الغرض من محطة الطاقة الحرارية. المخططات التكنولوجية لمحطات الطاقة

توجد المعدات الرئيسية والمساعدة التي يتم من خلالها توليد الطاقة الكهربائية والحرارية.

المعدات الرئيسية لمحطة الطاقة الحرارية.

ل المعدات الرئيسية تشغيل محطة الطاقة الحرارية دورة البخار (الدورة) تشير إلى: المولدات الكهربائية والمحولات الرئيسية. يمكنك أن تقرأ عن أنواع التوربينات البخارية الموجودة في محطات الطاقة الحرارية الحديثة في المقالة -.

ل المعدات الرئيسية تشغيل محطة الطاقة الحرارية دورة البخار والغاز ينطبق: مع ضاغط الهواء، مولد كهربائي توربينات الغاز، غلاية حرارة النفايات، توربينات البخار، المحول الرئيسي.

المعدات الرأسمالية هي المعدات التي بدونها يكون تشغيل محطة الطاقة الحرارية مستحيلاً.

المعدات المساعدة لمحطات الطاقة الحرارية.

ل المعدات المساعدة تشتمل معدات محطة الطاقة الحرارية على آليات ومنشآت مختلفة تضمن التشغيل الطبيعي لمحطة الطاقة الحرارية. يمكن أن تكون هذه محطات معالجة المياه ومحطات معالجة الغبار وأنظمة إزالة الخبث والرماد والمبادلات الحرارية والمضخات المختلفة والأجهزة الأخرى.

إصلاح معدات محطات الطاقة الحرارية.

جميع معدات حزب الشعب الجمهوري يجب إصلاحه وفقا لجدول الإصلاح المحدد. تنقسم الإصلاحات حسب حجم العمل ومقدار الوقت إلى: الإصلاحات الحالية والإصلاحات المتوسطة و تجديد كبير. أكبرها من حيث المدة وعدد عمليات الإصلاح هو رأس المال. يمكنك قراءة المزيد عن الإصلاحات في محطات الطاقة في مقالتنا -.

أثناء التشغيل، يجب أن تخضع معدات CHP للفحص الدوري صيانة(TO) وأيضا حسب جدول الصيانة المعتمد. أثناء الصيانة، على سبيل المثال، يتم إجراء العمليات التالية - نفخ ملفات المحرك بالهواء المضغوط، وإعادة تعبئة موانع التسرب في صندوق الحشو، وضبط الفجوات، وما إلى ذلك.

أيضًا، أثناء التشغيل، يجب مراقبة معدات CHP باستمرار من قبل موظفي التشغيل. في حالة اكتشاف خلل، يجب اتخاذ الإجراءات اللازمة لإزالته، ما لم يكن ذلك مخالفًا لقواعد وأنظمة السلامة العملية الفنية. وبخلاف ذلك، يتم إيقاف المعدات وإخراجها للإصلاحات.

يمكنك مشاهدة كيفية إخراج المعدات الموجودة في محطات الطاقة الحرارية لإصلاحها في الفيديو أدناه:

تمت مناقشة الجزء الحراري لمحطات الطاقة بتفاصيل كافية في دورة "الطاقة العامة". ومع ذلك، هنا، في هذه الدورة، من المستحسن العودة إلى النظر في بعض القضايا المتعلقة بالجزء الحراري. لكن هذا الاعتبار يجب أن يتم من وجهة نظر تأثيره عليه الجزء الكهربائيمحطات كهربائية.

2.1. مخططات محطات توليد الطاقة التكثيفية (CPS)

يتم أيضًا توفير مياه التغذية للغلاية بواسطة مضخة التغذية (PN). ارتفاع درجة الحرارةيتحول إلى بخار. وهكذا، عند خرج الغلاية، يتم الحصول على البخار الحي بالمعلمات التالية: p=3...30 MPa، t=400...650°C. يتم توفير البخار الحي للتوربينة البخارية (T). هنا يتم تحويل طاقة البخار إلى طاقة ميكانيكية لدوران دوار التوربين. يتم نقل هذه الطاقة إلى مولد كهربائي متزامن (G)، حيث يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية.

ويدخل البخار العادم من التوربين إلى المكثف (K) (ولهذا تسمى هذه المحطات بمحطات التكثيف)، ويتم تبريده بالماء البارد ويتكثف. يتم توفير المكثفات بواسطة مضخة المكثفات (CP) إلى نظام معالجة المياه (WTP)، وبعد تجديدها بالمياه النقية كيميائيًا (وتسمى الآن مياه التغذية)، يتم توفيرها إلى المرجل بواسطة مضخة التغذية.

يمكن أن تكون مصادر الماء البارد، التي يتم توفيرها للمكثف بواسطة مضخة دورانية (CP)، نهرًا أو بحيرة أو خزانًا صناعيًا، بالإضافة إلى أبراج التبريد وبرك الرش. يؤدي تمرير الجزء الرئيسي من البخار عبر المكثف إلى حقيقة أن 60...70٪ من الطاقة الحرارية الناتجة عن الغلاية يتم نقلها بعيدًا عن طريق المياه المتداولة.

تتم إزالة المنتجات الغازية الناتجة عن احتراق الوقود من الغلاية بواسطة عوادم الدخان (Ds) ويتم إطلاقها في الغلاف الجوي من خلال مدخنة يبلغ ارتفاعها 100...250 مترًا (أطول مدخنة بارتفاع 420 مترًا مدرجة في موسوعة غينيس للأرقام القياسية) ويتم إرسال الجزيئات الصلبة إلى مكب الرماد عن طريق نظام إزالة الرماد الهيدروليكي (GZU).

جميع هذه الأجهزة والوحدات (وحدات تغذية الغبار، مراوح المنفاخ، عوادم الدخان، مضخات التغذية، إلخ) المصممة لضمان العملية التكنولوجية والتشغيل العادي للمعدات الرئيسية (الغلايات، التوربينات، المولدات) تسمى الآليات المساعدة (S.N.). في محطات الكتلة آليات S.N. وهي مقسمة إلى كتل مصممة لضمان تشغيل وحدة واحدة فقط ومحطات عامة - لتشغيل المحطة ككل.

الآليات الرئيسية لـ S.N. نكون:

- مروحة منفاخ (DV) لتزويد الغلاية بالهواء؛

- عادم دخان (Ds) لانبعاث الجزيئات الغازية (والجسيمات العالقة الصلبة إلى حد كبير) من منتجات احتراق الوقود من المرجل إلى مدخنة يبلغ ارتفاعها 100...250 مترًا (420 مترًا في كتاب غينيس)؛

- مضخة توزيع (CP) لتزويد المكثف بالمياه الباردة المتداولة؛

- مضخة المكثفات (KN) لضخ المكثفات من المكثف؛

– مضخة تغذية(PN) لتزويد الغلاية بمياه التغذية وخلق الضغط المطلوب في حلقة العملية.

تستخدم محطة توليد الكهرباء أيضًا آليات مساعدة أخرى لإمداد الوقود وإعداده، وفي أنظمة معالجة المياه الكيميائية وإزالة الخبث والرماد، وفي أنظمة التحكم لصمامات البوابة المختلفة، والصنابير والصمامات، وما إلى ذلك. إلخ. ولا ينصح بإدراجها كلها في هذه الدورة، ولكن مع ذلك سننظر في معظمها في عملية دراسة المادة.

آليات س.ن. مقسمة إلى مسؤولة وغير مسؤولة.

المسؤولة هي تلك الآليات التي يؤدي توقفها قصير المدى إلى إيقاف الطوارئ أو تفريغ الوحدات الرئيسية للمحطة. لا يؤدي انقطاع قصير المدى في تشغيل الآليات المساعدة غير الضرورية إلى توقف فوري للمعدات الرئيسية. ومع ذلك، من أجل عدم تعطيل الدورة التكنولوجية لإنتاج الكهرباء، بعد فترة قصيرة من الزمن، يجب إعادة تشغيلها مرة أخرى.

في غرفة المرجل، الآليات المسؤولة هي عوادم الدخان، والمراوح، ومغذيات الغبار. يؤدي إيقاف تشغيل عوادم الدخان والمراوح ومغذيات الغبار إلى إطفاء الشعلة وإيقاف غلاية البخار. تشمل المضخات غير المسؤولة مضخات التنظيف والمصيدة لنظام إزالة الرماد الهيدروليكي (GZU)، بالإضافة إلى المرسبات الكهربائية.

تشمل آلات غرفة المحرك المهمة مضخات التغذية والتدوير والمكثفات، ومضخات زيت التوربينات والمولدات، ومضخات رفع مبرد غاز المولدات، ومضخات زيت مانع تسرب عمود المولد. تشمل الآليات غير ذات الصلة مضخات الصرف للسخانات المتجددة ومضخات الصرف والقاذفات.

تشغل مضخات التغذية مكانًا مهمًا في الدورة التكنولوجية للمحطة، والتي توفر مياه التغذية للغلايات البخارية. تصل قوة المحركات الكهربائية لمضخات التغذية ذات الضغط العالي إلى 40٪ (بالنسبة لـ CPPs) من إجمالي الطاقة للمستهلكين لاحتياجاتهم الخاصة، أي. عدة ميغاوات. يؤدي إيقاف مضخات التغذية إلى الإغلاق الطارئ للغلايات البخارية بسبب وسائل الحماية التكنولوجية. من الصعب بشكل خاص على الغلايات التي يتم تشغيلها مرة واحدة في محطات توليد الطاقة أن تتحمل مثل هذا الإغلاق.

اغلاق المكثفات و مضخات الدورة الدمويةيؤدي إلى انهيار فراغ التوربينات وإيقافها اضطراريا.

تشمل الآليات المساعدة المهمة بشكل خاص، والتي يمكن أن يؤدي إيقافها إلى تلف الوحدات الرئيسية، مضخات الزيت لنظام تزييت المولد التوربيني وأختام عمود المولد. يمكن أن يؤدي الفشل في تشغيل مضخات الزيت الاحتياطية أثناء الإغلاق الطارئ للمحطة مع فقدان الطاقة المساعدة إلى انقطاع إمدادات النفط عن محامل التوربينات والمولدات وذوبان محاملها. ولذلك، يتم دعم إمدادات الطاقة لمضخات زيت التوربينات وأختام عمود المولد بواسطة البطاريات.

تشغل آليات إعداد الوقود وإمدادات الوقود مكانًا خاصًا في محطات الطاقة الحرارية: الكسارات ومطاحن الفحم ومراوح المطاحن والناقلات والناقلات لإمدادات الوقود ومخابئ محطات الغبار ورافعات التحميل في مستودع الفحم وشاحنات قلابة السيارات. إن توقف هذه الآليات على المدى القصير عادة لا يؤدي إلى تعطيل الدورة التكنولوجية لإنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية، وبالتالي يمكن تصنيف هذه الآليات على أنها غير مسؤولة. في الواقع، هناك دائما إمدادات من الفحم الخام في المخابئ، وبالتالي فإن إيقاف الناقلات أو أجهزة سحق الفحم لا يؤدي إلى توقف إمدادات الوقود إلى غرف الاحتراق. من الممكن أيضًا إيقاف المطاحن الكروية، حيث أنه عندما يتم استخدامها في محطات الطاقة، توجد عادةً مستودعات وسيطة مزودة بإمدادات من غبار الفحم مصممة لمدة ساعتين تقريبًا من تشغيل الغلاية عند الإنتاج المقدر. عند استخدام المطاحن المطرقة، لا يتم عادةً توفير المخابئ المتوسطة، ولكن يتم تركيب ثلاث مطاحن على الأقل في كل غلاية. وعندما يتوقف أحدهم، فإن الباقي يوفر ما لا يقل عن 90% من الإنتاجية.

وتشمل آليات المحطة العامة مضخات لمعالجة المياه الكيميائية وإمدادات المياه المنزلية. يمكن تصنيف معظمهم على أنهم مستهلكون غير مسؤولين، حيث أن التوقف قصير المدى لمضخات معالجة المياه الكيميائية لا ينبغي أن يؤدي إلى حالة طوارئ في إمدادات المياه لوحدات الغلايات. الاستثناء هو المضخات الخاصة بتزويد حجرة التوربينات بالمياه النقية كيميائيًا، لأنه في حالة انتهاك التوازن بين أدائها واستهلاك مياه التغذية، فمن الممكن حدوث حالة طارئة في المحطة.

وتشمل الآليات المخصصة للأغراض العامة للمحطة أيضًا المثيرات الاحتياطية، ومضخات الغسيل الحمضي، ومضخات مكافحة الحرائق (لا تعمل هذه الآليات في ظل ظروف التشغيل العادية للوحدات)، وأجهزة التهوية، وضواغط الهواء الرئيسية، ومرافق الرافعات، والورش، شواحن البطارياتآليات مفتوحة المفاتيح الكهربائيةو فيلق مساعد مشترك . ويمكن تصنيف معظم هذه الآليات على أنها غير مسؤولة. بعض الآليات المساعدة للجزء الكهربائي من المحطة هي المسؤولة: مولدات المحركات لمغذيات الغبار ومراوح التبريد للمحولات القوية التي تهب عبر مبردات الزيت وتقوم بتدوير الزيت بقوة. عندما يعمل المولد على مثير احتياطي، فإن الأخير ينتمي أيضًا إلى الآليات المسؤولة عن احتياجاته الخاصة.

كقاعدة عامة، تُستخدم المحركات الكهربائية كمحركات للآليات المساعدة وفقط في المحطات ذات وحدات الطاقة الأعلى لتقليل التيارات ماس كهربائىيمكن استخدام التوربينات البخارية في نظام إمداد الطاقة لتلبية الاحتياجات الإضافية (سيتم مناقشة ذلك أدناه). لتشغيل مستهلكي الكهرباء S.N. يتوفر في المحطات نظام إمداد الطاقة S.N. بمصدر طاقة خاص، والذي عادة ما يكون عبارة عن محول TSN متصل بجهد المولد.

ميزات IES هي كما يلي:

1) مبنية في أقرب مكان ممكن من رواسب الوقود أو استهلاك الطاقة الكهربائية؛

2) يتم توفير الغالبية العظمى من الطاقة الكهربائية المولدة للشبكات الكهربائية ذات الجهد العالي (110...750 كيلو فولت)؛

تحدد النقطتان الأوليتان الغرض من محطات التكثيف - إمداد الطاقة للشبكات الإقليمية (إذا تم بناء المحطة في منطقة يتم فيها استهلاك الطاقة الكهربائية) وإمداد النظام بالطاقة (عند بناء محطة في أماكن يتوفر فيها الوقود). أنتجت).

3) العمل وفقًا لجدول توليد الكهرباء المجاني (المستقل عن مستهلكي الحرارة) - يمكن أن تختلف الطاقة من الحد الأقصى المحسوب إلى الحد الأدنى التكنولوجي (الذي يتحدد بشكل أساسي من خلال استقرار احتراق اللهب في المرجل) ؛

4) انخفاض القدرة على المناورة - يتطلب تشغيل التوربينات وتحميل الحمولة من الحالة الباردة حوالي 3...10 ساعات؛

تحدد النقطتان 3 و4 وضع التشغيل لهذه المحطات - فهي تعمل بشكل أساسي في الجزء الأساسي من جدول تحميل النظام.

5) تتطلب أكثرمياه التبريد لتزويدها إلى مكثفات التوربينات؛

تحدد هذه الميزة موقع بناء المحطة - بالقرب من خزان به كمية كافية من الماء.

6) لديها كفاءة منخفضة نسبيا - 30...40%.

1.2. مخططات حزب الشعب الجمهوري

تم تصميم محطات الحرارة والطاقة المشتركة للإمداد المركزي المؤسسات الصناعيةوالمدن بالحرارة والكهرباء. لذلك، على عكس CES، تنتج محطات CHP، بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية، الحرارة على شكل بخار أو ماء ساخن لتلبية احتياجات الإنتاج والتدفئة والتهوية وإمدادات الماء الساخن. ولهذه الأغراض، تتمتع محطة الطاقة الحرارية باستخراج كبير للبخار، المنضب جزئيًا في التوربينات. مع هذا التوليد المشترك للطاقة الكهربائية والحرارية، يتم تحقيق توفير كبير في استهلاك الوقود مقارنة بإمدادات الطاقة المنفصلة، ​​أي. توليد الكهرباء في محطات الطاقة المركزية واستقبال الحرارة من بيوت الغلايات المحلية.

تُستخدم التوربينات ذات وحدة استخلاص البخار والمكثفات التي يتم التحكم فيها من جانب واحد أو اثنين على نطاق واسع في محطات الطاقة الحرارية. تتيح عمليات الاستخراج القابلة للتعديل تنظيم إمدادات الحرارة وتوليد الكهرباء بشكل مستقل ضمن حدود معينة.

عند الحمل الحراري الجزئي، يمكنهم، إذا لزم الأمر، تطوير الطاقة المقدرة عن طريق تمرير البخار إلى المكثفات. مع استهلاك البخار الكبير والمستمر في العمليات التكنولوجيةكما يتم استخدام توربينات ذات ضغط خلفي بدون مكثفات. يتم تحديد قوة التشغيل لهذه الوحدات بالكامل من خلال الحمل الحراري. الأكثر انتشارًا هي الوحدات التي تبلغ سعتها 50 ميجاوات وما فوق (حتى 250 ميجاوات).

تتشابه آليات الاحتياجات الإضافية في محطات الطاقة الحرارية المشتركة مع تلك الموجودة في محطات الطاقة الشمسية، ولكنها مكملة بآليات تضمن توصيل الطاقة الحرارية إلى المستهلك. وتشمل هذه: مضخات الشبكة (SN)، ومضخات مكثفات الغلايات، ومضخات تغذية شبكة التدفئة، ومضخات المكثفات الراجعة (RCP)، وغيرها من الآليات.

يؤدي الإنتاج المشترك للطاقة الحرارية والكهربائية إلى تعقيد المخطط التكنولوجي لمحطة الطاقة الحرارية بشكل كبير ويجعل توليد الطاقة الكهربائية يعتمد على مستهلك الحرارة. يتم تحديد وضع CHP - اليومي والموسمي - بشكل أساسي من خلال استهلاك الحرارة. تعمل المحطة بشكل اقتصادي أكثر إذا كانت طاقتها الكهربائية تتوافق مع مخرجات الحرارة. في هذه الحالة، يدخل الحد الأدنى من البخار إلى المكثفات. خلال الفترات التي يكون فيها استهلاك الحرارة منخفضا نسبيا، على سبيل المثال في الصيف، وكذلك في الشتاء عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من درجة الحرارة التصميمية وفي الليل، تنخفض الطاقة الكهربائية لمحطة الطاقة الحرارية المقابلة لاستهلاك الحرارة. إذا كان نظام الطاقة يحتاج إلى طاقة كهربائية، فيجب أن يتحول نظام CHP إلى الوضع المختلط، مما يزيد من تدفق البخار إلى جزء الضغط المنخفض من التوربين وإلى المكثفات. بالإضافة إلى ذلك، من أجل تجنب ارتفاع درجة حرارة الجزء الخلفي من التوربينات، من الضروري تمرير كمية معينة من البخار عبره في جميع الأوضاع. وفي الوقت نفسه، تنخفض كفاءة محطة توليد الكهرباء. عند التناقص الحمل الكهربائيفي محطات الطاقة الحرارية التي تقل عن الطاقة عند الاستهلاك الحراري، يمكن الحصول على الطاقة الحرارية اللازمة للمستهلكين باستخدام وحدة تبريد التخفيض ROU، التي يتم تشغيلها بواسطة البخار الحي من المرجل.

نطاق عمل محطات الطاقة الحرارية القوية - توفير الماء الساخن للتدفئة - لا يتجاوز 10 كم. تنقل محطات الطاقة الحرارية في الضواحي الماء الساخنعند درجة حرارة أولية أعلى لمسافة تصل إلى 45 كم. يمكن نقل البخار لعمليات الإنتاج عند ضغط 0.8...1.6 ميجا باسكال لمسافة لا تزيد عن 2...3 كم.

مع متوسط ​​كثافة الحمل الحراري، لا تتجاوز طاقة محطة الطاقة الحرارية عادة 300...500 ميجاوات. فقط في المدن الكبرى (موسكو، سانت بطرسبرغ) ذات كثافة أحمال عالية، تعتبر محطات الطاقة الحرارية بقدرة تصل إلى 1000...1500 ميجاوات مناسبة.

مميزات محطة الطاقة الحرارية هي كما يلي:

1) مبنية بالقرب من مستهلكي الطاقة الحرارية؛

2) تعمل عادة بالوقود المستورد (تستخدم معظم محطات الطاقة الحرارية الغاز المنقول عبر خطوط أنابيب الغاز)؛

3) معظميتم توزيع الكهرباء المولدة على المستهلكين في المنطقة المجاورة (عند المولد أو الجهد المتزايد)؛

4) العمل وفقًا لجدول توليد الكهرباء القسري جزئيًا (أي يعتمد الجدول على مستهلك الحرارة)؛

5) انخفاض القدرة على المناورة (مثل IES)؛

6) تتمتع بكفاءة إجمالية عالية نسبيًا (60...75% مع استخلاص بخار كبير للإنتاج والاحتياجات المحلية).

1.3. مخططات NPP

محطات الطاقة النووية هي محطات حرارية تستخدم الطاقة التفاعلات النووية. الطاقة الحراريةيتم إطلاقه في المفاعل أثناء تفاعل انشطار نواة اليورانيوم، ويتم إزالته من القلب باستخدام مبرد يتم ضخه تحت الضغط عبر القلب. المبرد الأكثر شيوعًا هو الماء، والذي يتم تنقيته تمامًا في المرشحات غير العضوية.

يتم تصميم وبناء محطات الطاقة النووية بمفاعلات من أنواع مختلفة تستخدم النيوترونات الحرارية أو السريعة باستخدام تصميم الدائرة الواحدة أو الدائرة المزدوجة أو الدائرة الثلاثية. وتشبه معدات الدائرة الأخيرة، التي تشتمل على توربين ومكثف، معدات محطات الطاقة الحرارية. الدائرة الأولى المشعة تحتوي على مفاعل ومولد بخار ومضخة تغذية.

تُستخدم الأنواع الرئيسية التالية من المفاعلات النووية في محطات الطاقة النووية في رابطة الدول المستقلة:

آر بي إم كيه (مفاعل قوة عالية، قناة) – مفاعل نيوتروني حراري، جرافيت مائي؛

VVER (مفاعل الطاقة المبرد بالماء) – مفاعل نيوتروني حراري، نوع الوعاء؛

BN (النيوترونات السريعة) هو مفاعل نيوتروني سريع يحتوي على سائل تبريد الصوديوم المعدني.

وصلت قدرة وحدة وحدات الطاقة النووية إلى 1500 ميجاوات. يُعتقد حاليًا أن وحدة الطاقة لمحطة الطاقة النووية محدودة ليس بسبب الاعتبارات الفنية بقدر ما تكون بسبب شروط السلامة في حالة وقوع حوادث المفاعلات.

يمكن أن تعمل المفاعلات المبردة بالماء في وضع الماء أو البخار. وفي الحالة الثانية، يتم إنتاج البخار مباشرة في قلب المفاعل.

أرز. 2.6. مخطط دائرة واحدة لمحطة الطاقة النووية

تم استخدام مخطط دائرة واحدة مع مفاعل الماء المغلي ووسيط الجرافيت من نوع RBMK-1000 في محطة لينينغراد للطاقة النووية. ويعمل المفاعل في كتلة تحتوي على توربينين تكثيف من نوع K-500-65/3000 ومولدين بقدرة 500 ميجاوات. مفاعل الغليان هو مولد بخار، وبالتالي يحدد مسبقًا إمكانية استخدام دائرة أحادية الدائرة. المعلمات الأولية للبخار المشبع أمام التوربين: درجة الحرارة 284 درجة مئوية، وضغط البخار 7.0 ميجاباسكال. دائرة الدائرة الواحدة بسيطة نسبيا، ولكن النشاط الإشعاعي ينتشر إلى جميع عناصر الوحدة، مما يعقد الحماية البيولوجية.

يتم استخدام مخطط الدوائر الثلاث في محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات نيوترونية سريعة مع مبرد الصوديوم من النوع BN-600. ولمنع تماس الصوديوم المشع مع الماء، يتم إنشاء دائرة ثانية تحتوي على صوديوم غير مشع. وبالتالي، فإن الدائرة تتحول إلى ثلاث دوائر. ويعمل مفاعل BN-600 في وحدة تحتوي على ثلاث توربينات تكثيف من طراز K-200-130 مع ضغط بخار أولي يبلغ 13 ميجا باسكال ودرجة حرارة 500 درجة مئوية.

تم تشغيل أول محطة للطاقة النووية الصناعية في أوبنينسك في العالم بقدرة 5 ميجاوات في الاتحاد السوفييتي في 27 يونيو 1954. في عام 1956...1957. تم إطلاق وحدات محطات الطاقة النووية في إنجلترا (Calder Hall بقدرة 92 ميجاوات) وفي الولايات المتحدة الأمريكية (محطة Shippingport للطاقة النووية بقدرة 60 ميجاوات). وبعد ذلك، بدأ تسريع برامج بناء محطات الطاقة النووية في إنجلترا والولايات المتحدة واليابان وفرنسا وكندا وألمانيا والسويد وعدد من البلدان الأخرى. وكان من المفترض أنه بحلول عام 2000، يمكن أن يصل توليد الكهرباء من محطات الطاقة النووية في العالم إلى 50٪ من إجمالي توليد الكهرباء. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، انخفضت وتيرة تطوير الطاقة النووية في العالم بشكل ملحوظ لعدد من الأسباب.

مميزات محطة الطاقة النووية هي كما يلي:

1) يمكن بناؤها في أي موقع جغرافي، بما في ذلك الأماكن التي يصعب الوصول إليها؛

2) في وضعهم يكونون مستقلين عن السلسلة العوامل الخارجية;

3) تتطلب كمية صغيرة من الوقود؛

4) يمكن أن تعمل وفقا لجدول عبء العمل الحر؛

5) حساسة للظروف المتناوبة، وخاصة محطات الطاقة النووية ذات المفاعلات النيوترونية السريعة؛ ولهذا السبب، ومع مراعاة متطلبات التشغيل الاقتصادي، يتم تخصيص الجزء الأساسي من جدول أحمال نظام الطاقة لمحطات الطاقة النووية (مدة استخدام القدرة المركبة 6500...7000 ساعة/سنة)؛

6) تلوث الغلاف الجوي طفيفة. انبعاثات الغازات المشعة والهباء الجوي ضئيلة ولا تتجاوز القيم المسموح بها بموجب المعايير الصحية. وفي هذا الصدد، تعتبر محطات الطاقة النووية أنظف من محطات الطاقة الحرارية.

1.4. مخططات محطات الطاقة الكهرومائية

عند إنشاء محطة للطاقة الكهرومائية، عادة ما يتم تحقيق الأهداف التالية:

توليد الكهرباء.

تحسين ظروف الملاحة في النهر؛

تحسين ظروف الري للأراضي المجاورة.

تعتمد قوة محطة الطاقة الكهرومائية على تدفق المياه عبر التوربين والضغط (الفرق في مستويات البرك العلوية والسفلية).

عادةً ما يتم تصميم وحدات كل محطة طاقة كهرومائية بشكل فردي، فيما يتعلق بخصائص محطة الطاقة الكهرومائية هذه.

بالنسبة للضغوط المنخفضة، يتم تشغيل مجرى النهر (محطتي الطاقة الكهرومائية Uglich وRybinsk) أو مجتمعة (محطات الطاقة الكهرومائية Volzhskie التي تحمل اسم V.I. Lenin) المؤتمر الثاني والعشرون CPSS) محطات الطاقة الكهرومائية، ومع ضغوط كبيرة (أكثر من 30...35 م) - محطات الطاقة الكهرومائية القريبة من السد (DneproGES، Bratsk HPP). وفي المناطق الجبلية، يتم بناء محطات تحويل الطاقة الكهرومائية (Gyumush HPP، Farhad HPP) ذات الضغوط العالية ومعدلات التدفق المنخفضة.

أرز. 6

تحتوي محطات الطاقة الكهرومائية عادة على خزانات تسمح لها بتجميع المياه وتنظيم تدفقها، وبالتالي قوة تشغيل المحطة لتوفير الوضع الأكثر ملاءمة لنظام الطاقة ككل.

العملية التنظيمية هي على النحو التالي. لبعض الوقت، عندما يكون الحمل على نظام الطاقة منخفضًا (أو يكون التدفق الطبيعي للمياه في النهر كبيرًا)، تستهلك محطة الطاقة الكهرومائية المياه بكمية أقل من التدفق الطبيعي. وفي هذه الحالة يتراكم الماء في الخزان، وتكون القدرة التشغيلية للمحطة صغيرة نسبياً. وفي أوقات أخرى، عندما يكون حمل النظام مرتفعًا (أو يكون تدفق المياه صغيرًا)، تستهلك محطة الطاقة الكهرومائية المياه بكمية تتجاوز التدفق الطبيعي. وفي هذه الحالة يتم استهلاك المياه المتراكمة في الخزان، وترتفع القدرة التشغيلية للمحطة إلى الحد الأقصى. اعتمادًا على حجم الخزان، يمكن أن تكون فترة التنظيم، أو الوقت اللازم لملء الخزان وتشغيله، يومًا أو أسبوعًا أو عدة أشهر أو أكثر. خلال هذا الوقت، يمكن لمحطة الطاقة الكهرومائية أن تستهلك كمية محددة بدقة من المياه، والتي يحددها التدفق الطبيعي.

عندما تعمل محطة توليد الطاقة الكهرومائية مع محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية، يتم توزيع حمل نظام الطاقة بينهما بحيث يتم تلبية الطلب على الكهرباء عند تدفق مياه معين خلال الفترة قيد النظر، مع الحد الأدنى من استهلاك الوقود (أو الحد الأدنى من تكاليف الوقود) في النظام. تُظهر الخبرة في تشغيل أنظمة الطاقة أنه خلال معظم أيام العام يُنصح بتشغيل محطات الطاقة الكهرومائية في وضع الذروة. وهذا يعني أنه خلال النهار يجب أن تختلف الطاقة التشغيلية لمحطة الطاقة الكهرومائية ضمن حدود واسعة - من الحد الأدنى خلال الساعات التي يكون فيها الحمل على نظام الطاقة منخفضًا إلى الحد الأقصى خلال ساعات الحمل الأعلى على النظام. مع هذا الاستخدام لمحطات الطاقة الكهرومائية، يتم تسوية حمل المحطات الحرارية ويصبح تشغيلها أكثر اقتصادا.

خلال فترات الفيضانات، ينصح باستخدام محطات الطاقة الكهرومائية على مدار الساعة بقدرة تشغيلية قريبة من الحد الأقصى، وبالتالي تقليل تصريف المياه الراكدة عبر السد.

يتميز تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية ببدء التشغيل والتوقف المتكرر للوحدات، والتغير السريع في قوة التشغيل من الصفر إلى القيمة الاسمية. تتكيف التوربينات الهيدروليكية بطبيعتها مع هذا النظام. بالنسبة لمولدات الهيدروجين، يعد هذا الوضع مقبولًا أيضًا، لأنه على عكس مولدات التوربينات البخارية، يكون الطول المحوري لمولد الهيدروجين صغيرًا نسبيًا وتكون تشوهات درجة حرارة قضبان اللف أقل وضوحًا. تتم عملية بدء تشغيل الوحدة الهيدروليكية واكتساب الطاقة بشكل آلي بالكامل وتستغرق بضع دقائق فقط.

عادة ما تكون مدة استخدام القدرة المركبة لمحطات الطاقة الكهرومائية أقل من مدة محطات الطاقة الحرارية. وهي 1500...3000 ساعة لمحطات الذروة وحتى 5000...6000 ساعة للمحطات الأساسية. يُنصح ببناء محطات الطاقة الكهرومائية على الأنهار الجبلية وشبه الجبلية.

3-4. آليات الاحتياجات المساعدة لمحطات الطاقة الكهرومائية

تنقسم آليات الاحتياجات المساعدة لمحطات الطاقة الكهرومائية إلى محطات مجمعة وعامة حسب الغرض منها.

تضمن آليات التجميع المساعدة البدء والإيقاف والتشغيل العادي للمولدات الهيدروليكية ومحولات الطاقة التصاعدية المرتبطة بها في المخططات الهيكلية. وتشمل هذه:

مضخات الزيت لنظام التحكم في التوربينات الهيدروليكية؛

مضخات ومراوح تبريد لمحولات الطاقة؛

مضخات الزيت أو الماء لنظام تزييت الوحدة؛

مضخات تبريد المياه المباشرة للمولدات.

ضواغط فرامل الوحدة؛

مضخات لضخ المياه من غطاء التوربينات.

الأجهزة المساعدة لنظام إثارة المولدات؛

مسببات الأمراض في أنظمة الإثارة الذاتية. العامة منها تشمل:

مضخات لضخ المياه من الغرف الحلزونية وأنابيب الشفط؛

مضخات إمدادات المياه المنزلية.

مضخات الصرف الصحي

أجهزة شحن البطاريات وتسخينها وتهويتها؛

الرافعات، وآليات الرفع لبوابات السدود، والدروع، ومحطات أنابيب الشفط، وشبكات احتجاز الحطام؛

ضواغط المفاتيح الكهربائية الخارجية؛

التدفئة والإضاءة والتهوية للمباني والهياكل؛

أجهزة التدفئة للمصاريع والشبكات والأخاديد.

ومع وجود نظام مركزي لتزويد الوحدات بالهواء المضغوط، تشتمل الضواغط على مستوى المحطة أيضًا على ضواغط لوحدات ضغط الزيت ووحدة فرامل.

يتأثر تكوين وقوة أجهزة الاستقبال الكهربائية للاحتياجات الإضافية لمحطات الطاقة الكهرومائية الظروف المناخية: في المناخات القاسية، يظهر حمل تسخين كبير (عدة آلاف كيلووات) على المفاتيح وخزانات الزيت ونهايات الكابلات المملوءة بالنفط والشبكات والبوابات والأخاديد؛ في المناخات الحارة، تغيب هذه الأحمال، لكن استهلاك الطاقة لتبريد المعدات والتهوية وتكييف الهواء يزداد.

في محطات الطاقة الكهرومائية، تعمل نسبة صغيرة نسبيًا من الآليات المساعدة بشكل مستمر على المدى الطويل. وتشمل هذه: المضخات ومراوح التبريد للمولدات والمحولات؛ الأجهزة المساعدة لأنظمة الإثارة. مضخات للمياه أو زيت تشحيم المحامل. تعد هذه الآليات من بين الآليات الأكثر أهمية وتسمح بانقطاع التيار الكهربائي طوال مدة النقل التلقائي للاحتياطي (ATS). تعمل أيضًا مضخات إمدادات المياه التقنية وأجهزة التدفئة الكهربائية في الوضع المستمر. تعمل بقية أجهزة الاستقبال الكهربائية بشكل متكرر أو لفترة وجيزة أو لفترة وجيزة أو حتى في بعض الأحيان فقط. تشمل الآليات المسؤولة عن الاحتياجات الخاصة أيضًا مضخات الحريق، ومضخات تركيبات ضغط الزيت، وبعض مضخات الصرف، وضواغط المفاتيح الكهربائية الخارجية، وآليات إغلاق صمامات أنابيب الضغط. تسمح هذه الآليات بانقطاع التيار الكهربائي لمدة تصل إلى عدة دقائق دون تعطيل الوضع الطبيعي عمل آمنوحدات. يمكن تصنيف المستهلكين المتبقين لاحتياجاتهم الخاصة على أنهم غير مسؤولين.

تتمتع وحدات ضغط الزيت في الوحدات الهيدروليكية باحتياطي طاقة كافٍ لإغلاق ريشة التوجيه وفرامل الوحدة حتى في حالة حدوث فقدان طارئ للجهد في النظام المساعد. لذلك، لضمان سلامة المعدات في حالة فقدان الجهد في محطات الطاقة الهيدروليكية، لا مصادر مستقلةعلى شكل بطاريات ومولدات ديزل.

تتراوح قوة وحدة الآليات المساعدة من وحدات إلى مئات الكيلووات. أقوى الآليات لتلبية الاحتياجات الخاصة هي المضخات التقنية لتزويد المياه، ومضخات ضخ المياه من أنابيب الشفط، وبعض آليات الرفع. في معظم محطات الطاقة الكهرومائية، باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية من النوع التحويلي، يتركز مستهلكو احتياجاتهم الخاصة في منطقة محدودة، داخل مبنى المحطة والسد.

على عكس محطات الطاقة الحرارية، فإن الآليات المساعدة لمحطات الطاقة الكهرومائية لا تتطلب تنظيمًا مستمرًا للإنتاجية؛ وضع التشغيل المتقطع والقصير المدى (مضخات الزيت، الضواغط) كافٍ.

مميزات محطة الطاقة الكهرومائية هي كما يلي:

1) يتم بناؤها حيث توجد موارد المياه وظروف البناء، والتي عادة لا تتزامن مع موقع الحمل الكهربائي؛

2) يتم توفير معظم الطاقة الكهربائية للشبكات الكهربائية ذات الجهد العالي.

3) العمل وفق جدول زمني مرن (إذا كان هناك خزان)؛

4) قدرة عالية على المناورة (يستغرق الدوران واكتساب الحمولة حوالي 3...5 دقيقة)؛

5) تتمتع بكفاءة عالية (تصل إلى 85%).

من حيث معايير التشغيل، تتمتع محطات الطاقة الكهرومائية بعدد من المزايا مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، يتم بناء محطات الطاقة الحرارية والنووية بشكل رئيسي. العوامل المحددة هنا هي حجم الاستثمارات الرأسمالية ووقت بناء محطات الطاقة. (توجد بيانات عن استثمارات رأسمالية محددة، وتكلفة الكهرباء، ووقت البناء أنواع مختلفةبريد إلكتروني محطات).

تكلفة الوحدة لمحطات الطاقة الكهرومائية (RUB/MW) أعلى تكلفة الوحدة TPP بنفس القوة بسبب الحجم الأكبر أعمال البناء. كما أن وقت بناء محطة الطاقة الكهرومائية أطول أيضًا. ومع ذلك، فإن تكلفة الكهرباء أقل، لأن تكاليف التشغيل لا تشمل تكلفة الوقود.

محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ.

الغرض من محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ هو تسوية جدول الأحمال اليومي للنظام الكهربائي وزيادة كفاءة محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية. خلال ساعات الحد الأدنى من حمل النظام، تعمل وحدات محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ في وضع الضخ، حيث تضخ المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي وبالتالي زيادة الحمل على محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية. خلال ساعات الحمل الأقصى للنظام، فإنها تعمل في الوضع التوربيني، حيث تسحب المياه من الخزان العلوي وبالتالي تفريغ محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية من أحمال الذروة قصيرة المدى. تُستخدم وحدات PSPP أيضًا كوحدات احتياطية دوارة وكمعوضات متزامنة.

تم تصميم محطات الطاقة التخزينية التي يتم ضخها في أوقات الذروة، كقاعدة عامة، للعمل في وضع التوربينات لمدة 4...6 ساعات يوميًا. مدة تشغيل محطة توليد الطاقة المخزنة بالضخ في وضع الضخ هي 7...8 ساعات مع نسبة ضخ إلى طاقة التوربينات تبلغ 1.05...1.10. يبلغ الاستخدام السنوي لسعة محطة توليد الكهرباء المخزنة بالضخ 1000...1500 ساعة.

يتم إنشاء محطات توليد الطاقة الكهرومائية في أنظمة لا توجد بها محطات للطاقة الكهرومائية أو لا تكون سعتها كافية لتغطية الحمل خلال ساعات الذروة. وهي مصنوعة من عدد من الكتل التي تنتج الطاقة في شبكة الجهد العالي وتستقبلها من الشبكة عند التشغيل في وضع المضخة. تتميز الوحدات بقدرة عالية على المناورة ويمكن نقلها بسرعة من وضع المضخة إلى وضع المولد أو إلى وضع المعوض المتزامن. تبلغ كفاءة محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ 70...75%. أنها تتطلب كمية صغيرة موظفي الخدمة. يمكن بناء محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ حيث توجد مصادر لإمدادات المياه وتسمح الظروف الجيولوجية المحلية بإنشاء خزان ضغط.

1.4. وحدات توربينات الغاز

1.7. محطات الطاقة الشمسية.

ضمن محطات الطاقة الشمسية(محطات الطاقة الشمسية)، يمكن التمييز بين نوعين من محطات الطاقة - بغلاية بخارية وخلايا ضوئية من السيليكون. لقد وجدت محطات الطاقة هذه تطبيقًا في عدد من البلدان التي تتمتع بعدد كبير من الأيام المشمسة سنويًا. ووفقا للبيانات المنشورة، يمكن زيادة كفاءتها إلى 20٪.

1.8. تستخدم محطات الطاقة الحرارية الأرضية طاقة رخيصة من الينابيع الحرارية تحت الأرض.

تعمل محطات الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلندا ونيوزيلندا وبابوا وغينيا الجديدة والولايات المتحدة الأمريكية، وفي إيطاليا توفر حوالي 6٪ من إجمالي الكهرباء المولدة. في روسيا (في كومتشاتكا)، تم بناء محطة الطاقة الحرارية الأرضية باوزهيتسكايا.

1.9. يتم بناء محطات طاقة المد والجزر مع ما يسمى بوحدات الطاقة الكهرومائية الكبسولة حيث يوجد اختلاف كبير في مستويات المياه أثناء المد العالي والمنخفض. تم بناء أقوى TPP Rance في عام 1966 في فرنسا: تبلغ طاقتها 240 ميجاوات. ويتم تصميم الشراكة بين القطاعين العام والخاص في الولايات المتحدة الأمريكية بقدرة 1000 ميجاوات، وفي المملكة المتحدة بقدرة 7260 ميجاوات، إلخ. في روسيا، في شبه جزيرة كولا، حيث يصل المد والجزر إلى 10...13 مترًا، في عام 1968، بدأ تشغيل المرحلة الأولى من محطة كيسلوجوبسكايا التجريبية (2.0.4 ميجاوات).

1.10. تستخدم محطات الطاقة الهيدروديناميكية المغناطيسية مبدأ توليد التيار عندما يمر موصل متحرك عبر مجال مغناطيسي. تُستخدم البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة (حوالي 2700 درجة مئوية) كسائل عمل يتشكل أثناء احتراق الوقود العضوي وتزويد غرفة الاحتراق بمواد مضافة مؤينة خاصة. يقوم مائع العمل الذي يمر عبر النظام المغناطيسي فائق التوصيل بإنشاء تيار مباشر يتم تحويله إلى تيار متردد بمساعدة المحولات العاكسة. يدخل سائل العمل، بعد المرور عبر النظام المغناطيسي، إلى جزء التوربينات البخارية في محطة الطاقة، والذي يتكون من مولد بخار وتوربينة بخارية تكثيف تقليدية. حاليًا، تم بناء وحدة طاقة MHD رئيسية بقدرة 500 ميجاوات في محطة كهرباء منطقة ريازان، والتي تتضمن مولد MHD بسعة حوالي 300 ميجاوات ووحدة توربينات بخارية بقدرة 315 ميجاوات مع K-300-240 توربين. مع القدرة المركبة التي تزيد عن 610 ميجاوات، يبلغ خرج الطاقة لوحدة الطاقة MHD في النظام 500 ميجاوات بسبب استهلاك الطاقة الكبير لتلبية احتياجاتها الخاصة في وحدة الطاقة MHD.
أجزاء. تتجاوز كفاءة MGD-500 45%، ويبلغ استهلاك الوقود المحدد حوالي 270 جم/(كيلوواط*ساعة). تم تصميم وحدة الطاقة MHD الرئيسية للاستخدام الغاز الطبيعي، في المستقبل كان من المخطط التحول إلى الوقود الصلب. ومع ذلك، لم يتم تطوير منشآت MHD بشكل أكبر بسبب نقص المواد القادرة على العمل في درجات الحرارة المرتفعة هذه.

لنقم بجولة في Cheboksary CHPP-2 ونرى كيف يتم توليد الكهرباء والحرارة:

اسمحوا لي أن أذكرك، بالمناسبة، أن الأنبوب هو أطول هيكل صناعي في تشيبوكساري. بقدر 250 مترا!

لنبدأ بالقضايا العامة، والتي تشمل الأمن في المقام الأول.
بالطبع، محطة الطاقة الحرارية، مثل محطة الطاقة الكهرومائية، هي مؤسسة حساسة، ولا يسمح لهم بذلك.
وإذا سُمح لك بالدخول، حتى في جولة، فلا يزال يتعين عليك الخضوع لإحاطة السلامة:

حسنًا، هذا ليس أمرًا غير معتاد بالنسبة لنا (تمامًا كما أن محطة الطاقة الحرارية نفسها ليست غير عادية، فقد عملت هناك منذ حوالي 30 عامًا؛)).
نعم، تحذير قاسٍ آخر، لا أستطيع تجاهله:

تكنولوجيا

ومن الغريب أن الماء هو المادة العاملة الرئيسية في جميع محطات الطاقة الحرارية.
لأنه يتحول بسهولة إلى بخار ويعود.
التكنولوجيا هي نفسها بالنسبة للجميع: تحتاج إلى الحصول على البخار الذي يقوم بتدوير التوربين. يتم وضع مولد على محور التوربينات.
في محطات الطاقة النووية، يتم تسخين الماء عن طريق إطلاق الحرارة أثناء تحلل الوقود المشع.
وفي الحالات الحرارية - بسبب احتراق الغاز وزيت الوقود وحتى الفحم حتى وقت قريب.

أين يتم وضع البخار الضائع؟ ومع ذلك، العودة إلى الماء والعودة إلى المرجل!
أين تضع الحرارة من بخار العادم؟ نعم، لتسخين المياه التي تدخل المرجل - لزيادة كفاءة التثبيت بأكمله.
ولتسخين المياه في شبكة التدفئة وإمدادات المياه (الماء الساخن)!
لذلك، خلال موسم التدفئة، يتم الحصول على فوائد مضاعفة من المحطة الحرارية - الكهرباء والحرارة. وبناءً على ذلك، يُطلق على هذا الإنتاج المشترك اسم محطة الطاقة والحرارة المشتركة (CHP).

لكن في الصيف لا يمكن استغلال كل الحرارة بشكل مربح، فيتم تبريد البخار الخارج من التوربين، ويتحول إلى ماء، في أبراج التبريد، وبعد ذلك يتم إرجاع الماء إلى دورة الإنتاج المغلقة. وفي البرك الدافئة لأبراج التبريد يقومون أيضًا بتربية الأسماك؛)

لمنع تآكل شبكات التدفئة والغلايات، تخضع المياه لتحضيرات خاصة في الورشة الكيميائية:

وتقوم مضخات الدوران بتدوير الماء في جميع أنحاء الحلقة المفرغة:

يمكن أن تعمل غلاياتنا بالغاز (خطوط الأنابيب الصفراء) وزيت الوقود (الأسود). منذ عام 1994 كانوا يعملون على الغاز. نعم، لدينا 5 غلايات!
للاحتراق، تتطلب الشعلات مصدرًا للهواء (الأنابيب الزرقاء).
يغلي الماء، ويمر البخار (خطوط البخار الحمراء) من خلال مبادلات حرارية خاصة - سخانات البخار، مما يزيد من درجة حرارة البخار إلى 565 درجة، والضغط، على التوالي، إلى 130 أجواء. هذا ليس طنجرة الضغط في المطبخ! ثقب واحد صغير في خط البخار سيؤدي إلى حادث كبير؛ تيار رفيع من البخار شديد السخونة يقطع المعدن مثل الزبدة!

ويتم توفير هذا البخار بالفعل للتوربينات (في محطات كبيرةيمكن أن تعمل العديد من الغلايات على مشعب بخار مشترك، والذي يتم تشغيل العديد من التوربينات منه).

محل الغلايات صاخب دائمًا، لأن الاحتراق والغليان عمليتان عنيفتان للغاية.
والغلايات نفسها (TGME-464) عبارة عن هياكل فخمة يصل ارتفاعها إلى مبنى مكون من عشرين طابقًا، ولا يمكن عرضها بالكامل إلا في صورة بانورامية مكونة من العديد من الإطارات:

منظر آخر للطابق السفلي:

تبدو لوحة التحكم في الغلاية كما يلي:

يوجد على الجدار البعيد رسم تخطيطي للعملية الفنية بأكملها مع أضواء تشير إلى حالة الصمامات والأدوات الكلاسيكية المزودة بمسجلات على شريط ورقي ولوحات إنذار ومؤشرات أخرى.
وفي جهاز التحكم عن بعد نفسه، توجد الأزرار والمفاتيح الكلاسيكية بجوار شاشة الكمبيوتر حيث يدور نظام التحكم (SCADA). هناك أيضًا أهم المفاتيح المحمية بأغلفة حمراء: “موقف الغلاية” و “صمام البخار الرئيسي” (MSV):

توربينات

لدينا 4 توربينات.
لديهم تصميم معقد للغاية حتى لا يفوتهم أدنى قدر من الطاقة الحركية للبخار شديد السخونة.
ولكن لا يوجد شيء مرئي من الخارج - كل شيء مغطى بغلاف فارغ:

من الضروري وجود غلاف وقائي خطير - يدور التوربين بسرعة عالية تبلغ 3000 دورة في الدقيقة. علاوة على ذلك، يمر البخار المحموم من خلاله (قلت أعلاه مدى خطورة ذلك!). ويوجد العديد من الخطوط البخارية حول التوربينة:

في هذه المبادلات الحرارية، يتم تسخين مياه الشبكة بالبخار العادم:

بالمناسبة، في الصورة لدي أقدم توربين من طراز CHPP-2، لذلك لا تتفاجأ بالمظهر الوحشي للأجهزة التي سيتم عرضها أدناه:

هذه هي آلية التحكم في التوربينات (TCM)، التي تنظم إمداد البخار، وبالتالي تتحكم في الحمل. كان يتم قلبه باليد:

وهذا هو الصمام التوقف (يجب أن يتم تصويبه يدويًا لفترة طويلة بعد تنشيطه):

تتكون التوربينات الصغيرة من أسطوانة واحدة تسمى (مجموعة من الشفرات)، وأخرى متوسطة - من اثنتين، وأخرى كبيرة - من ثلاثة (أسطوانات ذات ضغط مرتفع ومتوسط ​​ومنخفض).
من كل أسطوانة، يذهب البخار إلى عمليات الاستخراج المتوسطة ويتم إرساله إلى المبادلات الحرارية - سخانات المياه:

ويجب أن يكون هناك فراغ في ذيل التوربين - كلما كان ذلك أفضل كلما زادت كفاءة التوربين:

ويتكون الفراغ بسبب تكثيف البخار المتبقي في وحدة التكثيف.
لذلك مشينا على طول مسار المياه بالكامل إلى محطة الطاقة الحرارية. يرجى أيضًا الانتباه إلى جزء البخار الذي يذهب لتسخين مياه الشبكة للمستهلك (PSG):

وجهة نظر أخرى مع مجموعة من نقاط التحكم. ولا ننسى أنه من الضروري التحكم كثيرًا في الضغوط ودرجات الحرارة على التوربين، ليس فقط البخار، بل أيضًا الزيت الموجود في محامل كل جزء:

نعم، وهنا جهاز التحكم عن بعد. يقع عادة في نفس غرفة الغلايات. على الرغم من وجود الغلايات والتوربينات نفسها غرف مختلفة، لا يمكن تقسيم إدارة متجر توربينات الغلايات إلى أجزاء منفصلة - كل شيء متصل جدًا بالبخار شديد السخونة!

في جهاز التحكم عن بعد، نرى زوجًا من التوربينات المتوسطة ذات أسطوانتين بالمناسبة.

الأتمتة

في المقابل، تكون العمليات في محطات الطاقة الحرارية أسرع وأكثر مسؤولية (بالمناسبة، هل يتذكر الجميع الضوضاء العالية التي تُسمع في جميع أنحاء المدينة، على غرار الطائرة؟ إذن هذا هو صمام البخار الذي يعمل أحيانًا، ويطلق كميات زائدة من الهواء ضغط البخار. تخيل كيف تسمع هذا عن قرب!).
لذلك، لا تزال الأتمتة هنا متأخرة وتقتصر بشكل أساسي على جمع البيانات. وعلى لوحات التحكم نرى خليطًا من مختلف أنظمة SCADA ووحدات التحكم الصناعية المشاركة في التنظيم المحلي. لكن العملية جارية!

كهرباء

دعونا نلقي نظرة مرة أخرى على المنظر العام لمحل التوربينات:

يرجى ملاحظة أنه يوجد على اليسار أسفل الغلاف الأصفر مولدات كهربائية.
ماذا سيحدث للكهرباء بعد ذلك؟
يتم إرسالها إلى الشبكات الفيدرالية من خلال عدد من أجهزة التوزيع:

متجر الأجهزة الكهربائية مكان صعب للغاية. ما عليك سوى إلقاء نظرة على الصورة البانورامية للوحة التحكم:

حماية التتابع والأتمتة هي كل شيء لدينا!

عند هذه النقطة يمكن إكمال جولة مشاهدة المعالم السياحية مع الاستمرار في قول بضع كلمات حول المشكلات الملحة.

تقنيات الحرارة والمرافق

لذلك، اكتشفنا أن حزب الشعب الجمهوري ينتج الكهرباء والحرارة. كلاهما، بطبيعة الحال، يتم توفيرهما للمستهلكين. الآن سنهتم بشكل أساسي بالحرارة.
بعد البيريسترويكا والخصخصة وتقسيم الصناعة السوفيتية الموحدة بأكملها إلى أجزاء منفصلة، ​​اتضح في العديد من الأماكن أن محطات الطاقة ظلت تحت إدارة تشوبايس، وأصبحت شبكات التدفئة في المدينة بلدية. وشكلوا وسيطا يأخذ المال لنقل الحرارة. وكيف يتم إنفاق هذه الأموال على الإصلاحات السنوية لأنظمة التدفئة التي أصبحت مهترئة بنسبة 70٪، لا يستحق الحديث عنها.

لذلك، بسبب ديون الوسيط NOVEK في Novocheboksarsk بملايين الدولارات، تحولت TGK-5 بالفعل إلى العقود المباشرة مع المستهلكين.
هذا ليس هو الحال في تشيبوكساري حتى الآن. علاوة على ذلك، لدى تشيبوكساري "Utility Technologies" حاليًا مشروع لتطوير غرف الغلايات وشبكات التدفئة بقيمة تصل إلى 38 مليار دولار (كان من الممكن أن يكمله TGK-5 في ثلاثة فقط).

سيتم تضمين كل هذه المليارات بطريقة أو بأخرى في تعريفات الحرارة، التي تحددها إدارة المدينة "لأسباب تتعلق بالعدالة الاجتماعية". وفي الوقت نفسه، أصبحت تكلفة الحرارة الناتجة عن CHPP-2 أقل بمقدار 1.5 مرة من بيوت الغلايات KT. ويجب أن يستمر هذا الوضع في المستقبل، لأنه كلما كانت محطة توليد الكهرباء أكبر، كلما زادت كفاءتها (على وجه الخصوص، انخفاض تكاليف التشغيل + استرداد الحرارة بسبب إنتاج الكهرباء).

ماذا عن من الناحية البيئية؟
بالطبع، محطة طاقة حرارية كبيرة ذات مدخنة عالية أفضل من الناحية البيئية من عشرات الغلايات الصغيرة ذات المداخن الصغيرة، والتي سيبقى الدخان منها عمليًا في المدينة.
أسوأ شيء من حيث البيئة هو التدفئة الفردية الشائعة الآن.
لا توفر الغلايات المنزلية الصغيرة مثل هذا الاحتراق الكامل للوقود، مثل محطات الطاقة الحرارية الكبيرة، وتبقى جميع غازات العادم ليس فقط في المدينة، ولكن حرفيا فوق النوافذ.
بالإضافة إلى ذلك، يفكر عدد قليل من الناس في الخطر المتزايد لمعدات الغاز الإضافية المثبتة في كل شقة.

ما هو الحل؟
في العديد من البلدان، يتم استخدام منظمات الشقق للتدفئة المركزية، مما يسمح باستهلاك الحرارة بشكل أكثر اقتصادا.
ولسوء الحظ، نظرا لشهية الوسطاء الحالية وتدهور شبكات التدفئة، فإن المزايا التدفئة المركزيةتتلاشى. ولكن لا يزال، من وجهة نظر عالمية، التدفئة الفردية أكثر ملاءمة في البيوت.

مشاركات صناعية أخرى:

ذات مرة، عندما كنا نقود سيارتنا إلى مدينة تشيبوكساري المجيدة، من الشرق، لاحظت زوجتي برجين ضخمين يقفان على طول الطريق السريع. "ما هذا؟" سألت. وبما أنني لم أرغب على الإطلاق في إظهار جهلي لزوجتي، فقد حفرت قليلاً في ذاكرتي وخرجت منتصراً: "هذه أبراج تبريد، ألا تعلمين؟" كانت محرجة بعض الشيء: "لماذا هم؟" "حسنًا، يبدو أن هناك شيئًا يبردك." "لماذا؟" ثم شعرت بالحرج لأنني لم أكن أعرف كيفية الخروج منه أكثر من ذلك.

قد يبقى هذا السؤال في الذاكرة إلى الأبد دون إجابة، لكن المعجزات تحدث. بعد أشهر قليلة من هذا الحادث، رأيت منشورًا في موجز صديقي حول تجنيد المدونين الذين يرغبون في زيارة Cheboksary CHPP-2، وهو نفس الشيء الذي رأيناه من الطريق. عليك أن تغير كل خططك فجأة؛ إن تفويت مثل هذه الفرصة سيكون أمرًا لا يغتفر!

إذن ما هو حزب الشعب الجمهوري؟

هذا هو قلب محطة توليد الكهرباء حيث تتم معظم الأحداث. يحترق الغاز الذي يدخل إلى الغلاية، ويطلق كمية هائلة من الطاقة. يتم توفير "المياه النظيفة" هنا أيضًا. بعد التسخين، يتحول إلى بخار، أو بالأحرى إلى بخار شديد السخونة، مع درجة حرارة مخرج تبلغ 560 درجة وضغط 140 ضغط جوي. وسنسميه أيضًا "البخار النظيف" لأنه يتكون من الماء المحضر.
بالإضافة إلى البخار، لدينا أيضًا عادم عند المخرج. عند أقصى طاقة، تستهلك الغلايات الخمس ما يقرب من 60 مترًا مكعبًا من الغاز الطبيعي في الثانية! لإزالة منتجات الاحتراق، تحتاج إلى أنبوب "دخان" غير طفولي. وهناك واحد مثل هذا أيضا.

ويمكن رؤية الأنبوب من أي منطقة في المدينة تقريبًا، نظرًا لارتفاعه الذي يبلغ 250 مترًا. أظن أن هذا هو أطول مبنى في تشيبوكساري.

يوجد بالجوار أنبوب أصغر قليلاً. احجز مرة أخرى.

إذا كانت محطة الطاقة الحرارية تعمل بالفحم، فمن الضروري تنظيف العادم بشكل إضافي. ولكن في حالتنا هذا غير مطلوب، حيث يتم استخدام الغاز الطبيعي كوقود.

يوجد في القسم الثاني من محل توربينات الغلايات منشآت لتوليد الكهرباء.

وتم تركيب أربعة منها في قاعة توربينات محطة تشيبوكساري CHPP-2، بقدرة إجمالية تبلغ 460 ميجاوات. هذا هو المكان الذي يتم فيه توفير البخار الساخن من غرفة المرجل. يتم توجيهه تحت ضغط هائل على ريش التوربين، مما يتسبب في دوران الدوار الذي يبلغ وزنه ثلاثين طنًا بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.

يتكون التركيب من جزأين: التوربين نفسه، ومولد يولد الكهرباء.

وهذا ما يبدو عليه دوار التوربين.

أجهزة الاستشعار وأجهزة قياس الضغط في كل مكان.

كل من التوربينات والغلايات، في حالة حالة الطوارئيمكن أن تتوقف على الفور. ولهذا الغرض، توجد صمامات خاصة يمكنها إيقاف إمداد البخار أو الوقود في جزء من الثانية.

أتساءل عما إذا كان هناك شيء اسمه مشهد صناعي، أو صورة صناعية؟ هناك جمال هنا.

هناك ضجيج رهيب في الغرفة، ولكي تسمع جارك عليك أن تجهد أذنيك. بالإضافة إلى أن الجو حار جدًا. أريد أن أخلع خوذتي وأرتدي قميصي، لكن لا أستطيع فعل ذلك. لأسباب تتعلق بالسلامة، يُحظر ارتداء الملابس ذات الأكمام القصيرة في محطة الطاقة الحرارية؛ حيث يوجد عدد كبير جدًا من الأنابيب الساخنة.
في أغلب الأحيان تكون الورشة فارغة؛ ويظهر الناس هنا مرة كل ساعتين خلال جولاتهم. ويتم التحكم في تشغيل المعدات من خلال لوحة التحكم الرئيسية (لوحات التحكم الجماعية للغلايات والتوربينات).

هذا ما يبدو عليه مكان عمل الضابط المناوب.

هناك المئات من الأزرار حولها.

والعشرات من أجهزة الاستشعار.

بعضها ميكانيكي وبعضها إلكتروني.

هذه رحلتنا، والناس يعملون.

في المجمل، بعد محل توربينات الغلايات، عند المخرج لدينا كهرباء وبخار تم تبريده جزئيًا وفقد بعضًا من ضغطه. يبدو أن الكهرباء أسهل. يمكن أن يتراوح جهد الخرج من المولدات المختلفة من 10 إلى 18 كيلو فولت (كيلو فولت). وبمساعدة محولات الكتلة يرتفع إلى 110 كيلو فولت، ومن ثم يمكن نقل الكهرباء لمسافات طويلة باستخدام خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء).

ليس من المربح إطلاق ما تبقى من "البخار النقي" إلى الجانب. لأنه يتكون من " المياه النظيفة"، التي يعد إنتاجها عملية معقدة ومكلفة إلى حد ما، فمن الأفضل تبريدها وإعادتها إلى المرجل. وهكذا في حلقة مفرغة. ولكن بمساعدتها وبمساعدة المبادلات الحرارية، يمكنك تسخين المياه أو إنتاج بخار ثانوي، والذي يمكنك بيعه بسهولة لمستهلكين خارجيين.

بشكل عام، هذه هي الطريقة التي نحصل بها أنا وأنت على الحرارة والكهرباء في منازلنا، ونتمتع بالراحة والراحة المعتادة.

أوه نعم. ولكن لماذا هناك حاجة لأبراج التبريد على أي حال؟

اتضح أن كل شيء بسيط للغاية. لتبريد ما تبقى من “البخار النظيف” قبل إعادة إمداده للغلاية، يتم استخدام نفس المبادلات الحرارية. يتم تبريده باستخدام المياه التقنية، ويتم أخذها مباشرة من نهر الفولغا في CHPP-2. لا يتطلب أي تحضير خاص ويمكن إعادة استخدامه أيضًا. بعد المرور عبر المبادل الحراري معالجة المياهيسخن ويذهب إلى أبراج التبريد. هناك يتدفق إلى الأسفل في طبقة رقيقة أو يسقط على شكل قطرات ويتم تبريده بواسطة التدفق المعاكس للهواء الناتج عن المراوح. وفي أبراج التبريد القذفي يتم رش الماء باستخدام فوهات خاصة. وعلى أية حال فإن التبريد الرئيسي يحدث بسبب تبخر جزء صغير من الماء. ويخرج الماء المبرد من أبراج التبريد من خلال قناة خاصة، وبعد ذلك يتم إرساله لإعادة الاستخدام بمساعدة محطة الضخ.
باختصار، هناك حاجة إلى أبراج التبريد لتبريد المياه، التي تعمل على تبريد البخار العامل في نظام توربينات الغلايات.

يتم التحكم بجميع أعمال محطة الطاقة الحرارية من خلال لوحة التحكم الرئيسية.

يوجد دائمًا ضابط مناوب هنا.

يتم تسجيل كافة الأحداث.

لا تطعمني خبزاً، دعني ألتقط صورة للأزرار وأجهزة الاستشعار...

هذا كل شيء تقريبًا. وأخيرا، تبقى بعض الصور للمحطة.

هذا أنبوب قديم لم يعد يعمل. على الأرجح سيتم هدمه قريبا.

هناك الكثير من التحريض في المؤسسة.

إنهم فخورون بموظفيهم هنا.

وانجازاتهم.

ويبدو أن الأمر لم يكن عبثا..

يبقى أن أضيف، كما في النكتة - "لا أعرف من هم هؤلاء المدونين، لكن دليلهم هو مدير الفرع في ماري إل وتشوفاشيا التابع لشركة OJSC TGK-5، IES Holding - Dobrov S.V."

بالتعاون مع مدير المحطة س.د. ستولياروف.

بدون مبالغة، إنهم محترفون حقيقيون في مجالهم.

وبالطبع، شكرًا جزيلاً لإيرينا رومانوفا، ممثلة الخدمة الصحفية للشركة، على الجولة المنظمة بشكل مثالي.

شفرات المكره لهذه التوربينات البخارية مرئية بوضوح.

تستخدم محطة الطاقة الحرارية (CHP) الطاقة المنطلقة عن طريق حرق الوقود الأحفوري - الفحم والنفط والغاز الطبيعي - لتحويل الماء إلى بخار عالي الضغط. هذا البخار، الذي يبلغ ضغطه حوالي 240 كيلوجرامًا لكل سنتيمتر مربع ودرجة حرارته 524 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت)، يقوم بتشغيل التوربين. يقوم التوربين بتدوير مغناطيس عملاق داخل المولد، مما ينتج الكهرباء.

تقوم محطات الطاقة الحرارية الحديثة بتحويل حوالي 40% من الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود إلى كهرباء، ويتم تصريف الباقي في البيئة. في أوروبا، تستخدم العديد من محطات الطاقة الحرارية الحرارة المهدرة لتدفئة المنازل والشركات المجاورة. يؤدي الجمع بين توليد الحرارة والطاقة إلى زيادة إنتاج الطاقة في محطة الطاقة بنسبة تصل إلى 80 بالمائة.

محطة توربينات بخارية مع مولد كهربائي

تحتوي التوربينات البخارية النموذجية على مجموعتين من الشفرات. يدخل البخار عالي الضغط القادم مباشرة من الغلاية إلى مسار تدفق التوربين ويقوم بتدوير الدفاعات مع المجموعة الأولى من الشفرات. يتم بعد ذلك تسخين البخار في جهاز التسخين الفائق ويدخل مرة أخرى إلى مسار التدفق التوربيني لتدوير الدفاعات مع مجموعة ثانية من الشفرات، والتي تعمل عند ضغط بخار أقل.

عرض مقطعي

يتم تشغيل مولد الطاقة الحرارية النموذجي (CHP) مباشرة بواسطة توربين بخاري يدور بسرعة 3000 دورة في الدقيقة. في المولدات من هذا النوع، يدور المغناطيس، والذي يسمى أيضًا بالدوار، لكن اللفات (الجزء الثابت) تكون ثابتة. يمنع نظام التبريد المولد من ارتفاع درجة الحرارة.

توليد الطاقة باستخدام البخار

في محطة الطاقة الحرارية، يحترق الوقود في المرجل، مما ينتج عنه لهب ذو درجة حرارة عالية. يمر الماء عبر الأنابيب عبر اللهب، ويسخن ويتحول إلى بخار عالي الضغط. يقوم البخار بتدوير التوربينة، مما ينتج عنه طاقة ميكانيكية، والتي يحولها المولد إلى كهرباء. وبعد خروجه من التوربين، يدخل البخار إلى المكثف، حيث يغسل الأنابيب بالماء الجاري البارد، ونتيجة لذلك يتحول إلى سائل مرة أخرى.

غلاية الزيت أو الفحم أو الغاز

داخل المرجل

تمتلئ الغلاية بأنابيب منحنية بشكل معقد يمر من خلالها الماء الساخن. يتيح لك التكوين المعقد للأنابيب زيادة كمية الحرارة المنقولة إلى الماء بشكل كبير وبالتالي إنتاج المزيد من البخار.