Ндірістік кәсіпорында турбогенератордың конструкциясын анықтайтын негізгі факторларАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлық - техникалық университеті Политехникалық факультет Энергетика кафедрасы
«Келісілді» «Бекітемін»
Кафедра меңгерушісі Ғылыми жетекші ____________ Н.С. Жексембиева ______________ К.К. Тулегенов
«____» _____________ 2015 ж. «____» _____________ 2015 ж.
НДІРІСТІК ПРАКТИКАНЫҢ ЕСЕБІ (01.06- 04.07.15ж) Магистранттың аты-жөні: Байниязов Нұрсұлтан Серікұлы
Мамандығы: 6М071800 – Электр энергетикасы
Білім беру бағдарламасы: Өнеркәсіп кәсіпорнын электрмен жабдықтау
Дайындау бағыты: бейіндік (оқу мерзімі - 1,5 жыл)
Магистратурада оқу мерзімі: 2014 - 2016 жж.
Ғылыми жетекші: Тулегенов К.К, Жәңгір хан атындағы БҚАТУ «Энергетика» кафедрасының доценті, т.ғ.к.
Магистрлік диссертация тақырыбы: «Өндірістік кәсіпорында тиімді энергия сақтаушы трансформаторларды қолдану арқылы энергияны үнемдеу»
Магистрлік диссертацияны аяқтау мерзімі: ақпан 2016 ж.
Мазмұны
Кіріспе
Қазіргі уақытта дүние жүзінің барлық өнеркәсібі дамыған елдерінде энергияны үнемдеу мәселелері жоғары қарқынмен шешілу үстінде. Соңғы ширек ғасырдың ішінде энергия үнемдейтін мақсатты саясатты іске асыру есебінен осы Европалық дамыған елдерде жалпы ішкі өнімнің энергияны пайдалану көрсеткішін 30 пайызға дейін азайтуға қол жеткізіледі. Біздің елімізде де, дамушы немесе дамыған елдердегідей стационарлы энергожүйе элементтерін дәлірек айтқанда, озімнің тақырыбыма келетін болсақ, турбогенераторлардың технико- экономикалық мінездемесін зерттеу арқылы оны өндіріске үнемді түрде енгізу. Елбасы өзінің Қазақстан халқына Жолдауында электр қуатын үнемдеуге ерекше назар аударатын кездің келгенін айтып өтті. Энергияның тапшылығы экономикалық өсімді тежейтін факторлардың бірі болуы ықтимал. Қазақстан Республикасы Үкіметі мемлекеттік бағдарламалар қабылдап, энергия үнемдеуші технологияларды енгізу, электр энергиясының сараланған тарифтерін енгізу, энергия таратушылардың тұтыну және есепке алу жүйесін дамыту бағытында заңнамалық актілер қабылданды. Әрине, мемлекет еліміздің энергиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету, Отандық өнеркәсіптің қалыпты жұмыс жасауын, еліміздің индустриялық-инновациялық дамуын қамтамасыз ету мақсатында шаралар алатыны, жаңа электр қуатын өндіретін станциялар салуға басымдылық беретіні сөзсіз. Дегенмен бұның барлығы, қомақты қаражатты, жылу, атом электр станцияларын салу экологиялық жағдайға әсер ететіні белгілі. Қолда барды үнемдеп пайдалану, ысырапшылдыққа жол бермеу бүгінгі күннің талабы. Дамыған индустриалды мемлекеттердегідей біздің елімізде де, стационарлыэнергожүйе элементтеріняғни, менің тақырыбыма келетін болсақ, ол электр цехындағы турбогенераторлардың изоляциясының сенімділігін арттырып, мінездемесін одан әрі дамытып, оны барлық жағынан жаңашаландырып қазіргі заман талабына сай қылу. Мамандардың айтуынша біздің елімізде энергия ресурстарын пайдалану тиімділігі бүгінгі күні 30 пайыздан аспайды, яғни, тұтынылатын энергияның үштен екісін ысыраппен пайдаланып отырмыз деген сөз.Энергия қорларын үнемдеу 21-ғасырдың аса маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Бүгінгі күнде әлемнің өнеркәсібі дамыған барлық мемлекеттерінде энергия үнемдеу мәселелері қарқынды шешілуде. Көмірмен және көмірсутегімен жұмыс істейтін жаңа ЖЭС салуға инвестициялар тарту экологиялық проблемалардың тереңдеуін білдіреді. Қайта жаңаратын жергілікті энергия көздері, әсіресе электр энергиясынан тапшылық көретін аудандар үшін, орталықтандырылған экономикалық баламалы энергия үнемдеу болып табылады.
ндірістік кәсіпорында турбогенератордың конструкциясын анықтайтын негізгі факторлар В результате научно-технического прогресса в энергомашиностроении, металлургии, благодаря созданию новых материалов, успехам технологии единичную мощность отечественных турбогенераторов удалось повысить с 0.5 тыс кВт (1924 г.) до 1200 кВт (1975 г.), т.е. за 50 лет она выросла в 2400 раз. Это большое достижение нашей науки и техники, особенно если учесть, что чем мощнее была создаваемая машина, тем сложнее оказывался узел проблем, встававших перед учеными, конструкторами, инженерами. Чтобы получить хотя бы общее представление о том, как достигалось повы-шение мощности, какие основные задачи приходилось решать при этом, рас-смотрим некоторые особенности конструкции современных турбогенерато-ров.
Рисунок 1.1- Общий вид ротора турбогенератора: 1 –корпус 2 – сер-дечник статора; 3 –ротор; 4 – секция водородного охлаждения; 5 – возбудитель.
Ротор турбогенератора, который сидит на одном валу с паровой турби-ной, выполняется из массивной поковки магнитной стали. В его обмотку от постороннего источника подается постоянный ток, и таким образом ротор превращается в электромагнит. При вращении ротора создаваемое им маг-нитное поле пересекает проводники статора, которые уложены в пазах сер-дечника (он выполняет роль магнитопровода). В результате в проводниках статора индуктируется переменная электродвижущая сила (э. д. с). От ста-тора переменный ток поступает на повышающий трансформатор, а затем по линии электропередачи направляется к потребителям. Даже это описание ра-боты турбогенератора позволяет установить пути увеличения его мощности. Ясно, что сделать это можно, повышая частоту вращения ротора: чем она будет больше, тем чаще магнитное поле будет пересекать обмотку стато-ра. Казалось бы, такое решение весьма желательно, так как и паровая турби-на имеет наилучшие технико-экономические показатели при больших часто-тах вращения. Но в действительности возможности в этом направлении стро-го ограничены. В России и Казахстане стандартная частота тока—50 Гц. Следовательно, чтобы при двух полюсах вырабатывать ток такой частоты, ротор должен делать за секунду 50 оборотов, или 3000 оборотов в минуту. Очевидно, мощность турбогенератора можно повышать, увеличивая его га-бариты. Конечно. Ведь чем больше внутренний диаметр и длина статора (со-ответственно и ротора), тем больше размеры магнитной системы машины, а значит, величина магнитного потока, который и наводит э.д.с. в обмотке ста-тора. И действительно, было время, когда конструкторы добивались роста мощности турбогенератора в значительной степени за счет увеличения его габаритов. Однако и эта возможность довольно скоро была практически ис-черпана. Чем же это объясняется?
Рисунок 1.2- Общий вид ротора турбогенератора: 1 – контактные кольца; 2 - кольцевые бандажи; 3 – бочка ротора; 4 – вентилятор; 5 – бак
Длина той части ротора, на которой располагается обмотка (активная длина), не может быть существенно больше 8 м, иначе возникнут недопусти-мые прогибы. Ограничен и диаметр ротора величиной 1,2—1,3 м, так как по условиям прочности линейная скорость точек его поверхности не должна превышать 170—190 м в секунду (а это уже скорость реактивного самолета), при этом возникают усилия в сотни тонн, стремящиеся вытолкнуть обмотку из пазов. Если сделать ротор диаметром свыше 1,3 м, то даже лучшая легиро-ванная сталь не выдержит — центробежные силы разрушат конструкцию. Внешний диаметр статора также имеет свой предел— 4,3 м иначе, чтобы пе-ревезти турбогенератор по железной дороге, придется расширять мосты и тоннели, останавливать встречное движение поездов по маршрутам следова-ния. Может быть, сделать статор разъемным, чтобы облегчить перевозку? Но тогда на электростанции надо создавать филиал завода — сборочный цех и испытательную станцию.
Рисунок 1.3 – Схема усиленного охлаждения катушек возбуждения: 1- сер-дечник полюса, 2 – катушка, 3 – обод ротора, 4 – распределительный канал, 5 – поперечные каналы, 6 – осевой канал в ободе
Несмотря на значительные успехи металлургической промышленно-сти, активный объем ротора за период с 1937 по 1974 год вырос менее чем в 2 раза (длина — с 6,5 до 8 м, диаметр — с 1 до 1,25 м), в то время как мощ-ность турбогенераторов увеличивалась в 12 раз (со 100 до 1200 тыс. кВт). «Предельные габариты» были фактически достигнуты уже при создании ма-шины в 300 тыс. кВт. Конечно, некоторые, правда, незначительные измене-ния размеров с увеличением мощности турбогенераторов происходили и в дальнейшем. Надо заметить, что, хотя и наблюдается прогресс в улучшении магнитных характеристик сталей, имеющиеся пределы по их насыщению не позволяют сколь-нибудь существенно повысить магнитную индукцию (для увеличения мощности генератора). Теперь становится ясно, что для продви-жения вверх по шкале мощности остается фактически один путь — увеличе-ние токовой нагрузки статора. Но чем больше ток, проходящий по обмоткам машины, тем сильнее они нагреваются.
|
