Экспериментальный стенд солевого магнитогидродинамического генератора
Пронькина А.В., ГАЛУЩАК В.С., КТИ (ф) ВолгГТУ, г. Камышин
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент Лебедева Ю.В
На кафедре ЭПП Камышинского технологического института создан студенческий кружок. Цель его работы заключается в разработке устройства магнитогидродинамического (МГД) генератора и определения условий его эффективной работы.
Интерес к данной тематике связан с неоспоримыми достоинствами применения МГД генераторов: отсутствием подвижных узлов (нет потерь на трение); возможностью повышения коэффициента полезного действия электростанций; высокой маневренностью; снижением выбросов вредных веществ и т.п.
Принцип работы МГД генератора, как и обычного машинного генератора, основан на явлении электромагнитной индукции. В отличие от машинных генераторов проводником в МГД генераторе является само рабочее тело.
Рабочим телом МГД генератора могут служить: электролиты; жидкие металлы; плазма, которые движутся поперек магнитного поля. Под действием магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов, которые отклоняются от первоначальной траектории (на заряженную частицу действует сила Лоренца).
В студенческом кружке создали неразборную рабочую модель МГД генератора. Модель состоит из канала, по которому движется рабочее тело (водный раствор солей), системы магнитов и электродов, отводящих полученную энергию; насосного устройства для циркуляции воды; блока питания и цифрового мультиметра марки UNI-T UT61 D (рисунок). Питание МГД генератора осуществляется от источника постоянного напряжения Um = 11–12 В.
Поставлен ряд опытов по влиянию концентрации водного раствора на выходные параметры. Для проведения опытов использовались водные растворы (объем 3 л): медного купороса, поваренной соли и морской соли разной концентрации, а также водный раствор морской соли с содой.
Конструкция неразборной модели МГД генератора: 1 – гибкая трубка для подвода рабочего тела (водного раствора) во входное отверстие канала; 2 – канал;
3 – система неодиевых магнитов для создания магнитного поля; 4, 5 – электроды для подключения мультиметра; 6 – гибкая трубка для вывода рабочего тела из выходного отверстия канала; 7 – крепление подставки; 8 – подставка; 9 – резервуар с водным раствором; 10 – насос; 11 – провода; 12 – блок питания; 13 – мультиметр
В процессе растворения соли наблюдается кратковременное увеличение параметров постоянного и переменного напряжений. Во всех опытах все показания тока находятся на уровне погрешности прибора.
УДК 622.311
Выбор резервных источников питания для аварийной брони угольных шахт кузбасса
РОДАК О.А., СКВОРЦОВ В.В., КузГТУ, г. Кемерово
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ДОЛГОПОЛ Т.Л.
Шахты относятся к первой категории по надежности электроснабжения, так как перерыв в поставке электрической энергии может привести к угрозе жизни и здоровью людей, значительному материальному ущербу.
Основным документом, который устанавливает требования, обеспечивающие при их соблюдении безопасность ведения горных работ и предупреждение аварий на угледобывающих предприятиях, являются «Правила безопасности в угольных шахтах» (ПБ). Но в ПБ отсутствуют требования к системам внешнего электроснабжения шахт, и самым высоким классом напряжения, рассматриваемым в данном документе, является напряжение 10 кВ. При этом многие шахты получают питание по линиям более высоких классов напряжения: 35 и 110 кВ.
Анализ существующих систем внешнего электроснабжения шахт показал, что все предприятия запитаны от двух независимых источников питания, как правило, по двухцепным воздушным линиям, что не противоречит правилам устройства электроустановок, но не обеспечивает требуемой надежности. Кроме этого, многие шахты и разрезы имеют «отпаечные» схемы присоединения, что обусловливает групповое нарушение электроснабжения горных предприятий при аварии только на одной ВЛ. В связи с этим требуется поиск новых методов и подходов к проектированию и реконструкции систем электроснабжения угольных предприятий по подземной добыче угля.
Согласно Постановлению Правительства РФ № 861 от 27.12.2004 г., электроснабжение «аварийной брони» на шахтах необходимо осуществлять от автономных источников питания, т.е. часть электроприемников горного предприятия фактически отнесена к особой группе по надежности электроснабжения.
Аварийной броней электроснабжения считается наименьшая мощность (минимальный расход электроэнергии), обеспечивающая безопасное состояние предприятия с полностью остановленным технологическим процессом как для работников, так и для окружающей среды. Автономный источник питания необходим для немедленного обеспечения электроэнергией оборудования I категории по надежности электроснабжения (аварийной брони), а следовательно, его стоимость будет определяться расчетной мощностью потребителей I категории.
В качестве автономных источников питания для обеспечения надежности электроснабжения шахт Кузбасса можно применять: дизельные или газогенераторные установки с использованием аккумуляторных батарей на время ввода в эксплуатацию данных установок.
Расчетная мощность потребителей I категории на шахтах Кузбасса составляет примерно 20 % от общешахтной нагрузки. В связи с этим установка автономного источника питания соответствующей аварийной броне мощности требует больших финансовых затрат. Например, установка дизель-генератора требуемой мощности обойдется предприятию минимум в один миллион евро без учета стоимости дизельного топлива.
В связи с этим в качестве третьего независимого источника питания целесообразно рассмотреть ближайшие к шахте подстанции при условии наличия на них свободной мощности, соответствующей нагрузке потребителей I категории. Этот вариант дает возможность сократить финансовые затраты в несколько раз по сравнению с дизель-генераторными установками.
При выборе централизованного источника питания потребителей I категории шахты цена вопроса в основном зависит от длины питающей линии, а не от нагрузки этой группы потребителей. При выборе автономного источника питания, напротив, цена будет определяться мощностью потребителей, обеспечивающих нормальное функциони-рование шахты. Поэтому целесообразно питать потребителей шахт I категории от подстанций, если затраты на строительство ВЛ не превышают затрат на дизель-генераторную установку.
При выборе наиболее экономически выгодного варианта повышения надежности электроснабжения конкретной шахты необходимы технико-экономические расчеты для сравнения автономных источников питания с централизованными.
В любом случае для обеспечения требуемой надежности электроснабжения угольных предприятий требуются значительные средства, которых у шахт просто нет. Поэтому вопросами безопасного функционирования угольных предприятий должно заниматься государство, ведь лучше потратить деньги на повышение надежности электроснабжения шахт, чем на ликвидацию последствий крупных аварий, да еще и с человеческими жертвами.
УДК 621.316