Материал: Лабораторный практикум по общей энергетике. Крысанов В.Н., Иванов К.В

Лабораторная работа № 4

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Теоретические сведения

Одним из наиболее распространенных типов производителей электрической энергии являются тепловые электростанции. Внешний вид типовой тепловой электростанции показан на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Тепловая электростанция [12]

Государственные районные электрические станции (ГРЭС) оборудованы специальными конденсационными турбинами. Они предназначены для получения электроэнергии и не используются для выработки тепла и обогрева зданий.

46

На тепловых конденсационных электростанциях (КЭС) химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в парогенераторе (котле) в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую энергию. После этого пар конденсируется и снова становится водой, которая возвращается в систему труб. Получается замкнутый процесс.

Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут.

Значительная удаленность КЭС от потребителей электроэнергии определяет выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях 110...750 кВ, а сами электростанции оснащаются блоками мощностью 200...800 МВт, что обеспечивает быстрое наращивание мощностей электростанции, приемлемую себестоимость электроэнергии и стоимость установленной мощности. Блок представляет собой отдельную электростанцию со своим основным и вспомогательным оборудованием и центром управления блочным щитом. Связь между соседними блоками по технологическим линиям обычно не предусматривается. Построение КЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества.

Механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование всех этих элементов, входят в так называемую систему собственных нужд станции (блока).

КПД электростанции составляет для современных КЭС не более 40...42%. Баланс производства и потребления электроэнергии в системе всегда характеризуется равенством производства и потребления с учетом компенсации потерь в системе и расходов на собственные нужды.

Учитывая низкий КПД КЭС, а также необходимость генерации не только электрической, но и тепловой энергии для потребителей, широкое применение находят следующий тип тепловых электростанций – ТЭЦ. Последние предназначены для централизованного снабжения промышленных

47

предприятий и городов электроэнергией и теплом, отличаясь от КЭС использованием тепла, "отработавшего" в турбинах пара, для нужд промышленного производства, отопления, кондиционирования воздуха и, главное, горячего водоснабжения (ГВС), чем достигается значительная экономия топлива по сравнению с выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии.

Особенности технологической схемы ТЭЦ показаны на рис. 4.2. Основное отличие заключается в специфике пароводяного контура и способе выдачи электроэнергии.

Рис. 4.2. Технологическая схема ТЭЦ: 1 – Сетевой насос; 2 – Сетевой подогреватель [13]

Специфика электрической части ТЭЦ определяется положением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении.

48

С этой целью на электростанции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, в энергосистему на повышенном напряжении.

Как было отмечено выше, одним из потребителей тепловой энергии на промышленном предприятии является система горячего водоснабжения, которая используется в том числе для отопления промышленных помещений, офисов, подогрева технической и бытовой воды.

Схемы горячего водоснабжения (ГВС) бывают трех типов: накопительного, проточного, комбинированного (проточный + накопительный). Соответственно для каждого типа схем используются свои компоненты и схемные решения.

Как правило, схема накопительного типа применяется для ГВС коттеджей. Разбор горячей воды в доме имеет периодический пиковый характер, т.е. он интенсивней во время завтрака, обеда и ужина. В качестве накопительной емкости используется бойлер. Типовая схема подключения бойлера к теплоносителю и холодному водоснабжению (ХВС) показана на рис. 4.3.

Работа схемы для приготовления горячей воды, показанной на рис. 4.3, осуществляется следующим образом. В тело бойлера вварена гильза, в которую установлен датчик регулируемого термостата. Этот термостат измеряет температуру воды в бойлере. Если измеренная температура в бойлере ниже установленной уставки термостата, то его контакты переходят в состояние «запроса» на приготовление ГВС. По этому сигналу происходит включение котла и насоса К2 в работу. При достижении температуры воды в бойлере установленной уставки термостата его контакты переходят в состояние «отбой запроса» на приготовление горячей воды, при этом котел и насос К2 переходят в отключенное состояние.

49