42. Типовая технологическая схема когенераторной установки.
Когенерация - представляет собой процесс комбинированного производства тепловой и электрической энергии посредством единой энергетической установки.
При традиционном способе генерации электроэнергии более 65% энергии топлива выбрасывается в окружающую среду. При этом для удовлетворения тепловых потребностей производства используются отдельные котельные, потребляющие существенное количество энергоносителей.
За счет утилизации тепла выхлопных газов двигатель-генератора, когенерация обеспечивает значительный выигрыш в суммарном КПД установки.
Утилизируемое тепло может быть использовано в технологических процессах для производства пара с требуемыми параметрами, для отопления помещений, для подогреваводы и других производственных целей.
Реконструкция существующих котельных с применением когенерационных установок позволяет при меньших финансовых затратах получать требуемое количество тепла, и дешёвую электроэнергию.
Утилизация тепла также почти вдвое уменьшает экологическую нагрузку энергетического оборудования.
Уровень распространения когенерации в мире свидетельствует о том, что на сегодняшний день это наиболее эффективная технология энергообеспечения для значительной части потенциальных потребителей.
Применение когенерационного оборудования, за счет высокого коэффициента использования теплоты сгорания газа, позволяет:
увеличить электрическую нагрузку предприятия без изменения существующих кабельных вводных линий;
получить резервный источник электропитания, позволяющий при аварии в электрической сети облэнерго (отключение, «провалы» по напряжению), не прерывать технологические процессы производства;
при круглосуточном полном использовании тепловой и электрической энергии когенерационной установки, значительно снизить затраты на оплату потребляемой электроэнергии.
параллельная работа электрогенератора КУ с городской сетью дает возможность добирать необходимую электрическую мощность, превышающую номинальную мощность генератора, из городской сети в часы пиковых нагрузок.
Также, внедрение когенерационной установки исключает необходимость выполнения дорогостоящих технических условий облэнерго на увеличение электрической мощности предприятия в случае планирования роста производства.
В
ырабатываемое
на когенерационной установке тепло при
использовании абсорбционных машин
может быть преобразовано в энергию
холода в виде холодной воды с
температурой 8°С. Такая технология
называется тригенерацией.
Ее схема приведена ниже.
43. Конструкции и виды синхронных генераторов, шкала номинальных мощностей, основные параметры.
Синхронные
генераторы —
основное электрооборудование
электростанций. Выбранный тип генератора
определяет конструкцию всей электростанции
и особенности ее эксплуатации. Тип
устанавливаемых генераторов зависит
главным образом от частоты вращения
турбины.
Частота вращения роторов
генераторов паротурбинных электростанций
(ТЭС, АЭС) при частоте электрического
тока 50 Гц принята равной 3 000 мин-'.
Сравнительно редко частота вращения
принимается равной 1 500 мин Частота
вращения гидротурбин обычно находится
в пределах от 60 до 500 мин1. Частота вращения
ротора генератора п, мин"1, частота
переменного тока /, Гц, и число пар полюсов
ротора р связаны соотношением
п =
т/р.
Следовательно,
число пар полюсов ротора генератора
паротурбинной электростанции
(турбогенератора) при/= 50 Гц и п = = 3000 мин
1 должно быть равно 1. На роторах
гидрогенераторов при п равной 60 и 500
мин"1 число пар полюсов р должно быть
соответственно равно 50 и 6. Конструкция
ротора генератора зависит от числа пар
полюсов.
Ротор турбогенератора
неявнополюсной конструкции выполняется
в виде стального цилиндра с продольными
пазами, в которые укладывают обмотку
возбуждения из полосовой меди,
изолированной миканитом. Обмотку
возбуждения закрепляют в пазах клиньями,
а вне пазов (на лобовых частях) стальными
бандажами или каппами. Из-за воздействия
на ротор, вращающийся с большой частотой,
центробежных сил ограничены его размеры:
диаметр — не более 1250 мм, длина бочки
ротора — не свыше 6,5 м.
Ротор
гидрогенератора имеет несколько пар
выступающих полюсов, т.е. явнополюсную
конструкцию. Синхронные двигатели и
компенсаторы с частотой вращения ниже
1500 мин ' тоже имеют явнополюсный ротор.
Обмотка возбуждения явнополюсных
синхронных машин выполняется в виде
катушек, располагаемых на каждом полюсе
и соединяемых последовательно.
На
паротурбинных электростанциях принята
конструкция турбоагрегатов с горизонтальным
валом, а на гидроэлектростанциях принято
вертикальное расположение вала турбины
и гидрогенератора, так как при большом
диаметре явнополюсного ротора вертикальная
конструкция обеспечивает лучшие условия
работы подшипников и меньшие размеры
машинного здания. На рис. 1 и 2 показаны
устройство соответственно турбогенератора
и гидрогенератора, а также пути прохождения
через них охлаждающего воздуха. Система
охлаждения электрических машин необходима
для отвода теплоты, возникающей в
результате потерь мощности в стали и
меди ротора и статора.
Рис.1. Турбогенератор:
1
— статор; 2 — ротор; 3 — вал; 4 — кожух; 5
— фильтр; 6 — воздухоохладитель; 7 —
уплотнения; А — область разрежения в
системе вентиляции; Б — область движения;
В — камера горячего воздуха; Г — камера
холодного воздуха; Д — каналы подвода
воздуха к уплотнениям
Рис.2. Гидрогенератор:
I
— статор; 2 — ротор; 3 — подпятник; 4 —
спицы ротора; 5 — направляющий подшипник;
6 — нижняя опорная крестовина; D — диаметр
ротора генератора
Для генераторов
небольшой мощности (до 25 МВт на ТЭС)
достаточна воздушная вентиляция (см.
рис. 1). Воздух под действием центробежных
сил вращающегося ротора проходит через
каналы в стали статора и охлаждает
обмотки и магнитопроводы ротора и
статора. Нагревшийся воздух поступает
через окна в корпусе статора в трубчатые
воздухоохладители. По трубкам
воздухоохладителей протекает холодная
вода. Охлажденный воздух снова засасывается
ротором. Получается замкнутый цикл.
В
турбогенераторах мощностью 25... 100 МВт
систему вентиляции вместо воздуха
заполняют водородом, имеющим большую
теплоемкость. Переход на водородное
охлаждение позволяет от того же
турбогенератора получать мощность в
1,3 раза большую, чем при воздушном
охлаждении (при соответствующем усилении
турбины). Для современных сверхмощных
генераторов применяют непосредственное
охлаждение, при котором обмотки ротора
и статора охлаждают маслом или
дистиллированной водой. Охлаждающая
жидкость поступает в полые стержни,
составляющие обмотку, и охлаждает их
изнутри.
Благодаря такому интенсивному
охлаждению обмоток удается получить
генератор заданной мощности при
уменьшенных размерах или при тех же
размерах в 3 — 4 раза большую номинальную
мощность генератора. Системы
непосредственного охлаждения при
различных комбинациях охлаждающего
вещества (водород, масло, вода) и разных
конструкциях систем охлаждения стали
и меди генератора позволили создать
генераторы мощностью 300... 800 МВт при тех
ограничениях их размеров, которые
обусловлены центробежными силами в
роторе.
Системы возбуждения синхронных
машин обеспечивают питание обмотки
возбуждения постоянным током. Широкое
применение нашли системы возбуждения
с генераторами постоянного тока
(возбудителями) и с преобразователями
переменного тока в постоянный (вентильное
возбуждение). И та, и другая система
имеет несколько видов.