No Image

Как работает генератор электростанции

СОДЕРЖАНИЕ
25 просмотров
15 ноября 2019

Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm

Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)?

  • " onclick="window.open(this.href,’win2′,’status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,w > Печать
  • E-mail

Дата Категория: Физика

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

Бытовая генераторная установка состоит из силового агрегата – двигателя, и узла, который преобразует крутящий момент в электричество – генератора.

В бытовых электростанциях, как правило, используются двигатели внутреннего сгорания. Дизельные либо бензиновые. Я бы не стал выделять отдельным классом бытовые газовые электростанции, т.к. по своей сущности, их двигатель представляет собой не что иное как доработанный бензиновый (аналогично переделке в автомобильных двигателях).

Как известно генераторы бываю синхронными и асинхронными. Какие из них лучше или хуже, чем? В описании продаваемой продукции торгующих организаций интернета излагается следующее:

"Асинхронные дешевле, но, к сожалению, говорить о приемлемом качестве электричества в данном случае нельзя. К тому же при подключении такой нагрузки, как электродвигатель (холодильник, насос, электроинструмент) в момент запуска потребляет кратковременно 1,5-3 кратную мощность, поэтому нужно делать соответственный запас по мощности выбираемой генераторной установки. Асинхронный генератор не переносит пиковых перегрузок.

Синхронные генераторы отличаются более высоким качеством электричества, а также способны переносить 3-кратные мгновенные перегрузки. В профессиональных и стационарных электростанциях устанавливаются только синхронные генераторы."

Или еще: "Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала.

Асинхронные генераторы обеспечивают поддержание напряжения в сети с высокой точностью, поэтому позволяют подключать к ним аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (например, медицинское оборудование, другие электронные устройства). Подобные генераторы позволяют подключать к ним электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала."

Если Вы внимательно прочитали этот текст, то наверное обратили внимание, что информация указанная в нем строго противоречива. Вы можете сами в этом убедиться, набрав в поисковой системе Яндекс, запрос: " познаем электростанции " или " отличие генераторов ". В рамках данной статьи не хочется заниматься рекламой или наоборот, выбор должен оставаться за потребителем, поэтому:

Попробуем для начала разобраться, что такое вообще генератор.

Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет картинка. Если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один – Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Читайте также:  Регулировка автоматики водяного насоса

ОТЛИЧИЯ МЕЖДУ СИНХРОННЫМИ И АСИНХРОННЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ

Синхронный генератор – это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС.

В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин.

Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется "реакцией якоря". Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR.

Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком – возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать.

Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный генератор – асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора.

В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным. Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Санкт-Петербург :: Контактный телефон: (812) 925-30-11, 927-10-07 :: Доставка по России!

информация, касающаяся комплектаций, технических характеристик, а также стоимости электростанций носит информационный характер и не является публичной офертой

Компания "Росэнергоинжиниринг" предлагает дизельные электростанции различных производителей: FG Wilson, Laser Industries, Cummins, Mobil Strom, Himoinsa, CTM и другие. На странице "Дизельные генераторы" Вы сможете подобрать электростанцию в соответствии с необходимыми параметрами.

По всем вопросам обращайтесь в нашу компанию по телефону +7 (812) 610-05-02.

Далее мы предлагаем информацию о принципах работы дизель генераторов.

Дизель-генератор (дизельная электростанция). Принцип работы

Энергия расширения газов, образующихся при сгорании воспламененного от сжатия топлива, в дизельном двигателе внутреннего сгорания преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленвала. Приводимый от двигателя ротор электрогенератора, вращаясь, возбуждает электро-магнитное поле, создающее индукционный переменный ток в обмотке генератора, который подается на выход потребителю.

Основные компоненты дизель-генератора

К основным составным частям дизель-генератора относятся:

  • дизельный двигатель с подсистемами его жизнеобеспечения (подача топлива, воздуха, охлаждение);
  • синхронный или асинхронный генератор переменного тока – альтернатор;
  • система автоматического управления, мониторинга и контроля дизель-генератора;
  • рама (тент-каркас, кожух, контейнер), где крепится все оборудование, и которая может выполнять дополнительные функции (защита от воздействия внешней среды, шумопоглощение и т.д.)

Двигатели, применяемые в дизель-генераторах

По способу охлаждения различают двигатели:

  • воздушного охлаждения (применяются в установках малой мощности);
  • жидкостного охлаждения (применяемые жидкости – вода, тосол и т.п.)

По способу подачи воздуха различают двигатели:

  • без турбонаддува;
  • с турбонаддувом (турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля);
  • с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

Генераторы переменного тока

Читайте также:  Как найти общий вес

Генераторы переменного тока, называемые также «альтернаторы», служат для преобразования механической энергии вращения в электрическую. При этом выделяют синхронные и асинхронные генераторы.

Дизельные генераторы подразделяются на однофазные или трехфазные. Выбор однофазной или трехфазной установки зависит от параметров потребителей: фазности и равномерности распределения нагрузки между ними.

В трехфазных дизель-генераторах перекос нагрузки между фазами обычно не должен превышать 25%. Класс защиты генераторов обозначается двумя буквами (IР) и двумя цифрами. Первая цифра означает:

«2» – защита от касания пальцами и от проникновения твердых посторонних предметов диаметром более 12 мм;
«4» – защита от касания инструментом, пальцами или проволокой диаметром более 1 мм, защита от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 1 мм;
«5» – полная защита от касания вспомогательными средствами любого типа и от проникновения пыли.
Вторая цифра:
«3» – защита от струй воды, падающих под углом до 60 градусов от вертикали;
«4» – защита от струй воды, падающих под любым углом.

Исполнение дизель-генераторов

Дизельгенераторы выпускаются в различных вариантах, в соответствии с требованиями заказчиков. Наиболее часто встречаются следующие исполнения:

  • тропическое, северное, морское (в соответствии с климатическими условиями места эксплуатации);
  • стационарное или мобильное (на прицепах, полуприцепах или самоходных шасси);
  • с шумопоглощающей решеткой (кожухом) и без.

Выбор мощности дизель-генератора

Выбор мощности зависит от предполагаемых нагрузок на него потребителями электроэнергии и их типа.
Активными считаются нагрузки у приборов, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д. Для определения мощности дизель-генератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех электроприборов с активным видом нагрузки и добавить около 10-20 %.
У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло, часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей.
Мерой реактивности выступает так называемый cosφ, который указывает сколько энергии преобразуется в тепло. Поэтому для подсчета «реального» потребления мощность делится на cosφ. Например, если на электродрели указано 600 Вт и cosφ=0.7 , это значит, что инструмент реально будет потреблять от дизель-генератора 600:0.7=857 Вт.
Кроме того, каждый дизельный генератор имеет собственный cosφ, который необходимо учитывать. Как правило, он равен 0.8, то для работы вышеназванного инструмента от электростанции потребуется 857 Вт:0.8 = 1071 Вольт Ампер.
Также следует обращать внимание на высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка электростанции очень кратковременна, поэтому важно, чтобы дизель-генератор смог ее выдержать, не отключаясь и тем более не выходя из строя. К примеру, у погружного насоса в момент старта потребление может подскочить в 7-9 раз.
После сложения мощностей всех потребителей следует предусмотреть запас мощностей. Так как оптимальный режим работы электростанции – 80% нагрузка, для правильной работы электростанции необходимо создать запас мощностей в 10-20%.

Состав дизель-генератора (дизельной электростанции):

  • топливная система;
  • система выхлопа;
  • система шумоподавления;
  • контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА);
  • электрогенератор;
  • дизельный двигатель.

Для уменьшения расхода топлива двигателя применяется турбонаддув. Воздух в таких двигателях, прежде чем попасть в камеру сгорания, сжимается в турбокомпрессоре. Его турбина приводится в движение выхлопными газами. После сжатия воздух охлаждается воздухом или водой и поступает в камеру сгорания двигателя.

Топливная система установки включает:

  • расходный топливный бак;
  • бак резерва топлива;
  • запорную арматуру;
  • системы трубопроводов;
  • насосный блок;
  • контрольно-измерительные приборы.

Расходный топливный бак может быть встроен в раму электростанции. Для агрегатов, работающих в режиме резервного автоматического энергоснабжения, интегрированный расходный бак не используется, так как в любой момент уровень топлива в нем должен быть выше уровня точки входа топлива в топливный насос двигателя. В этом случае используется отдельно расположенный топливный бак. В нем уровень топлива поддерживается за счет подкачки топлива насосным блоком состоящим из ручного и электрического насосов и устройства автоматизированного контроля уровня.
Так обеспечивается надежный топливный резерв на случай аварийного автоматического запуска агрегата.

Режим работы дизельной электростанции
Как правило, ДЭС работает в двух основных режимах эксплуатации:

  • длительный;
  • резервный (в случае перебоев в сети).

В соответствии с режимом работы электростанции выбирается способ управления – ручной или автоматический.
Для длительного режима эксплуатации предпочтительнее ручной режим управления. При этом следует контролировать следующие параметры:

  • давление масла двигателя;
  • число оборотов генератора;
  • уровень и температуру охлаждающей жидкости;
  • напряжение в сети.

Для автоматического резервного режима работы требуется более сложная схема управления и больший набор элементов автоматики.

Продолжительность работы дизельной электростанции

Достигнуть большей продолжительности необслуживаемой работы дизельного генератора можно двумя способами: увеличивая объемы топливных расходных емкостей самих дизель-генераторов или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости по топливопроводам из емкостей-хранилищ.

Читайте также:  Сундук для инструментов своими руками

Для автономных передвижных установок ввиду невозможности использования обоих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт -8 часов). Для автономных стационарных возможна установка топливного бака большей емкости – на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища). Для резервных дизель-генераторов рекомендуемое время необслуживаемой работы – 24 часа.

Установка дополнительного оборудования для непрерывной работы электростанции в течение 150-240 часов – достаточно дорогой вариант и не всегда экономически оправдан.

Дизельные генераторы: настоящее и будущее

Довольно сложно представить жизнь в современном мире без электричества: сегодня люди напрямую зависят от бесперебойной поставки электроэнергии, и потребность в ней возрастает с каждым днем. Частые случаи отключения электроэнергии, не справляющаяся с нагрузкой система центрального энергоснабжения вынуждает предприятия и частных лиц искать возможность автономного обеспечения электрической энергией. Возрастающая популярность электрогенераторов среди широкого круга потребителей электроэнергии имеет несколько объяснений.

Во-первых, автономные электрогенераторы незаменимы в качестве аварийных и резервных источников энергии на тех объектах, где прекращение подачи электричества может угрожать жизни и деятельности людей, а также на предприятиях с непрерывным технологическим циклом, когда остановка производства может вызвать значительные потери.

Во-вторых, электрогенераторы востребованы в случаях, когда подключение к центральной энергосистеме невозможно по причине отсутствия лимитов или удаленности сети от местонахождения объектов.

В-третьих, установки применяются при аварийно-спасательных и ремонтных работах, где невозможно обойтись без мобильных автономных источников энергии.

Для обеспечения бесперебойного обеспечения объектов электроэнергией сегодня все больше используются дизельные генераторы. Дизельные электрогенераторы состоят из дизельного двигателя и генератора переменного тока, установленных на раме, а также системы вентиляции, контроля и управления электростанцией. Принцип их работы достаточно прост: энергия, высвобождающаяся при сгорании топлива, приводит в движение кoленвал; вращающийся ротор генератора, в свою очередь, воздействует на обмотку статора, где и создается индукционный переменный ток. Таким образом осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.

Дизельные генераторы имеют несколько несомненных преимуществ перед другими электрогенераторами: низкую стоимость, экономичность расхода топлива, возможность продолжительной автономной работы. Вырабатываемая дизельными электростанциями электроэнергия имеет сравнительно низкую себестоимость, вследствие чего оборудование быстро окупается.

Сегодня дизель-генераторы производятся множеством иностранных и российских компаний. Они разнообразны по мощности (от 2кВт до 3 МВт), виду тока (однофазный, трехфазный), частоте тока (50, 60, 400 Гц). Стоимость предлагаемых сегодня дизельных электростанций напрямую зависит марки производителя, вида двигателя и выходной мощности электроагрегата.

Дизельные генераторы могут иметь различную степень автоматизации. Они могут запускаться вручную (1-ая степень автоматизации), автоматически при отключении основного питания (2-ая степень автоматизации), а также обладать дополнительной системой дозаправки топлива и масла (3-я степень автоматизации).

В настоящее время возрастает популярность генераторов контейнерного типа, которые решают проблему монтажа электроагрегата. В этом случае отпадает необходимость оборудовать специальное помещение, обеспечивать вентиляцию и освещение. Дизельные электростанции контейнерного типа обладают высокой степенью надежности, т.к. они защищены цельным термоизоляционным корпусом от неблагоприятных погодных условий, механических повреждений, воздействия низких температур и перегрева.

Современные ДГУ управляются при помощи системы контроля, управления и мониторинга, который позволяет вовремя узнавать об аварийных ситуациях. Это очень важно для обеспечения бесперебойной работы агрегата. При этом пульт может располагаться как непосредственно на генераторе, так и в удалении от него. Уже сегодня для дистанционного мониторинга и контроля работы электроагрегата в системах управления применяются проводные и беспроводные каналы. Кроме этого, система может управляться по GSM и GPRS каналам, при использовании которых дистанция между электроагрегатом и контрольным пультом не ограничена.

Что же ждёт дизельные генераторы в будущем? Несомненно, спрос на них будет увеличиваться в связи с ростом производственных мощностей и индивидуальных потребностей человека.

Уже сегодня руководители крупных и средних предприятий осознают преимущества дизельных электростанций и проводят реструктуризацию энергетических мощностей. Огромное количество реализованных проектов энергоснабжения с использованием дизель-генераторных установок говорит о перспективности развития этого направления энергетического машиностроения. Кроме того, современные требования универсализации производства и расположения производственных линий в определенном месте очень часто не могут быть выполнены без автономных источников энергии, среди которых дизельные генераторы являются наиболее востребованными.

Компания "Росэнергоинжиниринг" предлагает дизельные электростанции различных производителей. На странице "Дизельные генераторы" Вы сможете подобрать электростанцию в соответствии с необходимыми параметрами.

По всем вопросам обращайтесь в нашу компанию по телефону +7 (812) 610-05-02.

Комментировать
25 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector