Основы энергосбережения и нетрадиционные источники энергии
.pdf
а |
б |
Рис. 1.30. Схемы теплоснабжения: а – водяная; б – паровая
Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными (рис. 1.31) и двухтрубными (рис. 1.32). Наиболее распространенной является двухтрубная система (по одной трубе подается горячая вода
потребителю (давление 0,4–1,0 МПа, температура 90–200 С), по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или ко-
тельную (давление 0,2–0,4 МПа, температура 70 С).
Рис. 1.31. Схема однотрубной системы отопления
41
Рис. 1.32. Схемы двухтрубной системы теплоснабжения и отопления
Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных или пластмассовых труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционной конструкции, предназначенной для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущей конструкции, воспринимающей вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации (рис. 1.33). Применяется канальная и бесканальная система прокладки трубопроводов (теплотрасс). Канальная система, как видно из рис. 1.33, б,
42
требует рытья траншеи под бетонный короб, располагаемый чаще всего ниже глубины промерзания грунта. Трубы располагаются на несущих конструкциях в коробе, который закрывается бетонной крышкой и засыпается грунтом. В зимнее время в коробе сохраняется положительная температура, что снижает теплопотери в окружающую среду, исключают повреждения теплоизоляционного слоя трубопроводов.
а |
б |
Рис. 1.33. Общий вид бесканальной (а) и канальной прокладки (б) теплосети
В настоящее время для монтажа теплосетей в основном применяются предварительно изолированные трубы (ПИ-трубы), сталь-
ные (рис. 1.34, 1.35) и пластмассовые (рис. 1.36, 1.37).
а |
б |
Рис. 1.34. Стальные предварительно изолированные трубы: а – конструкция; б – общий вид
43
Рис. 1.35. Монтаж стальных ПИ-труб
Рис. 1.36. Конструкция и общий вид пластмассовых ПИ-труб
Рис. 1.37. Монтаж пластмассовых ПИ-труб
44
Преимущества использования ПИ-труб:
1)они изготавливаются в условиях производства с использованием специальной оснастки и инструмента, что обеспечивает лучшее качество изоляции, точность размеров, производительность труда и снижает в итоге стоимость технологии;
2)к трубам изготавливаются в условиях производства угловые фитинги, переходники и т. п., что также упрощает их монтаж в полевых условиях;
3)пластмассовые предварительно изолированные трубы могут монтироваться прямо в траншею, нет необходимости использования бетонных коробов и угловых соединений, что снижает стоимость
иувеличивает производительность монтажных работ (см. рис. 1.37). Чем длиннее трубы (больше радиус действия тепловых сетей),
тем больше энергии затрачивается на прокачку теплоносителя, больше тепловые потери. Основное количество теплоты транспортируется в холодное время года, т. е. при значительной разности температур теплоносителя и окружающей среды; эта разность обуславливает величину потерь, а также нарушения теплоизоляции
(рис. 1.38).
Рис. 1.38. Общий вид теплотрасс в зимнее время (источники теплопотерь)
По ходу теплоносителя устраиваются специальные камеры, колодцы, в которых находятся задвижки, вентили, манометры, компенсаторы (П-образные, линзовые, сальниковые), стойки, фиксаторы и т. п., увеличивающие теплопотери (рис. 1.39).
45
Рис. 1.39. Дополнительные источники теплопотерь на теплотрассах
Особенно велики теплопотери при бесканальной прокладке труб (так называемые «наружные» тепловые сети), где требуется большие расходы на теплоизоляцию. Плохая эксплуатация (открытые люки, поврежденная изоляция, влажность, сквозняки и т. п.) также увеличивает теплопотери.
1.2.6. Электрические сети. Электрическая изоляция. Потери энергии при транспортировке
Электроэнергетическая (электрическая) система – это сово-
купность электрических частей станций, сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии (рис. 1.40). Электрическая сеть – совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи (рис. 1.41).
Выбор номинального напряжения ЛЭП определяется передаваемой мощностью и расстоянием.
По величине номинального напряжения сети подразделяются:
–на сети низкого напряжения (НН) – до 1,0 кВ (рис. 1.42, а);
–среднего напряжения (СН) – 3–35 кВ;
–высокого напряжения (ВН) – 110–220 кВ (рис. 1.42, б);
–сверхвысокого напряжения (СВН) – 330–750 кВ;
–ультравысокогонапряжения(УВН) – свыше1000 кВ(рис. 1.42, в).
46
Рис. 1.40. Схема магистральных электросетей Беларуси
Рис. 1.41. Типовые электроустановки электросети
47
а |
б |
в |
Рис. 1.42. Общий вид электросетей различного напряжения
Важный элемент электрических сетей – линии электропередач. В настоящее время используются воздушные (см. рис. 1.42) и кабельные линии электропередач (рис. 1.43). Воздушные линии электропередач – традиционная, хорошо отработанная технология в электроэнергетике. Они дешевле в монтаже, но подвержены влиянию внешних воздействий (обрывы, повреждения, коррозия и т. п.), кроме этого занимают земельные угодья (особенно с учетом охранной зоны). Этих недостатков лишены кабельные линии электропередач. Однако высоковольтные кабели являются дорогостоящими изделиями, требующими специальных методов изоляции. С развитием технологий стоимость кабелей снижается.
Рис. 1.43. Общий вид и прокладка кабельных линий электропередач
Электрическая подстанция – электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической
48
энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств (рис. 1.44).
Рис. 1.44. Общий вид оборудования подстанций различной мощности
В состав подстанций входит кроме трансформаторов большое количество силового коммутационного оборудования, системы и секции шин, системы защиты и автоматики, заземляющие устройства и др.
Вэлектрических сетях применяются следующие виды изоляции:
–воздушная (обеспечение необходимого расстояния между проводами (рис. 1.45));
–с помощью керамических изоляторов (см. рис. 1.45);
–пластмассовая, бумажная (кабельные линии) (рис. 1.46).
49
Рис. 1.45. Воздушная изоляция и изоляция с помощью керамических изоляторов
Рис. 1.46. Бумажная и пластмассовая изоляция электрических кабелей
1. Потери технического характера. Они возникают при передаче энергии по электросетям и обусловливаются физическими процессами, которые происходят в проводах и оборудовании:
– падениенапряжениязасчетсопротивленияпроводов. ЗаконОма:
U = I R, P = U I);
–реактивные потери (неполного поглощения энергии, ее отражения от нагрузки и циркуляция паразитных токов в проводах при cos f ≠ 1 (обычно 0,3–0,8);
–увеличение сопротивления контактов (износ контактов переключателей, пускателей и др.;
–токи утечки (уменьшение сопротивления изоляции). Электрические сооружения и агрегаты могут быть отдельно сто-
ящими или встроенными в основные промышленные объекты и обеспечивать технологические процессы, работу агрегатов, контроль и управление производством.
50