Требования, предъявляемые к системам энергоснабжения

К любым системам энергоснабжения предъявляется ряд основных требований, которые можно выделить в следующие положения:

1. Обеспечение необходимой надежности энергоснабжения. Требования, предъявляемые к надежности, определяются последствиями перерыва в подаче энергии. В ряде случаев они формулируются в действующих правилах устройства, строительных нормах, руководящих документах (РД) и т.п. [1].

2. Обеспечение необходимого качества энергии, топлива или энергоносителей. Это требование определяется влиянием, оказываемым качеством энергии, топлива или энергоносителей на работу как их потребителей, так и самих систем энергоснабжения. Для некоторых видов энергии разработаны ГОСТы, регламентирующие их допустимое качество. [2].

3. Простота, удобство и безопасность монтажа и эксплуатации. Выполнение этого требования обеспечивается широким внедрением комплектных установок и элементов заводского изготовления.

4. Возможность увеличения энергетических нагрузок и энергопотребления в течение ряда (семи – десяти) лет без капитальной реконструкции систем энергоснабжения. Выполнение этого требования определяется правильностью определения расчетных нагрузок соответствующих систем энергоснабжения, отнесенных к концу указанного периода, и выбором соответствующих проектных решений.

5. Обеспечение экономичности энергоснабжения. Выполнение этого требования подразумевает принятие таких технических и организационных решений, которые обеспечивали бы наименьшие из возможных затрат на энергоснабжение при условии обязательного выполнения всех предыдущих требований.

Все взаимоотношения между потребителями и поставщиком энергии через присоединительную сеть регулируются договором энергоснабжения, который основывается на положениях статей 539 – 548 Гражданского кодекса РФ.

1. Цикл паросиловой установки – цикл Ренкина

На современных тепловых электростанциях большой мощно­сти превращение теплоты в работу производится в циклах, исполь­зующих в качестве основного рабочего тела водяной пар высоких давлений и температур. Водяной пар производится парогенераторами (паровыми котлами), в топках которых сжигаются различ­ные виды органического топлива: уголь, мазут, газ и др.

Термодинамический цикл преобразования теплоты в работу с помощью водяного пара был предложен в середине XIX в. инже­нером и физиком У. Ренкиным. Принципиальная тепловая схема конденсационной электростанции (КЭС), работающей по циклу Ренкина, показана на рис. 1.

а

б

Рис. 1.Принципиальная тепловая схема ТЭС, работающей по циклу Ренкина

В парогенераторе 1 за счет теплоты сжигаемого топлива вода, нагнетаемая в парогенератор насосом 5, превращается в водяной пар, который затем поступает в турбину 2, вращающую электро­генератор 3. Тепловая энергия пара преобразуется в турбине в механическую работу, которая в свою очередь преобразуется в ге­нераторе в электроэнергию. Из турбины отработанный пар посту­пает в конденсатор 4, где он конденсируется (превращается в воду). Насос 5 нагнетает конденсат в парогенератор, замыкая та­ким образом цикл.

На рис. 2, а и б изображен цикл Ренкина на перегретом паре в p,v- и Т,s -диаграммах, состоящий из следующих процессов:

- изобара 4 - 5 - 6 - 1 - процесс нагрева, испарения воды и пе­регрева пара в парогенераторе за счет подводимой теплоты сгора­ния топлива q₁;

- адиабата 1-2 - процесс расширения пара в турбине с совер­шением полезной внешней работы l_а^т;

- изобара 2-3 - процесс конденсации отработанного пара с отводом теплоты q₂ охлаждающей водой;

- aдиабата 3-4 - процесс сжатия конденсата питательным на­сосом до первоначального давления в парогенераторе с затратой подводимой извне работы l_а^н.

Рис.2. Цикл Ренкина на перегретом паре в p,v- и Т,s -диаграммах

В соответствии со вторым законом термодинамики полезная работа за цикл равна разности подведенной и отведенной в цикле теплоты:

l_ц^пол = q₁ – q₂ = l_а^т – l_а^н.

Термический КПД цикла Ренкина определяется, как обычно, по уравнению

.

Термодинамические исследования цикла Ренкина показывают, что его эффективность в большой степени зависит от величин начальных и конечных параметров (давления и температуры) пара.

Исследования показывают, что η_t увеличивается с увеличени­ем начальных параметров пара р₁ и t₁ и уменьшением конечных р₂ и t₂. Конечные параметры пара связаны между собой, так как пар в этой области влажный, и поэтому их уменьшение приводит к уменьшению р₂, т.е. давления в конденсаторе.

Увеличение t₁ ограничивается жаропрочностью материалов, увеличение р₁ - допустимой степенью влажности пара в конце расширения и прочностью материала труб; повышенная влажность (х > 0,8-0,86) приводит к эрозии деталей турбины.

В настоящее время на электростанциях в основном использу­ются параметры пара р₁ = 23,5 МПа (240 кгс/см²) и t₁ = 565 °С. На опытных установках применяются параметры р₁ = 29,4 МПа (300 кгс/см²) и t₁ = 600-650 °С.