3.8 Сурет - Реактивті күштің пайда болуын керсететін тәжірибе

Реактивті турбиналарда будың қозғалыс жылдамдығының өзгеруіне байланысты пайда болатын ортаға тебу күшінен басқа, қалақшаларға бу көлемінің ұлғаюы өсерінен болатын реактивті күштер де әсер етеді. Реактивті күштің пайда болуын мына мысалдан көруге болады. Арбаға орнатылған бактың ішіне белгілі бір қысыммен бу берілген делік (3.8 сурет). I жағдайда бу ыдыстың барлық қабырғаларына бірдей қысым түсіреді. Егер де ыдыстың тығынын алып тастайтын болсақ, онда оның тепе-теңдігі бірден өзгереді, оң қабырғаға біркелкі күш әсер етеді, ал сол жақтағы қабырғаға түсетін қысым күрт азаяды, себебі қоршаған орта қысымы ыдыс ішіндегі кысымға қарағанда төмен. Бу ыдыстан сыртқа шығады да, арба реактивті күштің әсерінен оңға қарай козғалады (II жағдай).

Конденсаторлар. Турбинадан шыққан бу салкындатылу және конденсациялану үшін конденсатор деп аталатын арнаулы қондырғыға жіберіледі. Конденсатор ішіне көптеген жез түтіктер орнатылған цилиндр пішінді корпустан тұрады. Түтіктер арқылы салқындататын су жүреді. Оның температурасы конденсаторға берілер алдында 10—15°С болса, одан шыққанда 20—25°С-га дейін көтеріледі. Бу түтіктерді жоғарыдан төмен қарай жанай өтіп, конденсацияланады. Буды салқындату негізінде конденсатордың қысымы 0,03—0,04 МПа қалпында сақталады. Бұл арада салқындатуға қажетті су мөлшері конденсациялануға түскен бу мөлшерінен ондаған есе көп болуы қажеттігін айта кеткен жөн. Оған оңай көз жеткізуге болады. 1 кг су буын қайтадан суға айңалдыру үшін, ең аз дегенде, су буға айналу үшін жұмсалған оның бойындағы жылу энергиясын қайтадан шығару кажет. Жоғарыда айтылған 0,04*10⁵ Па қысым мөлшерінде 1 кг буда 600 ккал жылу энергиясы болады. Ал 1 кг салқындататын суды орта есеппен 10°С-га дейін ғана қыздыруға болады. Бұл 1 кг буды конденсациялау үшін 60 кг салқындататын су қажет деген сөз. Буды салқындату үшін пайдаланатын су өзен арнасынан алынып, қайтадан өзенге құйылатын болса, бұл тура ағынды сумен қамтамасыз ету жүйесі деп аталады.

Тұйықталған сумен жабдықтау жүйесінде, конденсаторда қызған суды салқындату үшін биіктігі 50 м болатын қондырғы-градир салынады. Арнайы тесіктерден төмен қарай шашырай аққан су салкындайды да, төмендегі су бассейніне жиналады. Бұл су сорғымен қайтадан конденсаторға беріледі.

ЖЭС-ның жылу балансы. ЖЭС-ның жылу балансын қарастыратын болсақ,отынның химиялық реакциясының электрэнергиясына түрлену тиімділігін және оның өндірістің әр кезеңінде қалай жоғалатынын анықтауға болады. Егер де казан оттығында көмір жанған кезде алынатын химиялық энергияны 100% деп есептейтін болсақ, онда орта есеппен оның тек 35%-і электр энергиясына түрленеді. Жылудың ең көп жоғалатын жері —конденсатор. Конденсаторда салкындататын су мен жылудың шамамен 45%-і кетеді (3.9 сурет).

Қазіргі уакытта кейбір ЖЭС-лардың п.ә.к-і 40%-ке жетіп отыр. Бұның өзі отынды жағу кезінде алынатын жылу энергиясының тек 40%-і ғана электр энергиясына айналып, ал 60%-і жоғалады деген сөз.

ЖЭС-лардың тиімділігін ары карай дамыту үшін біраз жайларды шешу қажет. Мысалы, жоғарыда айтылғандай, станцияның п.ә.к-ін өсіру үшін будың алғашқы температурасын 540°С-тан аса көтеру керек. Ал бұл үшін сапалық қасиеттері аса жоғары және арзан жаңа материалдар табу мақсатында жұмыстар жүргізген жөн.

Бірқатар жылу электр станцияларында өндірілген электр энергиясының өзіндік кұны су электр станцияларында өндірілген энергия құнына қарағанда, оларда жағылатын органикалық отынның құнына байланысты, жоғары болады. Жылу электр станциясында өндірілген 1 кВт*сағ энергияның өзіндік кұнының 60—70%-і оны өндіруге жұмсалған отынның өзіндік құнынан тұрады. Жылу электр станциялары электр энергиясын өндіру үшін өздерінде өндірілген электр энергиясының 5—14%- ін пайдаланатын болса, су электр станцияларында өндірілген энергияның 0,5—3,0%-і ғана пайдаланылады.

Соңғы жылдары жылу электр станцияларының тиімді жұмыс жасауына жағдайлар туғызылуда. Газ, мазут және ашық әдіспен өндірілетін арзан көмірді пайдалану және куатты да тиімді энергетикалық блоктар жасалуына байланысты өндірілген энергияның өзіндік құны елеулі мөлшерде азаюда.

Тағы бір айта кететін жай, жылу электр станцияларының тиімділігін оларда пайдаланылатын будың қысымы мен температурасын көтеру арқылы да арттыруға бодады. Бу қысымы мен температурасының өсуіне байланысты жұмсалатын отын шамасының қалай азаятыны төменде келтірілген деректерден байқалады. Бу өндіру шамасының және оның температурасы мен кысымының артуымен бірге турбиналардың да жеке қуаты өсіп отырады. ГОЭЛРО жоспарының алғашкы кезеңінде колданылған агрегаттардың қуаты 10—16 МВт болса, 1953 жылы 150 МВт-қа жетті.

1958—1965 жылдары ТМД-да қуаты 200 және 300 МВт болатын энергетикалық кондырғылар жасалды. Қуаты 200 МВт алғашқы кондырғылар Оңтүстік Орал, Жоғарғы-Тагильск, Змиевск және Старобешевск МАЭС- ларында, ал қуаты 300 МВт алғашқы кондырғы 1963 жылы Приднепровск МАЭС-ында орнатылды. Кейінірек осындай блоктар Черепетск, Конаковск және басқа да бірнеше станцияларға қойылды.

Б ір білікті, куаты 800 МВт мазутпен жұмыс жасайтын қондырғылар қазіргі уақытта Углегор, Запорожье және Рязань МАЭС-ларында жұмыс жасап тұр.Көмірмен жұмыс жасайтын қуаты 500 МВт энергетикалық блоктар Троицк, Назаров және Рефти МАЭС-ларында нәтижелі жұмыс жасауда. Екібастұз МАЭС-лары да қуаты 500 МВт энергетикалық блоктар негізінде салынуда (З.10 сурет).1980 жылы Кострома МАЭС-ында аса қуатты 1200 МВт энергетикалык блоктың іске қосылуы дүние жүзі энергетика тарихында елеулі бір оқиға болды. Оның құрамына кіретін қысымы 255*10⁵ Па және температурасы 545°С, сағатына 3650 т бу өндіретін бу қазаны Таганрог заводында, ал қуаты 1200 МВт турбина Харьковтің С.М.Киров атындағы турбина заводында жасалды.Осындай аса қуатты энергетикалық блоктың жасалуын энергетиктердің үлкен табысы деп түсіну кажет.ТМД-да жобалық куаты 4—6 млн. кВт қуатты МАЭС- лар салу жұмыстары кеңінен жүргізілуде.

Алматыда салынған алғашқы электр станциясының даму жолы Қазақстанның бүгінгі алып энергетикасының іргетасын қалауының айқын айғағы бола алады. 1935 жылы 25 қазан күні Қазақстан электр станцияларының алғашқыларының бірі — Алматы орталық электр станциясы дүниеге келді. Санкт-Пе- тербург қаласының Киров заводында тұңғыш жасалған турбиналардың бірі — 46 нөмірлі қуаты 3 МВт турбина қала жұртшылығын электр нұрына бөледі. 1941 жылдың басында мұнда жалпы қуаты 12,5 МВт 4 турбиналы генератор жұмыс жасады. 1960 жылы бұл станция Алматы жылу электр орталығына (АЖЭО) айналып, астана жұртшылығын бір орталықтан әрі электр эңергиясымен, әрі жылу энергиясымен қамтамасыз ете бастады. Өзінің 50 жылдык торқалы тойын АЖЭО 155 МВт куаты бар, сағатына 1245 Гкал жылу энергиясын өндіре алатын pecпубликамыздың алдыңғы қатарлы электр орталыктарының бірі ретінде қарсы алды. 50 жыл ішінде станция 18 млрд. кВт*сағ электр энергиясын, 68 млн. Гкал жылу энергиясын өндірді. Бүгінгі күндері оның қала ауасын зияндандыруға тигізер әсерін азайту мен жұмыс жасау тиімділігін арттыру мақсатында табиғи газ да пайдаланылуда. Ал алдағы уақытта бұл станция тек қана газ отынымен жұмыс жасайтын болады.