Изучаем паровые электрогенераторы
Паровой электрогенератор представляет собой нечто схожее с солнечной батареей, но обладает гораздо более высокой производительностью, не говоря уже о доступности подобного рода устройств. Само функционирование подобных агрегатов заключается в преобразовании механической силы в электрическую, посредством нагревания воды до того момента, когда она превращается в пар. Именно данная сила приводит искомый механизм в движение.
Назначение
Подобного рода агрегаты имеет смысл использовать в тех отраслях современной промышленности или бытовой сферы, где наблюдается достаточное большое количество парообразований, которые можно использовать в качестве преобразователя в электроэнергию. Именно генераторы парового типа получили широкое использование в котельных установках, где они образуют некую тепловую электростанцию вместе котлом и турбиной.
Такие агрегаты позволяют существенно экономить на своей эксплуатации, а также снизить затраты на получение электрической энергии. Именно поэтому, паровые установки зачастую считаются одними из основных рабочих узлов многих электростанций.
Кроме того, если изучить принцип действия, а также конструктивные особенности подобных паровых генераторов, можно попытаться реализовать их своими руками, с помощью определенных средств. Однако, о данной возможности пойдет речь чуть позже.
Устройство и принцип действия
По своим конструктивным особенностям, котельные установки обладают достаточно схожей структурой. В их состав входит несколько рабочих узлов, которые принято считать определяющими — непосредственно сам котел, электрический генератор и турбина. Последние два составляющих образуют кинетическую связь между собой, а одной из разновидностей подобных систем является турбинный электрогенератор парового типа.
Если смотреть более глобально, то подобные установки представляют собой полноценные тепловые электростанции, пусть и меньших габаритов. Благодаря своей работе, они способны обеспечивать электричеством не только гражданские объекты, но и крупные промышленные отрасли.
Сам же принцип действия паровых электрических генераторов сводится к следующий основным моментам:
- Специальное оборудование производит нагрев воды до оптимальных значений, при которых она испаряется, образуя пар.
- Получившийся пар поступает дальше, на роторные лопатки паровой турбины, что приводит сам ротор в движение.
- В результате мы получаем сначала кинетическую энергию, преобразованную из получившейся энергии сжатого пара. Затем кинетическая энергия переходит в механическую, что приводит к началу работы турбинного вала.
Электрический генератор, входящий в конструкцию таких паровых установок, является определяющим. Это объясняется тем, что именно электрогенераторы осуществляют переход механической энергии в электрическую.
Это описание одной установки парового типа. Если требуется выделение большего количества энергии, то используется совокупность нескольких установок, объединенных вместе.
Подобное решение должно приниматься строго индивидуально, в зависимости от типов объекта, а также параметров требуемой мощности энергии. Только при таком грамотном подходе можно избежать убыточности в данном вопросе.
Критерии выбора
На сегодняшний момент существует достаточно широкий выбор всевозможных электрических генераторов, работающих на пару, поэтому нужно крайне внимательно подходить к вопросу выбора.
Чтобы данный выбор был обдуманным и взвешенным, надо обращать внимание на следующие показатели:
- Мощность паровой установки (тепловая и электрическая).
- Нужно также обратить внимание на то, с какой скоростью происходит вращение роторов генератора и турбины.
- Тип применяемого тока — здесь речь идет об однофазном или трехфазном виде установок. В большинстве случаев, используется именно трехфазная система.
- Показатели давления пара не только в сжатом виде, но и в свободном состоянии.
Внимательное отношение к данным критериям позволит существенно упростить выбор, тем самым помогаю потребителю получить нужный ему агрегат. Чтобы было более наглядно, рассмотрим несколько моделей паровых электрогенераторов, пользующихся наибольшим спросом.
Обзор моделей
В нашей стране есть несколько предприятий, занимающихся производством паровых электрогенераторов. В частности, речь идет о турбогенераторах компаний «Калужский турбинный завод» и ОАО «Росэлектромаш». Рассмотрим несколько моделей, произведенных на обоих предприятиях.
ПТ-40/50-8,8/1,3 представляет собой паровую турбину, используемую в различных схемах с утилизацией тепловой энергии, а также отходов производственного типа. Среди потенциальных покупателей данной продукции числятся крупные промышленные предприятия и электростанции.
- показатели номинальной мощности — от 12000 кВт до 80000 кВт;
- показатель давления пара — от 3 до 12,8 МПа;
- температурные показатели пара — от 420 до 550 C;
- производственное давление — от 0,5 до 1,75 МПа;
- отопительное давление — от 0,07 до 0,25 МПа.
П-6-3,4/1,0 — это турбина парового типа, обладающая производственным отбором пара.
- показатели номинальной мощности — от 4000 кВт до 55000 кВт;
- показатель давления пара — от 1,1 до 8,8 МПа;
- температурные показатели пара — от 260 до 445 C;
- производственное давление — от 0,4 до 1,3 МПа.
ПР-13/15,8-3,4/1,5/0,6 используется во многих ТЭС, а также на предприятиях промышленного типа, где присутствует необходимость в подаче пара заданного показателя.
- показатели номинальной мощности — от 2500 кВт до 35000 кВт;
- показатель давления пара — от 1,2 до 9,3 МПа;
- температурные показатели пара — от 290 до 540 C;
- производственное давление — от 0,4 до 1,75 МПа;
- давление за турбиной — от 0,07 до 0,9 кПа.
К-66-8,8 относится к конденсационным типам паровых турбин.
- показатели номинальной мощности — от 6000 кВт до 70000 кВт;
- показатель давления пара — от 1,57 до 12,8 МПа;
- температурные показатели пара — от 320 до 500 C;
- давление за турбиной — от 4 до 10,6 кПа.
К-37-3,4 — это паровая турбина конденсационного типа, обладающая воздушным конденсатором.
- показатели номинальной мощности — от 37000 кВт до 37300 кВт;
- показатель давления пара — от 2,9 до 3,7 МПа;
- температурные показатели пара — от 390 до 445 C;
- давление за турбиной — 15 кПа.
Данная продукция производится на Калужском турбинном заводе. Теперь рассмотрим модели от ОАО «Росэлектромаш». Здесь представлены уже полноценные турбогенераторы, в которых используются турбины парового и газового типа.
Вне зависимости от марки модели, в комплект продажи входят следующие комплектующие:
- генератор;
- система возбуждения;
- аппаратные органы автоматики, сигнализации и контроля;
- запчасти;
- специальный инструмент для монтажа и сопутствующие материалы;
- различные инструкции по применению.
Нашему вниманию представлены турбогенераторы серии ТВФ. Описывать их детально не имеет смысла, поэтому посмотрим на их технические данные.
Технические характеристики ТВФ-63-2:
- показатель мощности — 63000 кВт;
- степень напряжения — 6300 В;
- статорный ток — 7217 А;
- частота вращения — 3000 оборотов в минуту;
- КПД в процентном соотношении — 98%;
- общий вес — 107900 кг.
Технические характеристики ТВФ-63-3600:
- показатель мощности — 50000 кВт;
- степень напряжения — 11000 В;
- статорный ток — 3280 А;
- частота вращения — 3600 оборотов в минуту;
- КПД в процентном соотношении — 98,3%;
- общий вес — 107950 кг.
Технические характеристики ТВФ-110-2E:
- показатель мощности — 110000 кВт;
- степень напряжения — 10500 В;
- статорный ток — 7560 А;
- частота вращения — 3000 оборотов в минуту;
- КПД в процентном соотношении — 98,4%;
- общий вес — 145000 кг.
Технические характеристики ТВФВ-110-2:
- показатель мощности — 110000 кВт;
- степень напряжения — 13800 В;
- статорный ток — 5752 А;
- частота вращения — 3000 оборотов в минуту;
- КПД в процентном соотношении — 98,45%;
- общий вес — 190000 кг.
Стоимость данных моделей нужно уточнять у производителя, но можно сказать, что она переваливает за несколько миллионов рублей.
Целесообразность эксплуатации
Говорить о целесообразности покупки парового электрогенератора для личных нужд не приходится, потому что его стоимость очень высока для обычного бытового использования. Иными словами, подобные вложения вряд ли окупятся в течение жизни потенциального покупателя. Кроме того, габаритные размеры подобных установок, что размещать их необходимо на очень большой территории. Именно поэтому, на бытовом уровне используются агрегаты, у которых двигатель работает на бензине или дизеле, а для крупных предприятий как раз и подходит двигатель, работающий на пару.
Что касается использования электрогенераторов, работающих на пару, то их использование в котельных установках может принести определенные плоды. Дело в том, что по достижении некоторых показателей мощности, данные установки показывают очень хорошие рабочие характеристики, выгодные отличающие их от своих аналогов.
Подробный рассказ про паровой генератор
Изготовление своими руками — возможно ли это?
Тем не менее, при наличии некоторых знаний и необходимых материалов, сделать данный агрегат своими руками становится возможным.
Понятно, что итоговый вариант будет куда меньшего размера, чем заводские варианты. Кроме того, здесь будет совсем другое устройство для привода в движение имеющегося генератора — если в заводских моделях за это отвечает паровая турбина, то в домашнем варианте это будет делать двигатель.
На видео продемонстрирован походный паровой мини-генератор
Заключение
Электрогенераторы турбинного типа пользуются определенной популярностью среди множества промышленных предприятий и электростанций. Однако, прежде чем приобретать подобные устройства, необходимо произвести точный расчет целесообразности их использования, чтобы предприятие работало не в убыток себе.
Что касается применения на бытовом уровне, то в этом нет абсолютно никакой необходимости. Кроме того, это технически и практически невозможно, т.к. габариты данных установок очень велики, не говоря уже об их стоимости. Вопрос изготовления своими руками также достаточно спорный, в силу объективных причин сложности конструкции.
Владельцам же предприятий, которые намереваются использовать паровые установки, можно дать один совет: приобретите сначала генератор небольшой мощности, чтобы можно было оценить на практике эффективность его использования. Неслучайно ведь, что производители выпускают агрегаты от 100 кВт, подразумевая такой рациональный подход.
Источник
Основные типы паровых турбин для привода электрических генераторов
Для привода электрических генераторов в Советском Союзе применяется большое число типоразмеров паровых турбин, отличающихся назначением (только для выработки электрической энергии или для комбинированной выработки тепловой — для производственного или отопительного потребителя — и электрической энергии), мощностью, начальными параметрами пара, конечным давлением, частотой вращения ротора, модификациями. Основные характеристики турбин определяются ГОСТ 3618-82 Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов. Типы и основные параметры [8].
Основные технические требования к этим турбинам, кроме того, сформулированы ГОСТ 24277-85—ГОСТ 24279-85 Турбины паровые стационарные конденсационные и теплофикационные. Общие технические требования [9].
В ГОСТ 3618-82 перечисляются следующие типы турбин:
П- теплофикационные с производственным отбором пара;
Т — теплофикационные с отопительным отбором пара;
ПТ — теплофикационные с производственным и отопительным отборами пара;
Р—-с противодавлением, без регулируемого отбора пара;
ПР -теплофикационные с противодавлением и с производственным отбором пара;
ТР— теплофикационные с противодавлением и с отопительным отбором пара.
Кроме того, применяются следующие обозначения турбин:
ТК —теплофикационные с отопительным отбором пара, но с гак называемой большой привязанной конденсационной мощностью (см. § 10.4);
КТ — теплофикационные с отопительными отборами нерегулируемого давления (см. § 9,6, гл. 10).
После буквенного обозначения типа турбины указывается электрическая мощность в МВт (иногда в виде дроби: в числителе — номинальная, а в знаменателе — максимальная мощность). Далее указывается начальное давление в МПа. Часто в обозначениях это давление приводится в кгс/см2.
=50 I/с = 3000 об/мин.
Поэтому в обозначениях турбин
АЭС часто указывается частота вращения ротора турбины—дробью после давления, 1/с (или об/мин).
При поставках турбин в страны, где частота сети 60 Гц, аналогично приводится частота вращения ротора турбины
и для ТЭС, и для ТЭЦ, и для АЭС— 60 1/с (или 3600 об/мин). Последним в обозначении указывается номер модификации турбины.
К-800-23,5-5 (или К-800-240-5)— конденсационная турбина номинальной мощностью 800 МВт на начальное давление 23,5 МПа (240 кгс/см2), пятой модификации;
ПТ-140/165-12,8/1,5-2 (или ПТ-140/165-130/15-2)—теплофикационная турбина с производственным и отопительным отборами, номинальной мощностью 140 М Вт, максимальной мощностью 165 МВт па начальное давление 12,8 МПа (130 кгс/см2), давление производственного отбора 1,5 МПа (15 кгс/см2), второй модификации;
КТ-1070-5,9/25-3 (или КТ-1070-60/1500-3) — теплофикационная турбина (для АЭС с реакторами ВВЭР) мощностью 1070 МВт на начальное давление 5,9 МПа (60 кгс/см2) с большими отопительными отборами нерегулируемого давления, на частоту вращения 25 1 /с (1500 об/мин), третьей модификации.
. Крупные конденсаци-
онные энергоблоки сверхкритического давления изготавливаются на 23,5 МПа и 540/540 С, начиная от мощности 300 МВт; при тех же параметрах производится теплофикационная турбина Т-250/300-23,5 поминальной мощностью 250 МВт.
В ГОСТ 3618-82 для ряда типоразмеров турбин указаны максимальные мощности, номинальные противодавления и давления регулируемого отбора; для турбин типа Т, ПТ, П, ПР —номинальный расход отбираемого пара. Кроме того, для всех турбин (кроме типа Р и ПР) указана температура охлаждающей воды, для конденсационных турбин равная 12 и 15° С, для теплофикационных — 20 и 27е С, а также температура питательной воды.
В стандарте дается пояснение основных терминов, характеризующих типоразмеры турбин. Номинальной мощностью конденсационных турбин называется мощность, которую турбина должна длительно развивать на клеммах турбогенератора при номинальных значениях всех других основных параметров и при использовании нерегулируемых отборов пара для постоянных собственных нужд энергоблока. Для теплофикационных турбин номинальная мощность обеспечивается без этого последнего условия. Максимальная мощность теплофикационных турбин должна обеспечиваться при конденсационном режиме или при определенных соотношениях расходов отбираемого пара и давлений пара в отборах или противодавлении при номинальных значениях других основных параметров.
Начальными параметрами являются параметры свежего пара перед стопорным клапаном турбины, а температура промперегрева относится к пару перед стопорным клапаном цилиндра среднего (низкого) давления турбины. Давление пара в отборе измеряется в отборном патрубке турбины. ГОСТ 3618-82 (см. также табл. 1.3) даются указания о допустимом и предусматриваемом при проектировании турбины отклонении начальных параметров и температуры промперегрева, пределах регулирования давления регулируемого отбора и противодавления и ряд других требований.
Для конденсационных турбоустановок для определенных, номинальных значений температуры охлаждающей воды указаны удельные расходы теплоты брутто, которые должны быть не выше данных, приведенных в табл. 1.3.
Для турбин типа Т, П и ПТ указаны удельный расход пара при теплофикационном режиме; для турбин типа Р, ПР и ТР — удельные расходы пара (все не выше приведенных в табл. 1.3). Здесь под удельным расходом теплоты брутто понимается расход теплоты, отнесенный к сумме мощностей турбогенератора и турбинного привода питательных насосов. Также подсчитывается удельный расход пара, регламентируемый ГОСТ.
Типоразмеры турбин АЭС не вошли в ГОСТ 3618-82, их мощности и параметры представлены в табл. 1.4. В таблице приведены характеристики турбин и турбоустановок мощностью 50 МВт и выше, выпускаемых энергомашиностроительной промышленностью СССР. За отдельным исключением в табл. 1.4 не помещены характеристики специальных турбин, предназначенных для экспорта и отличающихся частотой вращения, параметрами пара. В табл. 1.4 вошли характеристики последних модификаций турбин, изготавливаемых турбинными заводами. Модернизованные модификации турбин рассмотрены в гл. 10.
Государственный стандарт не указывает типоразмеры вновь проектируемых турбин, некоторых несерийных турбин, а также турбин, предназначенных для экспорта. Ряд. этих турбин представлен в табл. 1.4. В табл. 10.2 приведены характеристики основных турбин, используемых для привода питательных
Источник