой заданной крейсерской мощности смесь является наиболее важным элементом управления температурой выхлопных газов / на входе в турбину
  • Дроссельная заслонка регулирует общий расход топлива, но смесь определяет соотношение топлива и воздуха
  • Смесь регулирует температуру
  • Превышение температурных пределов при наборе высоты после взлета обычно не является проблемой, так как полностью обогащенная смесь охлаждается с избытком топлива
  • Однако в крейсерском режиме пилот обычно снижает мощность до 75% или менее и одновременно регулирует смесь
  • В крейсерских условиях за температурными пределами следует внимательно следить, потому что именно там температура, скорее всего, достигнет максимума, даже если двигатель вырабатывает меньшую мощность
  • Однако перегрев во время набора высоты по маршруту может потребовать полностью открытых створок капота и более высокой воздушной скорости
  • Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на высоте более горячими, чем двигатели без наддува, они более подвержены повреждениям от охлаждающей нагрузки
  • Постепенное снижение мощности и тщательный контроль температуры важны на этапе спуска
  • Пилоту может быть полезно опустить шасси, чтобы дать двигателю возможность работать, в то время как мощность снижена, и дать время для медленного остывания.
  • Также может потребоваться немного обеднить смесь, чтобы устранить шероховатость при более низких настройках мощности

• В турбокомпрессорах и нагнетателях используются две версии заслонок для отходов
• • Пилот контролирует давление с помощью рычага управления.Крайне важно, чтобы пилот не забыл открыть сбросной люк перед взлетом и посадкой
• Автоматическое управление:
  • Изменяет положение перепускной заслонки для поддержания постоянного давления до тех пор, пока не будет достигнута критическая высота, при которой перепускная заслонка будет полностью закрыта

• Когда самолет, оснащенный системой турбонаддува, набирает высоту, перепускной клапан постепенно закрывается для поддержания максимально допустимого давления в коллекторе
• В какой-то момент перепускной клапан будет полностью закрыт, и дальнейшее увеличение высоты приведет к снижению давления в коллекторе
• Это критическая высота, которая устанавливается производителем самолета или двигателя.
• При оценке производительности системы турбонаддува имейте в виду, что если давление в коллекторе начинает снижаться до указанной критической высоты, двигатель и система турбонаддува должны быть проверены квалифицированным авиационным техником по техническому обслуживанию для проверки правильности работы системы.

• Из-за высоких температур и давлений, возникающих в выхлопных системах турбины, любая неисправность th

Профиль карьеры оператора электростанции | Описание работы, заработная плата и рост

Операторам электростанций, дистрибьюторам и диспетчерам обычно требуется диплом об окончании средней школы или его эквивалент в сочетании с обширным обучением на рабочем месте, которое может включать в себя сочетание аудиторной и практической подготовки.Многие рабочие места требуют проверки биографических данных и проверок на наркотики и алкоголь.

Операторам атомных энергетических реакторов также нужна лицензия.

Многие компании требуют, чтобы потенциальные работники сдавали экзамены Электротехнического института Эдисона на уровень «Техническое обслуживание электростанции» и «Оператор электростанции», чтобы проверить, подходят ли они для этой работы. Эти тесты измеряют понимание прочитанного, понимание механических понятий, пространственные способности и математические способности.

Образование

Операторам электростанций, дистрибьюторам и диспетчерам обычно требуется как минимум диплом об окончании средней школы или его эквивалент.Однако работодатели могут предпочесть работников, имеющих диплом колледжа или профессионального училища.

Работодатели обычно ищут людей с сильным математическим и естественным образованием для выполнения этой высокотехнологичной работы. Понимание электричества и математики, особенно алгебры и тригонометрии, очень важно.

Обучение

Операторы и диспетчеры электростанций проходят тщательное и долгосрочное обучение без отрыва от производства и техническое обучение. Для того, чтобы работник стал полностью квалифицированным, необходимо несколько лет обучения и опыта на месте.Даже высококвалифицированные операторы и диспетчеры должны регулярно проходить курсы обучения, чтобы поддерживать свои навыки в актуальном состоянии.

Операторы ядерных энергетических реакторов обычно начинают работать операторами оборудования или вспомогательными операторами, помогая более опытным работникам эксплуатировать и обслуживать оборудование, одновременно изучая основы эксплуатации электростанции.

Наряду с этим обширным обучением без отрыва от производства операторы атомных электростанций обычно проходят формальное техническое обучение для подготовки к экзамену на лицензию в США.S. Комиссия по ядерному регулированию (NRC). После получения лицензии операторы получают право управлять оборудованием, которое влияет на мощность реактора на атомной электростанции. Операторы продолжают частое обучение на месте, которое знакомит их с новыми системами мониторинга, которые предоставляют операторам более качественную информацию о заводе в режиме реального времени.

Лицензии, сертификаты и регистрации

Операторы ядерных энергетических реакторов должны иметь лицензию через NRC. Обычно они начинают работать на атомных электростанциях в качестве нелицензированных операторов, где они получают необходимые знания и опыт для начала процесса лицензирования.Чтобы получить лицензию, операторы должны соответствовать требованиям к обучению и опыту, пройти медицинский экзамен и сдать лицензионный экзамен NRC. Чтобы сохранить свою лицензию, операторы должны ежегодно сдавать производственный экзамен, проходить медицинский осмотр каждые 2 года и подавать заявление на продление лицензии каждые 6 лет. Лицензии не могут передаваться между заводами, поэтому оператор должен получить новую лицензию для работы на другом предприятии.

Операторы электростанций, которые не работают на ядерных реакторах, могут получить лицензию инженеров или пожарных государственными органами по лицензированию.Требования различаются в зависимости от штата и конкретных рабочих функций, которые выполняет оператор.

Операторам электростанций, дистрибьюторам и диспетчерам, занимающим должности, которые могут повлиять на работу энергосистемы, может потребоваться сертификация в рамках Программы сертификации системных операторов Североамериканской корпорации по надежности электроснабжения.

Продвижение

Имея достаточное образование, подготовку и опыт, дистрибьюторы и диспетчеры электростанций могут стать начальниками смен, инструкторами или консультантами.

Лицензированные операторы АЭС могут затем перейти к старшим операторам реактора, которые контролируют работу всех средств управления в диспетчерской. Старшие операторы реакторов также могут стать руководителями станций или лицензированными инструкторами операторов.

Типы, как это работает, применение и преимущества — Encardio Rite

Геотехнические приборы и мониторинг — это обширная область, включающая несколько датчиков, которые помогают в мониторинге состояния конструкций, мониторинге оползней, мониторинге земляных работ и т. Д.Весоизмерительные ячейки
являются одним из таких инструментов, которые обычно используются для измерения веса. Они могут измерять вещи от маленьких, как игла, до тяжелых, как большие сверлильные станки. Вы можете найти датчики веса повсюду, даже в ближайших продуктовых магазинах, чтобы взвесить свои товары, хотя они находятся внутри инструментов. Весоизмерительные ячейки
доступны в различных формах, типах и размерах. Давайте поговорим о них подробнее, об их типах, принципах работы, преимуществах и многом другом.

Что такое тензодатчик?

Тензодатчик — это преобразователь, который преобразует механическую силу в считываемые электрические единицы, аналогичные нашим обычным весам.Их основное назначение — взвесить или проверить величину передаваемого груза.
Датчики тензодатчиков всегда скреплены эластичным материалом, известным как тензодатчики.
Чтобы понять о них больше, необходимо знать о тензодатчиках, их типах, принципах работы, а также областях применения.
| Подробнее : Тензодатчик: принцип, типы, особенности и применение |

Для чего используется датчик веса?

Тип инструментов, используемых в геотехнической области, зависит от объема работ.Датчики веса могут использоваться на начальном этапе, то есть во время исследований и разработок, или даже на более позднем этапе при мониторинге конструкции.
Геотехнические инструменты используются как до, так и после строительства для обеспечения безопасности конструкций, плотин, туннелей, мостов и т. Д. Надлежащий геотехнический мониторинг обеспечивает долгосрочную безопасность этих конструкций. Весоизмерительные ячейки
находят свое применение в геотехнической области и обычно используются для контроля:

1. 1. Фундамент глубокого заложения: раскос в виде подкосов, солдатская свая; задвижки или анкеры; подпорные стены

1. 1. Тоннели и шахты: стальная облицовка, монолитный бетон, сборный железобетон, торкрет-бетон

1. 1. Плотины: бетонные, подземный ГЭС

1. Сваи: испытание на свайную нагрузку

Стойки

Рис. 1: Тензодатчик сжатия между стойками на строящейся станции метро
Стойки двутавровой балки обычно устанавливаются в каркасе станций метро.Тензодатчики с твердым телом широко используются для измерения нагрузки, передаваемой на стойки. Датчики веса устанавливаются между стойками.

Анкеры, анкерные болты, анкеры грунтовые

Весоизмерительные ячейки с анкерным креплением предназначены для испытания и измерения нагрузок в анкерных анкерах, анкерных болтах и ​​грунтовых анкерах. Испытание на нагрузку проводится путем приложения нагрузки к анкерному анкеру с помощью продольного гидравлического домкрата.
Тензодатчик помещается между подпорной стенкой и гидравлическим домкратом.Как только гидравлический домкрат открывается, нагрузка, передаваемая на стяжку, измеряется датчиком нагрузки.

Подпорная стенка

Существуют различные типы подпорных стен, а именно. шпунт, подпорные стены анкерные, подпорные стены буронабивные, консольные. В этих стенах устанавливаются весоизмерительные ячейки, чтобы отслеживать изменения, стоящие за ними, и одновременно изучать эффективность различных видов удерживающих систем.
Тензодатчики заранее измеряют и показывают чрезмерную нагрузку.

Мембрана или стенка из шпунтовых свай

Рисунок 2: Якорь Весоизмерительная ячейка в мембранной стене на строящейся станции метро
Для измерения устойчивости диафрагмы или стены из шпунтовых свай в системах анкерных анкеров устанавливаются весоизмерительные ячейки. Однако положение датчика веса соответствует установленным стойкам.

Опора кровли в подземных полостях / Устойчивость откоса в зонах оползней

Подземные полости требуют тщательного наблюдения, поскольку они постоянно находятся под угрозой обрушения кровли или обрушения боковины.
Обвалы склонов и оползни вызвали серьезную озабоченность геологов, поскольку они являются наиболее частой формой стихийного бедствия. Следовательно, предварительно напряженные анкеры с цементным раствором используются для обеспечения активной опоры стен и крыш. Весоизмерительные ячейки
измеряют величину передаваемой нагрузки и вовремя предупреждают соответствующие органы, чтобы избежать серьезных сбоев.

Плотины

Рисунок 3: Якорь Весоизмерительный датчик в полости в дамбе.
Анкеры-анкеры устанавливаются на стороне выше по течению бетонной плотины для снятия моментов, вызванных очень сильными наводнениями.Датчики веса устанавливаются для контроля якоря на предмет устойчивости плотины и раннего предупреждения.

Испытание на свайную нагрузку

Рис. 4. Датчик нагрузки на сжатие, используемый при испытаниях свай
Перед построением конструкции проводится испытание статической нагрузкой. Глубокие котлованы и фундаменты засыпаются сваями для исследования их несущей способности.
Нагрузка прикладывается путем размещения гидравлического домкрата против опорных свай и балки или непосредственно путем сжатия.

Каков принцип работы тензодатчика?

Весоизмерительные ячейки

не могут работать без сопряжения с определенными датчиками, одним из которых являются тензодатчики. Тензодатчики
— это тонкий эластичный материал, изготовленный из нержавеющей стали, который крепится внутри тензодатчиков с помощью специальных клеев. Тензодатчик имеет удельное сопротивление, прямо пропорциональное его длине и ширине.
Когда к датчику нагрузки прилагается сила, он изгибается или растягивается, заставляя тензодатчик перемещаться вместе с ним.И, когда длина и поперечное сечение тензодатчика изменяются, его удельное электрическое сопротивление также изменяется, тем самым изменяя выходное напряжение.

Что такое мост Уитстона?

Всякий раз, когда происходит изменение сопротивления тензодатчика, оно отображается как электрический выходной сигнал. Но вы когда-нибудь задумывались, как измеряется изменение сопротивления тензодатчика?
Тензодатчик работает только тогда, когда у тензодатчика есть некоторое изменение сопротивления, и мы используем мост Уитстона для измерения этого изменения.

Цепь датчика веса

Цепь датчика веса

также известна как цепь моста Уитстона.

Предположим, что датчик тензодатчика имеет четыре внутренних тензодатчика, то есть A, B, C и D, как показано на изображении выше.
Входное напряжение, подаваемое формирователем сигнала или цифровым дисплеем, прикладывается к двум противоположным углам моста, то есть C и D, тогда как выходное напряжение измеряется путем присоединения резисторов A и B к сигнальной стороне цифрового дисплея.
Когда к весоизмерительному датчику не приложена нагрузка (Нагрузка = 0), цепь называется сбалансированной. Как только на него будет приложена нагрузка, резисторы тензорезисторов будут засвидетельствовать изменение его сопротивления, тем самым изменив напряжение, протекающее по цепи.
Следовательно, напряжение на A и B изменится, что будет отображаться как вес на блоке считывания или цифровом дисплее.
Выходной сигнал моста Уитстона или тензодатчика — это аналоговые данные, которые преобразуются в читаемые единицы с помощью интерпретатора.

Типы тензодатчиков

Весоизмерительные ячейки

находят свое применение во многих различных областях геотехнического оборудования и мониторинга. Давайте посмотрим на типы и применение датчиков веса, а также на принцип их работы.

Тензодатчик сжатия высокой емкости модели ELC-150S-H

Мощный датчик нагрузки сжатия модели ELC-150S-H Encardio-rite широко используется для измерения сжимающей нагрузки во время испытания свай. Для испытания свай под нагрузкой более 12 500 кН можно использовать более одного датчика веса.
Модель Encardio-rite ELC-150S-H — это высокоточный датчик тензодатчика резистивного типа, разработанный для измерения большой сжимающей нагрузки или осевых сил. Он специально разработан для применения в гражданском строительстве. Он доступен с нагрузками от 5000 до 12500 кН.

Принцип работы модели ELC-150S-H

Тензодатчик сжатия состоит из столбчатого элемента из высокопрочной мартенситной нержавеющей стали. В датчике используются шестнадцать тензорезисторов с сопротивлением 350 Ом, соединенных проводом в виде моста 1400 Ом.
Чтобы свести к минимуму влияние неравномерной и эксцентричной нагрузки, тензодатчики расположены на одинаковом расстоянии по окружности.
Нагрузку, приложенную к ячейке, можно измерить с помощью любого стандартного цифрового считывающего устройства, подходящего для тензометрических датчиков. Весоизмерительный датчик обладает высокой устойчивостью к внешним силам и защищен от пыли, влаги и неблагоприятных условий окружающей среды.
Площадь поперечного сечения элемента варьируется в тензодатчиках с разной емкостью для обеспечения примерно одинаковой выходной мощности в милливольтах при изменении от нуля до полной нагрузки.

Технические характеристики модели ELC-150S-H

Диапазон (кН)	5000, 6000, 7500,10000 и 12500
Номинальная мощность	1,5 мВ / В ± 10%
Превышение диапазона	120% с макс. До 14000 кН
Предел температуры	-20 o до 80 o C
Кабель	Четырехжильный экранированный длиной 5 м; указать
Точность калибровки	± 0.25% fs
Нелинейность	± 1% полн. Шкалы

Датчик нагрузки на сжатие, модель ELC-210S, резистивный тензодатчик

Тензодатчик сжатия с резистивным тензодатчиком модели ELC-210S компании Encardio-rite представляет собой прецизионный датчик нагрузки для тяжелых условий эксплуатации. Он специально разработан для удовлетворения растущих потребностей в измерении нагрузки с высокой степенью точности и надежности.
Датчик тензодатчика идеально подходит для измерения сжимающей нагрузки или сил при приложении распорок.Он доступен с нагрузками от 1000 до 3500 кН.

Конструкция модели ELC-210S

Внутренняя конструкция датчика веса столбчатая. Элемент тензодатчика изготовлен из мартенситной нержавеющей стали. Элемент закален, чтобы обеспечить лучшую линейность и гистерезис. Используемые тензодатчики представляют собой фольгу и крепятся к элементам с помощью специальных эпоксидных цементов, которые очень надежны.

Принцип работы модели ELC-210S

В датчике с электронно-лучевой сваркой используются прецизионные тензодатчики из фольги, соединенные по простой схеме моста Уитстона.Выходной сигнал определяется дисбалансом в мостовой схеме, поскольку датчик определяет нагрузку.
Обычно мостовая схема возбуждается напряжением 10 В постоянного тока для получения выходного сигнала полной шкалы около 1,5 мВ / В. Нагрузку, приложенную к ячейке, можно измерить с помощью любого стандартного цифрового считывающего устройства, подходящего для тензометрических датчиков сопротивления.

Технические характеристики модели ELC-210S

Диапазон (кН)	1000, 1500, 2000, 3000, 3500
Номинальная мощность	1.5 мВ / В ± 10%
Корпус	IP 68, электронно-лучевая сварка в вакууме 1/1000 Торр
Предел температуры	-20 o до 80 o C
Кабель	Четырехжильный экранированный длиной 2 м; указать
Превышение диапазона	120%
Точность калибровки	± 0,25% полн. Шкалы
Нелинейность	± 1% полн. Шкалы

Тип резистивного тензодатчика модели ELC-30S Датчик нагрузки с центральным отверстием / анкерным болтом

Encardio-rite Модель ELC-30S с резистивным тензометрическим датчиком нагрузки с центральным отверстием широко используется для определения нагрузки в анкерных болтах, анкерных креплениях, фундаментных анкерах, тросах или стойках в зависимости от применения.Он также используется для измерения сжимающей нагрузки между конструктивными элементами, то есть опорами туннелей, или в месте соединения балки и верхней части стойки сваи.
Модель Encardio-rite ELC-30S — это датчик веса точной конструкции с центральным цилиндрическим отверстием. Он специально разработан для применения в гражданском строительстве. Он доступен с нагрузками от 200 до 2000 кН.

Принцип работы модели ELC-30S

Датчик нагрузки с центральным отверстием состоит из элемента из высокопрочной мартенситной нержавеющей стали.В нем используются восемь тензодатчиков с сопротивлением 350 Ом, соединенных проводом в виде моста на 700 Ом. Чтобы свести к минимуму влияние неравномерной и эксцентричной нагрузки, восемь тензодатчиков установлены под углом 45 ° друг к другу в канавке в основании столбчатого элемента из нержавеющей стали.
Нагрузку, приложенную к ячейке, можно измерить с помощью любого стандартного цифрового считывающего устройства, подходящего для тензометрических датчиков. Тензодатчики устанавливаются в паз в основании столбчатого элемента из нержавеющей стали.
Диафрагма из нержавеющей стали приварена к элементу электронно-лучевой сваркой, чтобы закрыть канавку, в результате чего внутри датчика создается вакуум около 1/1000 Торр.
Все это помогает сделать датчик невосприимчивым к атмосферной коррозии и воздействию воды. Площадь поперечного сечения столбчатого элемента и глубина канавки в нем варьируются в тензодатчиках с разной емкостью, чтобы обеспечить примерно одинаковый выходной сигнал мВ / В для различных нагрузок от нуля до полной.

Технические характеристики модели ELC-30S

Диапазон (кН) / внутренний диаметр (мм)	200/40, 500/52, 1000/78, 1000/105, 1500/85, 1500/130, 2000/105, 2000/155, указать
Превышение диапазона	120%
Точность калибровки	± 0.25% fs
Нелинейность	± 1% полн. Шкалы
Предел температуры	-20 o до 80 o C
Кабельное соединение	Шестиконтактное уплотнение стекло-металл

Тип резистивного тензодатчика ELC-30S-H Датчик нагрузки с центральным отверстием / анкерным болтом

Тензодатчик используется для определения нагрузки в анкерных болтах, анкерных креплениях, фундаментных анкерах, тросах или стойках в зависимости от области применения.Модель Encardio-rite ELC-30SH также используется для измерения сжимающей нагрузки между конструктивными элементами, то есть опорами туннелей или в месте соединения балки и верхней части стойки сваи.
Модель Encardio-rite ELC-30S-H — это высокоточный датчик нагрузки большой емкости с центральным цилиндрическим отверстием. Он специально разработан для применения в гражданском строительстве. Он доступен с нагрузками от 3500 кН до 10000 кН.

Принцип работы модели ELC-30S-H

Датчик нагрузки с центральным отверстием представляет собой цилиндр из высокопрочной мартенситной нержавеющей стали.Как правило, в нем используются восемь тензорезисторов сопротивления 350 Ом, соединенных проводом для образования моста на 700 Ом на нагрузку 3500 кН и 5000 кН. Для нагрузок свыше 5000 кН используются шестнадцать тензорезисторов сопротивления 350 Ом для образования моста 1400 Ом.
Чтобы свести к минимуму влияние неравномерной и эксцентричной нагрузки, тензодатчики расположены на одинаковом расстоянии по окружности. Нагрузку, приложенную к ячейке, можно измерить с помощью любого стандартного цифрового считывающего устройства, подходящего для приложений тензодатчиков сопротивления.
Площадь поперечного сечения элемента варьируется в тензодатчиках с разной емкостью для обеспечения примерно одинаковой выходной мощности в милливольтах при изменении от нуля до полной нагрузки.

Технические характеристики модели ELC-30S-H

Диапазон (кН) / внутренний диаметр (мм)	3500/185, 5000/202, 7500/227, 10000/210, указать
Превышение диапазона	120%
Нелинейность	± 1% полной шкалы (доступно ± 0,5% полной шкалы)
Выход	1,5 мВ / В ± 20%
Возбуждение	10 В постоянного тока (макс.20 В постоянного тока)
Предел температуры	-20 o до 80 o C
Кабельное соединение	Четыре экранированных жилы длиной 5 м, указать

Ячейка нагрузки на анкерное отверстие и центральное отверстие с вибрирующей проволокой модели ELC-31V

Encardio-rite Model ELC-31V представляет собой прецизионный тензодатчик с вибрирующей проволокой и гидравлическим центральным отверстием, специально разработанный для применения в гражданском строительстве.Он заполнен жидкостью и изготовлен из нержавеющей стали. Он доступен с нагрузками от 250 до 2000 кН.

Принцип работы модели ELC-31V

Весоизмерительная ячейка с вибрационным отверстием для проволоки модели ELC-31V состоит из чувствительной нажимной подушки, которая образована путем соединения двух очень жестких стальных дисков по их периферии. Пространство внутри ячейки заполнено обезвоздушенной жидкостью. Когда к ячейке прилагается нагрузка, давление на жидкость изменяется.
Это изменение давления жидкости используется для регистрации изменения нагрузки, прикладываемой к ячейке.Нагрузка равномерно распределяется по загрузочной области ячейки с помощью толстой распределительной пластины. Пластины распределения нагрузки могут использоваться как над, так и под датчиком нагрузки, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на датчик.
Нижние пластины распределения нагрузки не требуются, если в предлагаемую схему установки включена соответствующая опорная пластина.
Давление в датчике нагрузки измеряется датчиком давления с вибрирующей проволокой. Преобразователь давления с вибрирующей проволокой изготовлен из нержавеющей стали и оснащен новейшей технологией вибрирующей проволоки для считывания электрических показаний.Уплотнение между стеклом и металлом облегчает подключение кабеля.
Данные датчика давления с вибрирующей проволокой могут быть считаны с помощью считывающего устройства модели EDI-51V.

Эксплуатация и техническое обслуживание атомной станции

Реактор с водой под давлением (PWR) AP1000 ^® имеет несколько конструктивных особенностей, повышающих безопасность персонала. и производство, а также факторы доступности и мощности.

Повышение производительности завода

• 18-месячный топливный цикл для повышения готовности и снижения общих затрат на топливо
• Значительно сокращены требования к техническому обслуживанию, испытаниям и проверкам, а также персонал
• Снижение радиационного облучения, меньше растительных отходов
• 93-процентная доступность
• Расчетный срок службы 60 лет

Эксплуатация и техническое обслуживание

Важным аспектом философии проектирования AP1000 PWR является работоспособность и ремонтопригодность установки.В функциях пассивной безопасности используется гораздо меньшее количество клапанов, чем в нескольких цепях активных систем с насосным приводом, а предохранительных насосов нет вообще; Таким образом, требуется меньше тестирования в процессе эксплуатации. В частности, упрощенные системы безопасности снижают требования к надзору, значительно упрощая технические спецификации и снижая вероятность принудительных остановов. Более низкие требования к эксплуатации и техническому обслуживанию приводят к сокращению штата обслуживающего персонала.

Регулируемые насосы охлаждающей жидкости реактора с герметичным двигателем (RCP) упрощают операции по запуску и останову станции, поскольку они способны, например, снижать скорость RCP во время расхолаживания станции и предоставлять возможность изменять скорость RCP для лучшего контроля рабочего режима останова переходы.RCP работают с постоянной скоростью во время работы на мощности, что упрощает действия по управлению при смене нагрузки.

Цифровая конструкция КИПиУ значительно сокращает количество требуемых контрольных проверок КИПиУ и упрощает поиск и устранение неисправностей, ремонт и тестирование после технического обслуживания. Установка включает автоматизацию некоторых операций по охлаждению и улучшенные характеристики сброса пара при низком давлении. Усовершенствованный дизайн диспетчерской значительно улучшает интерфейс оператора и возможности эксплуатации предприятия.

В целом, был сделан акцент на выборе проверенных компонентов для обеспечения высокой степени надежности и снижения требований к техническому обслуживанию. Стандартизация компонентов сокращает запасы запчастей, требования к техническому обслуживанию и обучению, а также сокращает время технического обслуживания. Для критических компонентов предусмотрена встроенная возможность тестирования.

Планировка установки обеспечивает соответствующий доступ для осмотра и обслуживания. Пространство для разгрузки предусматривает размещение оборудования и персонала, пути удаления оборудования и пространство для размещения дистанционно управляемого сервисного оборудования и мобильных единиц.Платформы доступа и подъемные устройства предоставляются в ключевых местах, как и средства обслуживания, такие как электроэнергия, деминерализованная вода, воздух для дыхания и технический воздух, вентиляция и освещение, а также соединения компьютеров с данными и магистралями.

Установка AP1000 также включает в себя принципы снижения радиационного облучения, чтобы поддерживать дозу облучения работников на разумно достижимом низком уровне (ALARA). Длина воздействия, расстояние, экранирование и уменьшение источника являются фундаментальными критериями, которые включены в конструкцию, в результате чего:

• Минимальные рабочие релизы
• Значительно снижено облучение рабочих
• Общие объемы радиоактивных отходов сведены к минимуму за счет таких функций, как отсутствие следовой нагрузки бора, ионный обмен, а не испарение, разделение отходов у источника, минимизация активных компонентов и упаковка в контейнеры с высокой степенью целостности
• Другие (нерадиоактивные) опасные отходы сведены к минимуму с помощью таких функций, как упрощенная установка (например,g., устранение многих насосов с масляной смазкой), тщательный выбор процессов (например, лабораторная химия и химия со стороны турбины) и сортировка отходов

Установка AP1000 рассчитана на номинальную производительность с закупоркой до 10 процентов трубок парогенератора и максимальной температурой горячего участка 321,1 ° C (610 ° F). Станция спроектирована так, чтобы допускать ступенчатое увеличение или уменьшение нагрузки на 10 процентов от 25 до 100 процентов мощности без отключения реактора или срабатывания системы сброса пара, при условии, что номинальный уровень мощности не будет превышен.Кроме того, установка AP1000 спроектирована для приема 100-процентного сброса нагрузки с полной мощности на нагрузку дома без отключения реактора или срабатывания предохранительных клапанов компенсатора давления или парогенератора.

AP1000 ^® — Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M)

Действующие атомные станции в США уже являются конкурентоспособными производителями электроэнергии по сравнению с угольными станциями. Это достоинство усиливается за счет стоимости топлива, составляющей лишь около 25 процентов производственных затрат атомной станции.Остальные 75 процентов производственных затрат — это фиксированные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Это означает, что производство ядерной энергии менее чувствительно к изменениям стоимости топлива, чем электростанции, работающие на угле, где затраты на топливо могут составлять более 75 процентов от стоимости производства. Современный дизайн завода AP1000 приведет к еще более дешевому производству, поскольку потребует меньше рабочей силы для ЭиТО по сравнению с существующими заводами по многим причинам, в том числе:

1. Меньше оборудования и меньше оборудования с повышенной безопасностью для обслуживания и испытаний
2. Усовершенствованное оборудование, такое как герметичные насосы с электродвигателем первичной системы, которые не требуют технического обслуживания и не нуждаются в сложных системах впрыска через уплотнение, характерных для типичного уплотнения вала насосы охлаждающей жидкости
3. Особенности для более быстрого снятия головки при заправке
4. Меньше отходов
5. Улучшенная защита от радиационного облучения и уменьшение возможностей для него (дизайн ALARA)
6. Электроника онлайн-диагностики
7. Главный диспетчерский пункт с новейшим дизайном человеческого интерфейса, требующий только оператора и супервайзер для нормальной работы

Независимое исследование, проведенное Институтом эксплуатации ядерной энергетики (INPO), показало, что для пассивного «одного зрелого усовершенствованного легководного реактора» потребуется примерно на треть меньше персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию, чем для действующей в настоящее время атомной электростанции.

Введение и ТЭЦ

Презентация на тему: «Внедрение и ТЭЦ» — стенограмма презентации:

1 Введение и ТЭЦ
(Паровая электростанция)

2 ВВЕДЕНИЕ Индия является одним из крупнейших потребителей энергии в мире.
Традиционные источники энергии: тепловые, гидроэнергетические и ядерные.Нетрадиционные: ветер, солнце, геотермальная энергия, приливы. Установленная мощность — 1,61 352 МВт Тепловая = МВт Ядерная = 4 120 МВт Гидро = МВт ВИЭ = МВт Годовая выработка электроэнергии — 680 миллиардов кВтч На душу населения означает, сколько человек получает. По состоянию на июль 2009 года население Индии составляет 1,17 миллиарда человек. Общая выработка = 1,49,390 МВт

3 Разделение электростанций Тепловые электростанции — 75%
Гидроэлектростанции — 21% Атомные электростанции — 4% Установленная ветроэнергетика Генерация — 9655 МВт От 30% до 40% электроэнергии теряется при передаче и распределении

4 СТРУКТУРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Энергосистема принадлежит государственным управлениям электроснабжения.Коммунальные предприятия частного сектора работают в Мумбаи, Калькутте, Ахмедабаде. Региональные электрические управления — Северный, Южный, Восточный, Западный, Северо-восточный. Электросетевая корпорация — Центральная.

5 Тепловые электростанции Установленная мощность — 93 392,64 МВт
На угле — 77 458,88 МВт На газе — 14 734,01 МВт на основе нефти — МВт

7 Основные компоненты Блок обработки топлива Блок золоудаления Котельный блок
Блок питательной воды Блок охлаждающей воды Генераторный блок Турбинный блок

8 Главный контур Топливный и зольный контур Воздушный и газовый контур
Контур охлаждающей воды контура питательной воды и пара

9 Контур топлива и золы Топливо хранится и подается в котел по ленточным конвейерам.Разломан до нужной формы для полного сгорания. Образовавшаяся зола после сжигания удаляется из котла через золоудаление

10 Воздух и газовый контур Воздух необходим для сжигания топлива и подается через вентиляторы. Воздух проходит через воздухоподогреватель для извлечения энергии из дымовых газов для надлежащего сжигания топлива. В дымовых газах есть зола и несколько газов, которые проходят через пылеуловитель (пылеуловитель. ) и выйти в атмосферу через дымоход.

11 Контур питательной воды и пара
Пар, преобразованный в воду конденсатором. Вода деминерализована и, следовательно, не расходуется впустую, чтобы улучшить экономическую работу установки. Некоторая часть пара и воды теряется при прохождении через разные части. Питательный насос котла подает воду в корпус котла, где она нагревается с образованием пара. Влажный пар снова нагревается в пароперегревателе перед прохождением через турбину.