Параллельная работа трансф-ров при неравенстве коэффициентов трансформации

Параллельная работа трансф-ров при неравенстве коэффициентов трансформации

Начнем с того, что K_I = K_II

При равенстве K_I = K_II вторичные ЭДС Е_2I и Е_2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнит. токов. Теперь пусть K_I < K_II т.е. E_2I > E_2II (U_2I > U_2II). В этом случае при ХХ сумма напряжений по контуру не равна нулю, а значит будет уравнительный ток. Появится , .

Учтем для простоты только индукт. сопротивления, т.к. акт. сопротивления малы, тогда

, - создает в обмотках потоки, которые создают ЭДС и которые выравнивают напряжение до U₂ на шинах.

Уравнительный ток будет существовать и при нагрузке. Он будет для каждого трансформатора складываться с нагрузочным током геометрически. Из диаграммы (б) видно, что в том трансф-ре, где к_I меньше (напряжение больше) трансф-р перегружен. Т.е. получается, что первый трансформатор перегружен, а второй недогружен. Разница в коэффициентах трансформации должна быть не более 0,5% от их среднего значения.

, где - среднее геометрическое.

Если тр-р меньшей мощности включается в параллельную работу, то он должен иметь больший к-т трансформации.

 

 

Группы соединения трансформаторов. Что такое группа соединения трансф-ров и от чего она зависит? Покажите 12 и 11 группу трансф-ров. Возможна ли параллельная работа трансф-ров с различными группами соединения?

Группой соединения трансф-ра называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансф-ра. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения. При обозначении группы соединений пользуются аналогией с часовым циферблатом. При этом вектор линейной ЭДС первичной обмотки мысленно совмещают с минутной стрелкой часов, расположенной на цифре 12, а с направлением вектора вторичной линейной ЭДС совмещают часовую стрелку. Цифра, на которой она расположена, определяет группу соединения трансф-ра. Угловое расстояние между двумя соседними цифрами циферблата составляет 30°. Поэтому для определения угла сдвига линейных ЭДС обмоток следует умножить номер группы на 30°.

Группа соединения зависит от:

1) от направления намотки;

2) маркировки концов обмотки;

3) схемы соединения обмоток.

Стандартными являются две группы соединений — 12 и 11:

1) соединение /D; 2) соединение / .

Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу. При различных группах соединений параллельно работающих трансформаторов между векторами их вторичных напряжений будет сдвиг фаз, вызывающий уравнительные токи между обмотками трансформаторов. При разных группах соединений, при самом малом сдвиге фаз, равном 30°, уравнительный ток превышает номинальный ток трансформатора в 5 раз, при самом большом сдвиге 180° — в 20 раз.

Возьмем для примера 12 и 11 группу

DE = 2E_2Isin15° = 0,52E_2I, тогда

, что составляет 26% от установившегося тока короткого замыкания, что примерно в 3-5 раз превысит номинальный ток. Поэтому параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения недопустима.

 

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ)

ДПТ НВ работает при Ф=const. Ур-е механической характеристики. . Подставляем =>

Уравнение электромеханической характеристики. .

В установившемся режиме diя/dt=dM/dt=0.Ур-я статических характеристик:

Хар-ки двигателя, при отсутствии в якорной цепи добав. сопротивления при Uя =const и ф=const, являются естественными. Наклон их определяется величинами .

При изменении параметров двигателя, сети, или при использовании специальных схем включения характеристики двигателя будут искусственными.

1. при изменении сопротивления в якорной цепи ↓ жесткость характеристик . Семейство мех. хар-к, соответствующих различным значениям Rдоб, изображено на рис., причем R_д3>R_д2>R_д1. В частном случае при U=0 когда якорь замкнут на некоторое сопротивление, все хар-ки пересекаются в начале координат Из графиков видно, что ↑ сопротивления вызывает ↓ скорости дв-ля, т.к при этом ↑ падение напряжения на якоре, ↓ ток, следовательно и ↓ момент двигателя.

2. При изменении U, подводимого к якорю двигателя, изменяется w₀. Жесткость характеристик неизменна. Чтобы менять подводимое U,необходимо питать двигатель от источника регулируемого напряжения.

3. Иногда необходимо ↑ рабочую скорость сверх основной. При U=const ослабляем магнитный поток дв-ля. ↓Ф вызывает ↑ w₀, т.к. , но ↓жесткость хар-к . В => будет ↑ падение скорости при одном и том же значении М_с.

Уравнение мех. хар-ки при ослабленном Ф. ; .

При пуске двигателя в ход(w=0), iя не зависит от Ф, а зависит от U и R_Я: .

Характеристики для Ф пересекаются в 1 точке на оси абсцисс. Механические хар-ки ,точки пересечения характеристик не совпадают. При нагрузках, слева от точек пересечения, ωдв ↑, а при нагрузках справа– ωдв ↓. Это явление - опрокидывание регулирования. Причиной является то, что при Мс=const ослабление Ф влияет на скорость в 2-х направлениях: ↑ скорость и ↓ω вследствие ↑ падения напряжения из-за ↑ тока (из-за ↓ЭДС). В точках пересечения эти факторы уравновешивают друг друга, скорость не изменяется. При нормальных нагрузках точки пересечения характеристик находятся в зоне больших токов (нагрузок).

Система генератор – двигатель (ГД).

Принципиальная схема системы Г-Д. В системе ГД в кач-ве управляемого преобр-ля используется генератор пост. тока независимого возб-ия, приводимый во вращение АД или СД. В кач-ве приводного дв-ля рабочей машины используется ДНВ.

Пуск осущ-тся включением сетевого (гонного) Д, вращающего Г. Приводной Д перед этим должен быть полностью возбужден, т.е. его магн. поток должен быть номинальным. Напряжение на ОВ ГПТ д/б =0. При подаче напряжения на ОВ Г и его ↑, он будет развивать ЭДС, появится напряжение на якоре ДПТ и последний будет разгоняться.

В случае гонного АД с увеличением нагрузки на валу приводного ДПТ возрастает тормозной момент ГПТ, что приводит к снижению ск-ти гонного АД, следовательно, снижению ск-ти ГПТ и его ЭДС, что сказывается и на ск-ти ДПТ. В мощных ЭПах по системе ГД это снижение составляет (1,5¸2)%.

«+» АД - простота, надежность, малая колебательность. «+» СД -меньшая критичность к колебаниям , возможность работать с опережающим током. Обычно СД используется при мощностях ген-ра в сотни и тысячи кВт.

Питание ОВ ГПТ в современных системах ГД, осуществляется от тиристорного или транзисторного ТВ. Осн. видом ТВ является ТП с раздельным упр-ем комплектами вентилей. Зависимость вых. напряжения упр-ия U_У на рис. Ее раб. участок можно считать линейным. Динам. процессы ТВ описываются ур-м

Пренебрегая гистерезисом магнитной цепи Г и считая его ненасыщенным, для линейного участка зависимости E_Г=f(U_ВГ), можно написать: ,

где -при w_Г=const;

Уравнение мех. хар-ки дв-ля в системе ГД можно получить из ур-ия равновесия ЭДС в як. цепи.

,

Здесь

Выразив ток i_я через момент двигателя получим:

Здесь b – модуль статической жесткости мех. хар-ки двигателя в системе ГД.

Ур-ие мех. хар-ки дв-ля для статического режима можно представить в виде: или или (Ф_НД – ном. поток Д).

Семейство мех. хар-к Д в системе ГД, соответствующее различным значениям ЭДС генератора при СД, на рис.

Жесткость основной хар-ки дв-ля ~ в 2 раза меньше, чем при питании его от сети с U=const, вследствие того, что в як. цепи кроме сопротивления якоря Д имеется еще и сопротивление якоря ген-ра, а они ~ одинаковы. Но скорость идеального ХХ Д в разомкнутой системе ГД больше, чем при питании Д от сети с U=const, т.к. номин. ЭДС генератора, определяющая w₀ Д, больше, чем номин. напряжение Д, определяющее w₀ при питании его от сети, т.е.

, т.к. .

Хар-ка двигателя при питании его от сети с U=U_H изображена пунктиром.

Режимы работы, торможение, расчет характеристик, основные показатели. Изменяя поток возбуждения (его ЭДС) можно осущ-ть непрерывное плавное упр-ие моментом и скоростью ЭПа во всех 4-х квадрантах коорд. системы при b=const. На рис. показано в 1-м квадранте семейство хар-к при Е_Г=var.

Режимы. Двигательный режим заштрих. обл-ть в 1 и 3 квадрантах. Динам.торможение - одна хар-ка, проход. через начало координат. Режим противовключения -область между осью моментов и характеристикой динамического торможения во 2 и 4 квадрантах.

Генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть -область во 2 и 4 квадрантах, заключенная между осью скоростей и хар-кой динамического торможения.

Торможение с отдачей энергии в сеть. ↓ или снимаем возб-ие генератора, ЭДС дв-ля станет больше ЭДС генератора. Д превратится в генератор. Ток в якорной цепи изменит направление на противоположное. Генератор превратится в Д, работающий с ослабленным магнитным потоком. Скорость его ↑ и он будет раскручивать гонный Д со сверхсинхронной скоростью. Гонный Д превращается в генератор. Он будет отдавать в сеть акт. энергию, потребляя из сети реакт. энергию.

Кинет.энергия вращающихся инерционных масс приводным дв-лем преобразуется в электрическую, поскольку он теперь работает генератором. В сеть отдается эта энергия за исключением потерь, имеющих место во всех элементах ЭПа.

 

Структурная схема

 

Достоинства и недостатки.

Достоинства системы ГД:

1.Отсутствуют громоздкие пусковые реостаты и потери в них.

2Упр-ие процессами перенесено в цепи возбуждения, имеющие небольшие токи, что облегчает и удешевляет аппаратуру.

3.Сравнительно высокий диапазон регулирования.

Недостатки системы ГД:

1.Высокая установленная мощность, превышающая в 3 раза мощность приводного дв-ля.

2.Сравнительно низкий КПД, равный .

3.Повышенная крутизна механических характеристик.

4.Высокая первоначальная стоимость машинного оборудования.

 

Система тиристорный преобразователь – двигатель (ТП – Д).

В системе ТП – Д двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от ТП. Принципиальная схема системы изображена на рис. Среднее значение выпрямленного напряжения ТП. , где U2 – действующее значение фазного U вторичной обмотки питающего трансф-ра.

m – число пульсаций выпрямленного U; a - угол задержки открывания тиристоров; Ud₀ – макс. значение среднего выпрямленного U при a=0. Кривые выпрямленного U с учетом явления коммутации вентилей, характеризуемой углам g, изображены на рис. Зависимость ЭДС ТП от U управления U_у при линейной хар-ке СИФУ представлена на следующем рисунке. Ур-е мех. хар-ки двигателя для любого режима работы .

В режиме непрерывного тока мех. хар-ки двигателя в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны хар-м системы ГД. Семейство статич. мех. хар-к при различных a, изобра жено на рис 3. Это прямые, отсекающие на оси ординат отрезки, соответствующие скорости идеального холостого хода При раздельном упр-ии комплектами вентилей или при питании от однокомплек-тного ТП в области малых нагрузок ток становится прерывистым, причем при U_y=0 и среднее значение U_d становится . Появляется зона прерывистых I, она тем больше, чем больше угол a. Появление зоны прерывистых токов обусловлено тем, что в определенные промежутки времени мгновенное значение выпрямленого U преобразователя становится < встречно действующей ЭДС двигателя, что видно из графика выпрямленногоU, как следует из ур-я равновесия ЭДС, разность U_d-e становится «-». Ток изменит направление на противоположное. Т.к. вентили обладают односторонней проводимостью,I=0. Вентили закрываются I появляется вновь когда U_d станет>е. При больших нагрузках несмотря на то, что в определенные промежутки времени мгновенное значение U_d становится < ЭДС двигателя, ток не прерывается, явл-ся непрерывным. При больших нагрузках запас эл.магнитной энергии в цепи выпрямленного тока значительный. Возникающая при исчезновении тока ЭДС самоиндукции складывается с мгновенным выпрямленным U ТП и в сумме они превышают ЭДС двигателя. Разность между этой суммой и ЭДС двигателя «+» и I не прерывается. При малых нагрузках ЭДС самоиндукции оказывается недостаточной для поддержания I и он прерывается. Переходу от режима непрерывного тока к прерывистому соответствует режим начально-непрерывного тока, являющегося граничным между двумя указанными. При уменьшении нагрузки скорость двигателя возрастает и увеличивается его ЭДС, являющаяся противодействующей, что вызывает уменьшение тока нагрузки преобразователя. Это приводит к уменьшению падения напряжения на внутренних сопротивлениях схемы, а также к уменьшению потерь среднего напряжения, обусловленного явлением коммутации. В связи с этим U_d возрастает. В зоне малых и нулевых нагрузок механические характеристики двигателя имеют мягкий характер.

Режимы: Двигатель в системе ТП – Д может работать во всех режимах. Двигательному режиму соответствует область в 1 и 3 квадратах, режиму динамического торможения соответствует характеристика, проходящая через начало координат при . Режиму противовключения соответствует область, заключенная между осью моментов и характеристикой динамического торможения. Режиму рекуперации соответствует область между осью ординат во 2 и 4 квадратах и характеристикой динамического торможения.

Основным способом торможения в системе ТП – Д является торможение с рекуперацией энергии в сеть. Для рекуперации энергии в сеть необходимо преобразовать энергию постоянного тока, источником которой при w>w₀ становится двигатель, в энергию переменного тока. Для этого ТП нужно перевести в инверторный режим.

В выпрямительном режиме преобразователя активная составляющая I_a1 первой гармоники фазного тока совпадает по направлению с напряжением (ЭДС) фазы, а реактивная I_p1 – отстает на 90°. Следовательно, преобразователь потребляет из сети активную и реактивную мощность. Если j₁ станет больше 90°, что при g=0 соответствует a>90°, то I_p1, будет по прежнему отставать от Е_ф на 90°, а I_a1 будет направлен встречно с ЭДС фазы. В этом случае преобразователь будет отдавать в сеть активную мощность при одновременном потреблении реактивной мощности. Этот режим и является инверторным. В нем источником тока является ЭДС машины постоянного тока, которая превышает напряжение преобразователя.

Т.о. для получения инверторного режима работы ТП необходимо, чтобы a был больше 90°, т.е. необходимо заставить преобразователь путем увеличения угла a принудительно выпрямлять отрицательные полуволны питающего напряжения сети. Сам он не будет это делать, поэтому инверторный режим может иметь место только при принудительной коммутации. При этом изменится знак напряжения U_d. Угол управления в этом режиме отсчитывается влево от точки пересечения синусоид напряжения питающей сети в отрицательной области и называется, как известно, углом опережения b. Он равен b=p-a. Вместо угла коммутации g для инверторного режима принято использовать понятие угла запирания d=b-g или, иначе, угла запаса.

Основные достоинства системы ТП-Д:

1. Высокое быстродействие преобразователя, т.к. T_П=0,01 с

2. Более высокий КПД по сравнению с системой ГД

3. Незначительная мощность управления

4. Большой срок службы

5. Малые габариты и вес преобразователя

6. Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП

7. При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 P_двиг, т.е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она ~ равна мощности в системе ГД

 

Недостатки сиcтемы ТП-Д:

1. Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости

2. Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети

3. Неминуемые при регулировании угла a колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети

 

Регулируемый электропривод переменного тока с вентильным Д-ем (ВД).

ВД состоит из СД и ПЧ с промежуточным звеном пост. I или с непосредственной связью (НПЧ), вентили которого коммутируются в функции положения ротора или магнитного потока двигателя. ОВ Д располагается на роторе и питается от постороннего источника пост. I. Есть двигатели с возбуждением постоянными магнитами. Вентильный коммутатор, т.е. инвертор, управляемый в функции положения ротора, выполняет роль коллектора обычной машины пост. I. Он присоединяется к обмотке статора СД и осуществляет распределение пост. I с преобразованием его в переменный. CД, работающий совместно с таким инвертором приобретает свойства машины пост. I и иногда его называют бесколлекторной машиной постоянного тока БМПТ или ВД пост. I. Мех-ие хар-ки ВД аналогичны хар-кам Д пост. I с независимым возбуждением.

«+» ВД по сравнению с машиной пост. I – отсутствие коллектора, что повышает надежность, позволяет питать Д повышенным U,→осуществлять бестрансфор-ное подключение силовой части ЭП к сети. Момент, возникающий в вентильном Д (как синхронной машине) подчиняется зависимости , где Р_П – число пар полюсов Д; q – угол между осями полей статора и ротора (между векторами потокосцеплений, см. рисунок); С_М – постоянная момента (коэфф. пропорц-ти между I и моментом ВД, ); I_м – макс. мгновенное значение I одной фазы статора. «-» означает, что направление момента противоположно направ-ию угла рассогласования q.

С целью ограничения изменений момента электронная система регулирования обеспечивает ограничение изменения угла q в окрестностях 90⁰ в диапазоне ±30⁰ (в ту и другую сторону), как показано на угловой (моментной) характеристике СД. Именно такое регулирование и осуществляется ТК, т.е. инвертором, в функции положения ротора. Физическое положение ротора определяется с помощью датчика положения ротора ДПР, находящегося на валу Д. Переключение фаз Д производится тиристорным коммутатором (ТК) в функции сигналов ДПР. ДПР состоит из трех пар светофотодиодов, жестко привязанных к статору, в зазоре, между которыми вращается диск, закрепленный на валу ротора. На диске по его периметру имеются прорези. Число их определяется числом пар полюсов ВД. Угловая длина прорези на диске определяется как , а угловое расстояние между парами светофотодиодов как .

Вых. сигналы ДПР преобразуются схемой распределения в 120⁰ импульсы управления тиристорами, обеспечивая, то, проводящее состояние каждому тиристору в течение 120⁰ за один период сигнала ДПР.

Алгоритм работы ДПР при одной паре полюсов можно проследить по схеме, указав в таблице последовательность включений тири­сторов. Во включенном состоянии одновременно находятся два тиристора из шести.

Ключи КЛ1 и КЛ2 (см.схему) выполняют 2 независимые ф-ии: 1) Обеспеч. режим коммутации I с тиристора на тиристор ввиду невозможности самост-ого выключения тиристоров, т.к. тиристоры ТК в силовой схеме подключаются к источнику пост. U, то для их отключения и восстанов­ления ими запирающих свойств необходимо кратковременно разрывать силовую цепь ТК. 2) Обеспеч. поддержание заданной величины I через обмотки Д, т.е. участвуют в регулировании тока.

Ф-ия коммутации I с тиристора на тиристор выполняется путем полного отключ. ТК от ист. питания. Время обесточенного состояния ТК составляет» 300 мкс. Чтобы снизить пульсации момента ВД формируется график изменения I статора Д, пульсации которого обратны пульсациям момента (временные диаграммы).

При регулировании тока исп-ся 3 режима включения тиристоров (3 режима работы ключей КЛ1 и КЛ2). 1)Режим Р2, когда оба ключа включены. 2)Режим Р1, когда в проводящем состоянии находится только один из ключей. 3)Режим Р0, когда оба ключа выключены.

В режиме Р2 напряжение источника питания прикладывается к обмоткам статора .Знак ''+'' соответствует двигательному режиму, знак ''-'' –тормозному. При любой скорости U_пит > E_дв.

В режиме Р1, когда, например, замкнут КЛ1, а КЛ2 разомкнут, ток протекает через КЛ1, тиристор V3 фазы статора В, А, диод моста возврата реактивной энергии и снова КЛ1. При таком варианте две обмотки статора ВД являются замкнутыми на себя и такой режим является режимом динамического торможения, для которого уравнение равновесия ЭДС имеет вид: . В Р0 ток фаз статора протекает через мост возврата реактивной энергии, направленный навстречу источнику питания. Такой режим является режимом противовключения. Уравнение равновесия ЭДС: ; r_ф - активное сопротивление двух фаз статора.

Область применения. Достоинства.

Регулирование I осуществляется двумя комбинациями режимов включения ключом КЛ1 и КЛ2. В двигательном и тормозном режимах больших скоростей регулирование комбинацией тока относи­тельно заданного значения осуществляется режимов Р1, Р2, Р0, как показано на графике. В ВД средней и большой мощности часто используют СД обычной конст­рук­ции и естественную коммута­цию вентилей в функции напряжения статора дви­гателя. Такие ВД применяются в приводах с мало- и медленно изменяющейся длительной нагрузкой. ВД на ско­рости <100 ^об/_мин и >3000 ^об/_мин не могут быть выполнены на основе СД обычной конструкции. Для ВД создаются СД специальных конструкций, в частности, бесщеточные с возбуждением постоянными магнитами. Они выполняются мощностью до 30кВт с максимальной скоростью 3000 ^об/_мин, а также многополюсные тихоходные.

Т.к. ВД обладает характеристиками машины постоянного тока независимого возбуждения, то все способы регулирования его угловой скорости характеризуются такими же показателями, что и у ДНВ, (изменением напряжения и тока возбуждения).

У ВД можно получить и характеристику двигателя последовательного возбуждения, если обмотку возбуждения включить последовательно в цепь выпрямленного тока на входе инвертора.

Возможен и генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть. В этом случае УВ переводится в инверторный режим, а управляемый инвертор – в выпрямительный при w>w_0.

Перспективно применение ВД для мощных тихоходных электроприводов, например, для шаровых мельниц, и сверхбыстроходных (до 10000 ^об/_мин) сверхмощных электроприводов, например, нагнетателей, в шаговом электроприводе, в асинхронных электромеханических каскадах, станочном электроприводе, в многодвигательных регулируемых электроприводах с синхронной связью.

 

Энергетические ресурсы.

Доля первичных энергоресурсов в производстве энергии: нефть – 39%,газ – 23%, уголь – 27%, гидро – 6%, уран – 4%, др. источники – 1%. Оставшиеся 7% возмещаются использованием возобновляемых источников энергии, т.е. воды, солнца, ветра, биомассы и другой геотермики.

Среди геологических топливно-энергетических ресурсов, совокупный объем которых оценивается в 6,3 трлн. тонн условного топлива (т.у.т.), самые крупные запасы в мире принадлежат твердому топливу. Его объемы составляют 3971 млрд. т.у.т. Меньше всего в природе представлены запасы урана (674,6 млрд. т.у.т.). Для нефти и газа характерна средняя степень обеспеченности - 788 млрд. и 851 млрд. т.у.т., соответственно.

Долевая структура геологических топливно-энергетических ресурсов в мире: уголь – 63,3%,газ – 13,5%, нефть – 12,5%, уран – 10,7%.

Современное состояние мировой энергетики характеризуется рядом противоречивых особенностей:

Во-первых, это связано с неравномерностью и дисперсностью размещения геологических энергетических ресурсов по регионам земного шара. Так, крупнейшими энергосырьевыми державами мира, обеспечивающими в сумме более двух третей мирового объема добычи, являются страны Ближнего и Среднего Востока, Китай, Россия, отчасти Австралия (по углю) и ЮАР (по углю). В то же время наименьше всего обеспечены энергетическими ресурсами страны Северной Америки, Западной Европы, а также АТР, которые, тем не менее, являются основными потребителями сырья.

Во-вторых, неравномерность потребления энергетических ресурсов по регионам земного шара. В результате экономически развитые страны, обеспеченные наименьшим количество сырья, потребляют около 80% энергоресурсов, добываемых и производимых в мире. При этом, среднедушевое энергопотребление в них достигает 11-13 тыс. т.у.т., что более чем в 6 раз выше среднемирового показателя (2 тыс. т.у.т.).

В-третьих, в мире существует резкая диспропорция между объемом различных видов топлива в разведанных запасах и их долей в производстве энергии. В частности, нефть и газ обеспечивают 61% мирового энергопроизводства, хотя на них приходится только 26% разведанных запасов, а уголь, при наилучшей обеспеченности доказанными запасами (63,3%), вырабатывает лишь 26% энергии (по другим оценка сегодня на уголь приходится 15%, на нефть – 40%, на газ – 45%)

Пермский край.

В 2002 добыча нефти компанией в Пермской области составила 9,9 млн. тонн, в 2003 году - 10,1 млн. тонн. ООО "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" планирует в течение ближайших пяти лет увеличить добычу нефти по сравнению с 2003 годом на 25-30% до 12 млн. тонн в год за счет активной разработки северных нефтяных месторождений.

В энергоресурсах Пермского края доля природного газа 80%. Резервное топливо на трёх ТЭЦ –уголь (Чайковская, Краснокамская, Яйвинская). На остальных крупных ТЭЦ, ГРЭС, водогрейных и газовых котельных резервным топливом является мазут. (Т.1 с.97)

Средняя мощность Пермской ГРЭС за последние годы составила 515 МВт при удельном расходе топлива 324,42 г/квт.ч. Установленная мощность станции 2400 МВт.

Основные пути энергосбережения. В теплоснабжении России до 90-ых годов реализовывались два базовых принципа:

1) Комбинированное (совместное) производство электрической и тепловой энергии, осуществляемой на ТЭЦ. Первый принцип позволяет повысить тепловую экономичность энергетического производства.

2) Централизация теплоснабжения, т.е. передача теплоты от одного или нескольких источников, работающих на одну тепловую сеть, многочисленным тепловым потребителям. Обеспечивает экономию топлива за счёт: - утилизации теплоты, - более высокого К.П.Д. крупных промышленных и районных котельных, а также мощных котельных установок крупных ТЭЦ по сравнению с мелкими местными котельными, работающими на низкокалорийных; многозольных дорогих видах твёрдого топлива; - более рациональной загрузки источников теплоты.

Тепловая эффективность ТЭЦ улучшается при: - повышении начальных параметров пара;- снижения давления пара в отборах турбин; - применении многоступенчатого подогрева сетевой воды; - увеличение числа часов использования тепловой мощности отборов; - ограничение доли конденсационной выработки электрической энергии на ТЭЦ.

Теплоснабжение: Актуальные задачи по совершенствованию систем транспорта и распределения теплоты в тепловых сетях: -расширение диапазона безопасных гидравлических режимов; -полноценного использования блокированных связей между смежными тепломагистралями или смежными ТЭЦ; -снижение потерь сетевой воды при авариях на магистральных теплопроводах; -обеспечения автономной, независимой от тепловой сети циркуляции воды в системах теплопотребления; -более широкого использования автоматического группового и местного регулирования.

Основные пути снижения удельного расхода сетевой воды:

-повышения температуры сетевой воды в подающих трубопроводах до экономически оправданного уровня; -снижение температуры сетевой воды в обратных трубопроводах, т.е. более глубокое использование энтальпии теплоносителя у потребителя за счёт автоматического количественно-качественного регулирования потребления, увеличения поверхностей нагрева, использования стимулирующих тарифов и т.д.

Основной путь повышения надёжности и долговечности тепловых сетей: - защита от внешней коррозии стальных труб (70% всех повреждений), что достигается: - применение при возможности наземных способов укладки теплопроводов; - применение теплопроводов индустриального изготовления с тепловой изоляцией из пенополиуретана (теплопроводность l =0,03 – 0,05 вт/(м·К), т.е. в три раза меньше, чем у минеральной ваты или армопенобетона), с защитой от увлажнения полиэтиленовой оболочкой, с бесканальной укладкой.

- установкой на теплопроводах сильфонных компенсаторов температурных деформаций вместо сальниковых.

Потребление. Для потребителей тепловой энергии более экономичны индивидуальные тепловые пункты - это автономные теплоэлектростанции вблизи потребителя (АТЭЦ на базе газо-поршневых двигателей блочно-модульного типа). Подобное решение обеспечивает: - снижение пикового расхода топлива по сравнению с централизованным тепло- электроснабжением в 4 раза, по сравнению с вариантом крышных котельных – в два раза, -отказ о строительства РТС, ЦТП, ЛЭП, -резкое снижение стоимости инженерных коммуникаций за счет снижения их протяженности и, соответственно, снижение эксплуатационных и ремонтных издержек, -более высокий КПД агрегатов и КПИ газового топлива.

Дополнительно: -применение стеклопакетов, - введение покомнатного регулирования Т, - установка в каждой квартире специального прибора ограничения пиковой и исполнения установленной мошности

Цикл ГТУ.

Заменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2—3 на рис., а охлаждение выброшенных в атмосферу продуктов сгорания — изобарным отводом теп­лоты (линия 4—1), получим цикл га­зотурбинной установки 1—2—3—4.

Полезная работа l_ц изображается в p,v- диаграмме площадью, заключен­ной внутри контура цикла (площадь 1-2—3—4). На рис. 2.11, а видно, что полезная работа равна разности междутехнической работой, полученной в турбине (площадь цикла 6—3—4—5), и технической работой, затраченной на привод компрессора (площадь 6—2—1—5.)

Схема парогазовой установки. 1 – компрессор; 2 – камера сгорания; 3 – газовая турбина; 4 и 10 – генераторы электрического тока; 5 – котлоагрегат; 6 - подогреватель; 7 – насос; 8 – конденсатор; 9 – паровая турбина.

Тепло отработавших газов не отдается бесполезно окружающей среде, а отдается питательной воде – преимущ.

Рис.6.11.1 Рис. 6.11.2.

Гидравлический удар – волновой процесс в жидкости при быстром изменении её скорости, приводящий к местным повышениям и понижениям давления, значительно выходящего за допустимые пределы.

Защита системы теплоснабжения от гидравлических ударов:

1. Применение устройств, гасящих волны давление в прямом и обратном трубопроводах за счет обратных клапанов. При внезапной остановке насоса, когда давление в прямом коллекторе становится меньше, чем в обратном, открывается обратный клапан.

2. Применение устройств, тормозящих распространение волнового процесса – газовый и воздушный колпаки.

3. Применение устройств для сброса давлений – уравнительные резервуары, разрывные диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние мало надежны из-за возможного прикипания и недостаточного быстродействия.

4. Установка маховиков на валу насосов для затягивания времени, включения и отключения насосов.

5. Применение быстродействующих устройств для автоматического включения резервных насосов при выходе из строя рабочего насоса.

6. Применение устройств плавного пуска и частотно-регулируемых электроприводов насосов для формирования переходных процессов.

 

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназна­ченные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями.

Водяной пар как греющий теплоноситель получил боль­шое распространение благодаря следующим своим достоинствам.

1 Высокие коэффициенты тепл