«Дәстүрлі емес және жаңаратын энергия көздері»
жүктеу/скачать 39,1 Mb.
|
«Дәстүрлі емес және жаңаратын энергия көздері» ПӘНІНІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ «050717» – «Жылуэнергетика» мамандығы үшін ОҚУ ӘДІСТЕМЕЛІК материалДАР Семей 2010 Мазмұн1 Глоссарий 3 2 Дәрістер 4 Дәріс 1 4 Дәріс 2 10 Дәріс 3 15 Дәріс 4 18 Дәріс 5 21 Дәріс 6 29 Дәріс 7 37 Дәріс 8 44 Дәріс 9 47 Дәріс 10 53 Дәріс 11 60 Дәріс 12 65 Дәріс 13 69 Дәріс 14 74 Дәріс 15 77
1 ГлоссарийЖелэлектрлік станция – желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғы. Қалақшаның хордасы мен қалақша қозғалысы бағытының арасындағы бұрыш β қондырғы бұрышы деп аталады, ал хорда мен жел жылдамдығы w' бағытының арсындағы бұрыш γ шабуыл бұрышы деп аталады. Жел турбинасы көмегімен механикалық энергияға айналған жел ағынының кинетикалық энергиясы Ев мен жел ағынының көтерілгендегі кинетикалық энергиясы Е арасындағы қатынас қуат коэффициенті немесе жел энергиясын қолдану коэффициенті деп аталады. Пассивті деп күн сәулелі жылыту жүйесі аталады, онда күн радиациясын қабылдайтын және оны жылуға түрлендіретін элемент ретінде ғимараттың өзі немесе оның жеке қоршаулары қызмет етеді Активті деп төмен температуралы жылу берудің күн сәулелі жүйесі аталады, онда гелиоқабылдағыш ғимаратқа қатысы жоқ жеке тәуелсіз құрылғы болып табылады. Заряд – гидромашиналармен су қоймасының төменгі бассейннен жоғары бассейнге суды көтеру (энергожүйеде жүктеменің бәсеңдеуі орын алған кезде түнгі, демалыс және мейрам күндері). Ол үшін жылу және атом электросанцияларының артық қуаты пайдаланылады. Разряд – жүктеменің максимал кезінде немесе басқа да электростанцияларда және желілерде апаттық жағдай болғанда көтерілген судың потенциалдық энергиясы гидротурбина мен генераторда электр энергиясына түрленеді 2 ДәрістерДәріс 1(2 сағат) Тақырып. Кіріспе. Гидроэнергия Дәріс сабақтың мазмұны 1. Гидроэнергетикалық ресурстардың экономикалық потенциалы 2. ГЭС және гидротурбиналардың құрылысы 3. Гидротурбиналар 4. Энегожүйеге ГЭС жұмыс істеуі Су дөңгелегін айналдырытын құламалы судың энергиясын ерте кезден диірмендер мен ағаш тілгіштерде пайдаланған. Ол 1882 жылдан бастап ГЭС – ға электр энергиясын өндіру үшін қолданған. Гидроэнергетикалық қондырғының жұмыс істеу принципі өте қарапайым. Құламалы судың кинетикалық энергиясы турбинаны айналдыруға қолданады, оның білігінде электргенератор орналасқан (1.1. - сурет) 
1.1 – сурет. Гидроагрегат 1 – гидротурбина, 2 - гидрогенератор
ГЭС және гидротурбиналардың құрылысы ГЭС – терді деривациялық, олардың ғимараттары суқоймадан (гидротораптың жоғарғы бьефі) әкетілген каналда орналасқан, және бөгетті (плотинные), онда гидротурбиналар және генераторлар бөгетте орналасқан, болып бөлінеді. Негізінен Солтүстік – Батыста шоғырланған төмен арынды ГЭС – тер бөгетті типке жатады. Олардың құрылысы негізінен арнаны (русло) бөлетін топырақты бөгеттен, үлкен емес бетон бөгеттен және онымен қосылған ГЭС ғимаратынан тұрады. 1.2. – суретте бөгетті ГЭС – тің сұлбасы көрсетілген. 
1.2. – сурет. Бөгетті ГЭС – тің сұлбасы: 1 – бөгет; 2 – қақпа; 3 – жоғарғы бьефтің максималды деңгейі; 4 - жоғарғы бьефтің минималды деңгейі; 5 – гидравликалық көтергіш; 6 – қоқым ұстағыш тор; 7 – гидрогенератор; 8 – гидравликалық турбина; 9 – төменгі бьефтің минималды деңгейі; 10 – тасқынның максималды деңгейі Гидроэнергетикалық қондырғының қуаты су шығынның және турбина қалағының ағып кету жылдамдығының ұлғаюы кезінде артады. Ол мына теңдеумен анықталады: N тэгgQHпод/1000, кВт, (1.1) мұндағы 1000 кг/м3 – су тығыздығы, g 9,8 м/с2 – ауырлық күшінің үдеуі, Q – гидротурбина арқылы судың шығыны, м3/с, Hпод – гидротурбинаға әкелінген судың арыны, м. т – гидротурбина ПӘК – і, эг – электр генераторының ПӘК – і. Турбинаға әкелінген арын Hпод суқойманың (бьефтің) жоғарғы және төменгі деңгей айырымына тең, гидравликалық шығындарды шегергеннен кейін. ГЭС проектісі топография – геодезиялық және инженрлік – геологиялық ізденістердің негізінде жетілдіріледі. Өзеннің гидравликалық режиміне көп жылдық бақылаулар қолданылады: шығындар, деңгейлер, мұз режимі. Гидротораптағы арын HГЭС < 25 м болғанда станцияны төмен арындыға жатқызады. Блоктың (гидроагрегаттың) арыны келесі теңдеумен табылады және гидротурбинаға кіріс және шығысындағы меншікті потенциалдық энергияның айырымы болып табылады Hбл HГЭС - hкин, м (1.2) мұндағы hкин – бөгеттегі суды әкелетін және әкететін құрылғыларды кинетикалық энергияның шығындары. Гидравликаға сәйкес бұл шығындар су жылдамдығы квадратына пропорционал(және сәйкесінше шығын квадратына). HГЭС 6...8 м бар төмен арынды бөгеттерде тек қоқым ұстағыш торлар есебінде блок арыны 10...15 төмендеуі мүмкін. Суқоймаға (жоғарғы бьефте) судың шығыны тек бөгет арқылы шығыннан емес, сонымен қатар сумен қамтамасыз ету қажеттілігіне су дуалынан (водозабор), ирригациядан, жауын – шашыннан, буланудан, фильтрациядан, мұздың пайда болуынан байланысты. Төменгі бьефтегі шығын турбина, пайдасыз (холостой) қоқым, фильтрация арқылы шығындарға тәуелді. Гидротурбиналар Гидротораптағы судың потенциалдық энергиясының электр генераторға берілетін механикалық энергияға айналуы гидротурбиналарда жүреді. Ресейде үлкен қуатты гидротурбиналарды өндіру мен дамуындағы басты рөл Ленинград металл зауытында. Ленинград ғалымдары мен инженерлері дүниежүзілік деңгейден асып түсетін бірден – бір турбоагрегаттарды ойлап тапты. ЛМЗ шығаратын турбиналармен Ресейдің барлық дерлік және шетелдік көптеген ірі ГЭС- тері жабдықталған. Гидротурбина жұмысы кезінде энергия шығыны орын алады. Гидравликалық шығындар тұтқыр үйкеліс және турбина арқылы аққан судың ағысы кезіндегі құйынның пайда болуымен байланысты. Агрегат статоры қабырғалары мен турбина қалақтары арасындағы саңылау арқылы кейбір сұйық көлемінің ағуымен көлемді шығындар шартталған (обусловлено). Механикалық шығындар подшипниктердегі үйкеліспен байланысты. Қуаттың жалпылама шығыны (1.1) теңдеудегі гидротурбинаның пайдалы әсер коэффицииентімен т ескеріледі. Заманға сай турбиналар үшін т 0,85... 0,9. Кішкентай және төмен арынды ГЭС үшін көлденең білігі бар пропеллер типті гидротурбиналар дәл болады. 1.3. – суретте қуаты 7 – 50 кВт, арыны 3 – 10 м, су шығыны 0,3 – 0,9 м3/с болатын микроГЭС үшін гидроагрегат сұлбасы бейнеленген. Бұл типтегі гидроагрегаттар бөгет денесінде түкпірге қарай жылжутысыз орналастырылады, бұл ГЭС құрылысын арзандатады. Көлденең турбиналардың габариттері тік турбинамен салыстырғанда аз. Биік емес бөгеттері бар кішкентай ГЭС үшін ғылыми - өндірістік бірлестік «Ранд» және АОЗТ «МНТО ИНСЭТ» (С. - Петербург) бірнеше өлшемді көлденең және диагональ гидроагрегаттар ойлап тапты. Бұл фирмалар – көп профильді өнеркәсіптер, олар ғылыми зерттеу, инженерлік іздестіру, жобалау және құрылыс – монтаж жұмыстарын жүргізіп, объектілерді «кілт астына» тапсырады. 
1 – сурет. Көлденең гидроагрегат сұлбасы Қараусыз қалған кішкентай гидроэлектростанцияларды қалпына келтіру және жаңаларын салудың программасы құрастырылды. Қазіргі кезде дизельэлектростанциялармен энергоқамтуды қамтамасыз ететін энергия көзден алшақ орналасқан Ресейдің әртүрлі зоналарында кіші көлемді гидроэнергетика өнеркәсіптердің, фермерлік шаруашылықтардың, қарағай шаруашылығының және басқа да тұтынушыларға салыстырмалы арзан және кепілденген энергияқамтуды қамтамасыз етуі мүмкін. Кішкентай және микроГЭС – тердің құрылысындағы шығындар 50 механикалық және электротехникалық қондырғыға, 40 жуығы гидротехникалық жұмысқа және 10 жуығы техникалық қадағалауға кетеді. Отандық гидроэнергетиканың үлкен ғимараттарға қызығушылығы кезінде жүздеген кішкентай ГЭС қиратылды және жабылды. Анализ көрсеткендей, заманға сай деңгейде бұл станцияларды қалпына келтіру техникалық жағынан әбден мүмкін және экономика жағынан тиімді.
Гидроэнергетиканың басты қасиеті ретінде гидроагрегаттың жоғары оңтайлылығын (маневренность) айтуға болады, оны толық қуатқа аз уақыт ішінде (40...50 секунд) жеткізуге болады. Жылулық және атомдық энергоқондырғыларда мұндай қасиет жоқ. Термодинамика заңдарына сәйкес термодинамикалық циклдардың тиімділігі қысым және температура жылутасығыштар параметрлерінің жоғарылауымен жоғарылайды. Ресей конденсациялық бутурбиналық қондырғыларда 24,5 МПа дейін қысымға қол жеткізілді, сәйкесінше құбыр, арматура, басқа да қондырғылар қалың қабырғаға ие. 565 0С температураға қол жеткізілді. Суық күйден энергоблоктың қосылуы (пуск) кезінде параметрлерді өте баяу жоғарылатуға тура келеді, әйтпесе металдағы термиялық күшейту сызаттың пайда болуы мен апатқа әкеліп соғады. Сол сияқты өтпелі режимдер (қуатты күшейту мен азайту) де кіші шамаларда және аз жылдамдықпен өтеді. Конденсациялық қондырғының жүктемесінің техникалық минимумы факелдің өшуінің нәтижесіндегі қазандықтардың жүк түсіруіндегі, оттықтың шлактану қауіпінен, қазандықтың бөлек элементтеріндегі бірқалыпсыз қыздыруда гидродинамикалық режимнің және циркуляцияның бұзылуының шектелуімен анықталады. Шаң – көмір отынды қазандықтар жүктеменің минимумы номиналдан 75...85 ие. Одан да төмен оңтайлылыққа атомдық станциялар ие. АЭС энергоблок қуаты номиналдан 10 шамасында ғана реттеледі. Сонымен бірге энергияны тұтыну кең мәндерге ауысуы мүмкін. 1.5. – суретте қысқы тәуліктердегі қала жүктемесінің сипаттамалық графигі бейнеленген. 
2 – сурет. Энергожүйе жүктемесінің тәуліктік графигі Тәуліктің түнгі уақыты кезінде жүктеменің «бәсеңдеуі», күндізгі және кешкі уақытта «қауырт» байқалады. Егер энергоқамтуды тек жылу және атом станцияларымен жүргізсе, онда жүктеменің бәсеңдеуі кезінде олар отынды босқа жағушы еді. Бірқалыпсыз график түнгі уақытта жылу электростанцияның агрегаттарын тоқтатуға мәжбүр етеді. ЖЭС қазандықтарын және турбиналарын қосу процессі – олардың эксплуатациясындағы қиындарының бірі. Суымаған күйден агрегаттарды қосу үлкен қауіп төндіреді, себебі қондырғының бөлек элементтері әртүрлі жылдамдықпен сытылып, әртүрлі температураға ие болады. Термиялық күшейту, біріккен торап және бөлшектерде саңылаулардың өзгеруі пайда болады. Сондықтан бутурбиналық станциялардың агрегаттарын қосу және тоқтату апаттық жағдайлармен, қондырғының үлкен тозуымен сипатталады. Апатты жөндеуде турбиналар мен қазандықтардың тұрып қалу уақыты, қазіргі және күрделі (капитальный) жөндеуге шығындар ұлғаяды. Соңында ЖЭС – ға энергияның бағасы өседі. Батыс Еуропада жүктеме қауыртының проблемасы негізінен, газ отынында немесе жанар майда жұмыс істейтін, газотурбиналық қондырғылар көмегімен шешіледі. Оларды қосу және энергожүйеге жалғау 6...10 минут уақытты алады. Бірақ газотурбиналық қондырғылар төмен ПӘК – не ие (25 жуық) және бутурбиналық қондырғымен салыстырғанда қымбаттырақ отынды тұтынады, сондықтан газотурбиналық қауырт қондырғыларды қолдану электр энергиясының өзіндік құнының өсуіне әкеледі. Будың төмендетілген параметрлеріне және сәйкесінше нашар экономикалық көрсеткіштері бар арнайы қауырт ЖЭС – ны құруға ұмтылыс бар. Жүктеменің бәсеңдеу уақыты кезінде жұмыс істейтін энергосыйымды өндірістердің дамуы ынталандырылады. Сонда да қазіргі энергетикада қауырт жүктемелерді жеңу проблемасы өткір тұр.
1 Гидроэнергетикалық ресурстардың экономикалық потенциалының қай бөлігі Ресейде игерілді? АҚШ – та ше? 2. Гидротурбина жұмысы кезінде энергия шығыны немен байланысты? 3. Гидротурбина түрлерін атаңыз. 4. Энергожүйеде жүктеменің қауыртын тоқтату үшін неліктен бутурбиналық қондырғыларды қолдану қолайсыз?
1. А.М. Магамедов «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии». Махачкала Издательско-полиграфическое объединение «Юпитер», г. Махачкала1996. –б. 245. 2. В.А.Агеев «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» курс лекции. 3. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющих- ся энергоисточников. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1991. 343 с. 4. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.: О-во «Знание», 1988.
жүктеу/скачать 39,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||