Под эксплуатационными свойствами энергетического оборудования понимаются его мощность и маневренные качества.
Мощность измеряется выработкой энергии в единицу времени. На ее величину влияют ограничивающие факторы, которые можно разделить на три группы.
К первой группе следует отнести факторы, связанные с конструктивными особенностями оборудования. Такими факторами являются поглощательная способность и условия сохранности агрегатов. Поглощательная способность определяется максимальным количеством подведенной энергии, которую агрегат может принять в единицу времени при данных параметрах энергопотока. Ограничения мощности по поглощательной способности имеют место на всех видах энергетического оборудования. Условия сохранности или прочности определяют предел мощности, после которого может наступить разрушение оборудования или его преждевременный выход из строя. У многих видов энергетического оборудования условия сохранности лимитируют мощность раньше, чем поглощательная способность. Например, мощность электромашин, трансформаторов и электросетевого оборудования ограничивается не поглощательной способностью, а допустимым нагревом обмоток. Повышение нагрева ведет за собой разрушение изоляции и выход оборудования из строя.
Ко второй группе ограничивающих факторов относятся:
1) неисправности отдельных частей и узлов агрегатов;
2) износ и загрязнение оборудования;
3) снижение параметров подведенной энергии;
4) изменение состояния окружающей среды;
5) несоответствие между мощностью основного агрегата и обслуживающего его вспомогательного оборудования.
При переходе от отдельных агрегатов к мощности энергоустановок в целом необходимо учитывать третью группу ограничивающих факторов.
К ним относятся:
1) вывод агрегатов в ремонт;
2) диспропорция между мощностью группы основных агрегатов и вспомогательного оборудования, обслуживающего эту группу;
3) ограничение мощности агрегатов последующих стадий энергопроизводства со стороны предыдущих в процессе генерирования энергии и т. п.
Влияние на мощность факторов второй и третьей групп во многих случаях проявляется через поглощательную способность или условия сохранности.
В соответствии с влиянием указанных факторов существуют и различные определения мощности агрегатов и энергоустановок ПО (электростанций): номинальная и установленная; эксплуатационная и рабочая.
Номинальная мощность оборудования определяет величину максимально длительной мощности, которая указывается в паспорте агрегата. Она относится к расчетным параметрам энергии и запасам прочности. Термин «установленная мощность» имеет тот же смысл, но относится не к отдельному агрегату, а к энергоустановке (электростанции) в целом. Установленная мощность определяется суммой номинальных мощностей агрегатов. Она определяется по той группе агрегатов, которая дает готовую продукцию. Например, по отношению к ТЭС такой группой являются турбоагрегаты. Установленная мощность остается неизменной до ввода в строй новых агрегатов или демонтажа старых. Понятия номинальной и установленной мощности отражают мощность оборудования вне связи с действующими эксплуатационными условиями.
Эксплуатационная мощность показывает действительную максимальную нагрузку агрегата в конкретных условиях эксплуатации с учетом ограничивающих факторов. Эксплуатационная мощность определяется в порядке корректива номинальной. При этом учитывается вся совокупность факторов, объективно влияющих на мощность агрегата в данный период. Эксплуатационная мощность может быть меньше номинальной или равна ей. В редких случаях эта мощность может превышать номинальную. Такое превышение имеет место после реконструктивных мероприятий или использования скрытых резервных запасов мощности. В таких случаях коррективы к мощности вносятся на основе испытаний оборудования или на основе фактически достигнутых нагрузок агрегата.
Понятие «рабочая мощность» имеет такое же значение, как и эксплуатационная, но по отношению к энергоустановке (электростанции) в целом. Рабочая мощность может быть или равна сумме эксплуатационных мощностей отдельных агрегатов, или меньше их. Уменьшение рабочей мощности происходит за счет ограничивающих факторов, о которых говорилось выше.
К эксплуатационным свойствам относятся также маневренные качества оборудования (энергоустановок): степень постоянства производственных мощностей и свободы назначения режима нагрузки; пусковые свойства.
Постоянство производственных мощностей и свободы назначения режима нагрузки зависит от вида и типа оборудования (энергоустановок), а также от характера технологического процесса. Свобода назначения режима нагрузки ограничивается пределами минимальной (технический минимум) и номинальной (установленной) мощностей агрегатов (энергоустановок).
Пусковые свойства оборудования характеризуются длительностью пуска и набора нагрузки и порядком повторного пуска. Длительность пуска измеряется отрезком времени от его начала до готовности набора нагрузки. Длительность набора нагрузки определяется временем от ее готовности до достижения агрегатом номинальной мощности.
Эксплуатационные свойства электрических станций и сетей
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
Эксплуатационные свойства ТЭС определяются эксплуатационными свойствами установленных на них агрегатов. Эксплуатационная мощность основных агрегатов ТЭС зависит от воздействия факторов второй группы. У турбоагрегатов на ее величину оказывают влияние: состояние оборудования; давление и температура пара перед турбинами; загрязнение конденсаторов; температура охлаждающей воды у турбин с конденсацией пара; отпуск тепла от турбин с противодавлением; величина коэффициента мощности генератора и т. п. На эксплуатационную мощность парогенераторов влияют: состояние агрегатов; качество топлива; занос золой наружных поверхностей нагрева; отложения накипи внутри кипятильных труб и т. п.
На рабочую мощность ТЭС влияют факторы третьей группы: вывод в ремонт турбоагрегатов и парогенераторов; ограничение мощности турбинного отделения (цеха) со стороны котельной (парогенераторной); ограничения по пропускной способности сетей и повышающих трансформаторных подстанций; ограничения по лимитам топлива и т. п.
Степень свободы назначения режима и постоянства производственных мощностей неодинакова для электростанций различного типа.
На ТЭЦ с противодавленческими турбинами электрическая нагрузка является вынужденной. Свобода назначения режима полностью отсутствует. Она появляется на ТЭЦ, где установлены турбины с отборами пара и конденсацией. Но и здесь свобода назначения режима электрической нагрузки является ограниченной. На этих станциях степень ограничения свободы назначения режима возрастает с ростом тепловых нагрузок.
Свободу назначения режима работы станции ограничивает в технический минимум нагрузки установленных агрегатов. Технический минимум паровых турбин составляет от 10 до 25% от их номинальной мощности. Его конкретная величина зависит от конструкции, мощности и параметров пара турбоагрегатов. Минимальная нагрузка парогенераторов составляет величину порядка 30— 60% от их номинальной производительности.
Маневренные качества ТЭС определяются и пусковыми свойствами основного оборудования. Длительность пуска парогенераторов определяется временем их растопки из холодного состояния до включения в паровую магистраль. Это время зависит в основном от производительности агрегатов и параметров пара. Кроме пуска из холодного состояния парогенераторы растапливаются и после непродолжительных простоев. Так как они имеют большую аккумулирующую способность, то длительность растопки зависит и от продолжительности простоя перед пуском.
Пуск турбоагрегата включает в себя время на прогрев паропровода и турбины в неподвижном состоянии, а затем на оборотах. Его длительность зависит от начальных параметров пара и мощности. Время пуска блочных установок определяется в основном парогенераторами.
Маневренные свойства ТЭС зависят от возможных скоростей подъема и снижения нагрузки на основных агрегатах. У турбин эти скорости лимитируются тепловым расширением проточной части и опасностью повреждения лопаток. У парогенераторов возможности подъема и снижения нагрузки зависят от конструкции топки и вида сжигаемого топлива. Наибольшей маневренностью обладают газовые и мазутные парогенераторы, а также парогазовые установки.
На эксплуатационные свойства АЭС решающее влияние оказывают возможные режимы работы реакторных установок. Реакторы могут устойчиво работать при постоянной нагрузке или ограниченных ее изменениях. Резкие колебания нагрузки для их работы противопоказаны.
В начале работы каждый реактор обладает определенным запасом прочности. По мере же выгорания ядерного горючего запас реактивности в нем уменьшается. В связи с этим снижается и устойчивость работы реактора при переменных нагрузках. При распределении нагрузки АЭС между ее блоками переменные режимы следует задавать только блокам с достаточным запасом ре активности.
Таким образом, АЭС обладают довольно ограниченными маневренными свойствами. Эксплуатационные характеристики реакторных установок также требуют более или менее равномерного режима работы АЭС в базисе нагрузки. Работа в базисном режиме с равномерной суточной нагрузкой и мощностью, близкой к установленной, является наиболее экономичным режимом работы АЭС.
Эксплуатационные свойства ГЭС характеризуют показатели мощности и маневренные качества гидроагрегатов и станции в целом. Номинальная мощность гидроагрегата представляет собой его максимально длительную величину при расчетном значении коэффициента мощности. Установленная мощность ГЭС — сумма номинальных мощностей гидроагрегатов. При наличии гидроагрегатов собственных нужд их номинальная мощность также включается в установленную мощность станции.
Эксплуатационная мощность гидроагрегатов и рабочая мощность ГЭС являются переменными величинами. Они зависят от мощности водотока, его естественного режима и объема регулирования стока.
Степень свободы назначения режима работы ГЭС полностью зависит от характера использования водотока. Ограничения в назначении этого режима определяют следующие причины: недостаточный приток воды; ледовые осложнения в виде заторов и битого льда; недостаточность емкости бассейна или водохранилища; значительное снижение напора; необходимость учета интересов других водопользователей.
Среди гидростанций наихудшими маневренными свойствами обладают ГЭС с вынужденной нагрузкой (без регулирования стока). Мощность этих ГЭС зависит от расхода воды, которая притекает к их створам в каждый данный период времени. Более высокие маневренные качества имеют ГЭС с суточным регулированием водотока. В зависимости от емкости водохранилища и суточного расхода воды можно оперативно менять мощность в те или иные периоды суток. Эти ГЭС можно останавливать на несколько часов для накопления воды. В период же максимума нагрузки системы можно развить мощность до полной установленной. При помощи сезонного регулирования стока уменьшаются колебания расхода воды в течение года. Это делается за счет накопления воды в водохранилище в многоводный период и повышения его расхода в маловодный период. При достаточно большом объеме регулирующего водохранилища можно зарегулировать весь годовой сток. Это будет годовое регулирование. При больших объемах водохранилища можно распространить регулирование на несколько лет, включая многоводные годы. ГЭС с сезонным, годовым и многолетним регулированием обладают наиболее высокими маневренными свойствами.
Длительность пуска гидроагрегатов невелика и определяется минутами. Для автоматизированных агрегатов время от начала пуска до полного набора нагрузки составляет 1—2 мин. Агрегаты ГЭС могут быстро менять нагрузку в течение суток. Эксплуатационные свойства ГЭС позволяют использовать их в переменном режиме работы.
Эксплуатационные свойства тепловых сетей зависят от системы регулирования режимом их работы, наличия резервной мощности теплогенерирующих установок и расчетного диаметра трубопроводов.
При эксплуатации теплосетей регулируется как гидравлический, так и тепловой режимы. Гидравлический режим определяется совместной работой сети и насосов. Гидравлические характеристики участков тепловой сети и всех сетевых насосов должны находиться во взаимном соответствии. Гидравлическая устойчивость системы обеспечивается автоматическим регулированием абонентных вводов. С гидравлическим регулированием тесно связано и регулирование теплового режима.
Системы регулирования режима работы тепловых сетей повышают их маневренные качества. Уровень маневренных качеств повышается также в связи с использованием резерва мощности в виде пиковых подогревателей сетевой воды и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ.
Эксплуатационные свойства электрических сетей характеризуются их пропускной способностью. Пропускная способность сетей зависит в основном от мощности основного оборудования. К основному оборудованию электросетевого хозяйства относят трансформаторы, синхронные компенсаторы, масляные и воздушные выключатели подстанций. Сюда же следует отнести и линии электропередачи.
Мощность основных элементов сети обычно имеет эксплуатационный резерв, который рассчитан с учетом максимальной нагрузки. В зависимости от нагрузки мощность подстанций может регулироваться числом включенных трансформаторов. В отдельных случаях электросети могут иметь резервные или маневренные линии электропередачи.
Все элементы электросетевого хозяйства могут быстро включаться и отключаться. Время включений и отключений определяется секундами и минутами.
Основы выбора экономичных энергетических режимов совместной работы агрегатов
Выбор экономичных режимов работы оборудования влияет на рациональное использование топлива и энергии. Для изолированно работающего агрегата его экономичность будет определяться только нагрузкой. Экономичность параллельной работы группы агрегатов определяется многозначной функцией от суммарной нагрузки. Она будет зависеть: от величины суммарной нагрузки, состава включенных агрегатов, распределения нагрузки между работающими агрегатами. Задачи определения состава агрегатов для покрытия заданной суммарной нагрузки и распределения нагрузки между ними решаются одновременно.
Однако условие будет соответствовать минимуму лишь для агрегатов, имеющих вогнутые энергетические характеристики, т. е. характеристики, обращенные выпуклостью к оси абсцисс. Для агрегатов с выпуклыми энергетическими характеристиками соблюдение этого условия будет приводить не к минимуму, а к максимуму суммарной подведенной мощности или потерь.
Экономичное распределение нагрузки между отдельными агрегатами с прямолинейными характеристиками производят в указанном ниже порядке. Сначала полностью загружаются агрегаты с меньшими удельными приростами. Затем по остатку нагрузки загружаются менее экономичные агрегаты, имеющие более высокие показатели удельных приростов. Если агрегаты имеют одинаковые прямолинейные характеристики, то суммарную нагрузку между ними можно распределять произвольно. Практически же она обычно распределяется равномерно.
Агрегаты с ломаными характеристиками загружают в порядке последовательного возрастания удельных приростов на отдельных участках их характеристик. Под этими участками понимаются зоны экономичных нагрузок и перегрузочные зоны отдельных агрегатов.
Для параллельно работающих агрегатов с вогнутыми характеристиками нужно так подобрать их нагрузки, чтобы они работали с равными удельными приростами.
При совместной работе агрегатов с выпуклыми характеристиками суммарную нагрузку распределяют следующим образом:
1) в первую очередь загружаются те агрегаты, которые имеют меньший удельный прирост при номинальной нагрузке;
2) затем остаток нагрузки передается на агрегат, имеющий больший удельный прирост. Если агрегаты имеют одинаковые выпуклые характеристики, то и в этом случае каждый из них загружается до полной номинальной мощности. Остаток же нагрузки передается последнему агрегату.
Таким образом, критериями экономичного распределения нагрузки между агрегатами служат основные параметры нормативных энергетических характеристик подведенной мощности. Энергетические характеристики служат основой и для разработки вопросов при оптимизации режимов работы агрегатов с применением экономико-математических методов и электронно-вычислительных машин.
Приходит отец домой, а его ребенок плачет. Отец спрашивает ребенка: - Почему ты плачешь? Отвечает ему ребенок: - Почему ты мне папа, а я не сын тебе? Кто же это плакал?
Статью подготовила доцент кафедры социально-гуманитарных дисциплин Волгушева Алла Александровна. 
