Отчет о преддипломной практике

Напряжение высокочастотного генератора типа ГИТ-50/400 поддерживается постоянным при помощи автоматического регулятора напряжения типа АРН-ВГ. Начальное   возбуждение его производится   кратковременной подачей питания в обмотку возбуждения постоянного тока около Зав течение примерно 5 сек.

При работе с автоматическим регулятором АРВ-200БЩ полуобмотки  возбуждении и компенсационная, соединенные последовательно, питаются от соответствующих усилителей автоматического регулятора, а при литании от моста все обмотки соединяются последовательно контактами контакторов.

При отключении автомата, посредством которого производится питание регулятора АРВ-ББЦ, переход выпрямительного генератора БТВ-200 с АРВ-БЩ па резервное питание (от выпрямительного моста) осуществляется автоматически.

Поле возбудителя гасится  отключением обмоток возбуждения от источника питания контактами контактора АГПВ и замыканием их на гасительные сопротивления, подключенные постоянно через полупроводниковые вентили (диоды).

Блок подгонки  уставки  напряжения предназначается для  автоматической подгонки напряжения генератора к напряжению сети при точкой синхронизации, а также подачи сигнала на включение  выключателя блока.

На турбогенераторах с опытной бесщеточной системой возбуждения предусматриваются контактные кольца и агрегат резервного возбуждения (рис. 22). Подключение последнего для возбуждения турбогенератора производится через соответствующие аппараты. Поле турбогенератора при резервном возбуждении гасится автоматом гашения поля типа АГП-30-42 при действии защит.

Для возбуждения турбогенератора  от агрегата резервного возбуждения предусматривается автоматическое регулирование возбуждения двумя регуляторами типа РВА-62, включенными параллельно. Блок типа БФВ-1 предназначен для релейной форсировки возбуждения при аварийных режимах в сети. Форсировка ограничена по времени. Для обеспечения номинального режима работы турбогенератора при отключении автоматических регуляторов возбуждения предусматривается шунтирование сопротивления СД в цепи шунтовой обмотки возбудителя. При переводе возбуждения с бесщеточного возбудителя на резервный машинный возбудитель порядок операций следующий.

 

 

Рис. 22. Принципиальная схема  электромашинного    (резервного) возбуждения

/ — трансформатор  тока; 2 — турбогенератор; 3 — разрядник; 4 — автомат гашения поля, 5— трансформатор напряжения; 6—асинхронный двигатель; 7 — вспомогательное устройство трансформатора постоянного тока, в—трансформатор постоянного тока. 9— маховик; 10 — шины рабочего возбуждения, // — возбудитель; 12 — обмотки возбуждения возбудителя; 13 — блок делителя напряжения; 14 — шунтовый реостат с электроприводом; 15 — редуктор; 16— высокочастотный генератор; 17 — автоматический регулятор возбуждения высокочастотного генератора; 18 — выпрямительное устройство; 19 — автоматический регулятор возбуждения.

 

Резервный возбудитель  и схема включения его якоря  на шины возбуждения генератора подготавливается к работе только после проверки полярности. Резервный возбудитель возбуждается до величины напряжения, па 10% превышающей напряжение на выходе работающего бесщеточного возбудителя, измеренного устройством ИСИН-200 или вольтметром, контролирующим напряжение на кольцах генератора.

Резервный возбудитель подключается к шинам возбуждения генератора, после чего следует убедиться, что подключаемый возбудитель включился и взял на себя нагрузку (по лампам сигнализации и амперметру в цепи резервного возбудителя). Затем с основного (бесщеточного) возбудителя снимается напряжение отключением питания обмоток возбуждения и компенсационной автоматом гашения поля.

Разбирается схема бесщеточного возбудителя в соответствии с заводской инструкцией.

При переводе возбуждения  с резервного машинного возбудителя  на бесщеточпый порядок операций следующий.

Схема бесщеточного возбудителя  подготавливается к работе. При этом уставка ЛРВ устанавливается в крайнее нижнее (по напряжению) положение и включается автомат гашения поля АГП. Постепенно уставкой АРВ поднимается напряжение на бесщеточном возбудителе и как только на нем появится нагрузка, резервный возбудитель отключается автоматом.

Разбирается схема резервного возбудителя в соответствии с местной инструкцией.

Необходимость измерений  и контроля параметров вращающихся элементов бесщеточного возбудителя и генератора привела к разработке ряда измерительных и контролирующих устройств с бесконтактной передачей информации с вращающихся частей. К ним относятся устройства для измерения тока возбуждения турбогенератора, напряжения возбуждения и контроля сопротивления изоляции обмотки ротора турбогенератора.

Измерение тока возбуждения  турбогенератора осуществляется индукционным датчиком тока (ИДТ) специальной схемы, выполненным в виде отдельной электрической машины с использованием в качестве ротора датчика соединительной муфты между возбудителем и турбогенератором. Эта машина служит также для электрического соединения возбудителя Б1В-200 с обмоткой ротора турбогенератора ТГ В-200.

Индукционный датчик тока представляет собой синхронную машину с ненасыщенной магнитной цепью, индуктор которой обтекается полным током возбуждения турбогенератора. Мощность индукционного датчика тока выбрана такой, чтобы, кроме измерения тока возбуждения турбогенератора, было возможно питать от него компенсационную обмотку возбудителя.

Схема измерения тока возбуждения турбогенератора состоит  из индуктора датчика тока, обтекаемого током возбуждения турбогенератора, обмотки статора датчика тока, где наводятся э. д. с. и токи, пропорциональные току возбуждения. Поскольку токи в значительно меньшей степени зависят от побочных факторов, чем э. д. с., схема измерения строится на основе измерения вторичного тока (тока статора ИДТ-200), а не напряжения. Ток статора выпрямляется силовым трехфазным, собранным в мостовую схему, выпрямителем и замыкается через добавочные сопротивления, шунты и перемычку. Эта схема соответствует питанию компенсационной обмотки возбудителя от автоматического регулятора возбуждения типа АРВ-200БЩ.

Устройство ИСИН-200 для  измерения напряжения возбуждения турбогенератора, а также сопротивления изоляции обмотки ротора турбогенератора представляет собой специальную электрическую машину, состоящую из ротора и статора (технические данные ПСИН-200 приведены и приложении 11).

Производится также измерение сопротивления изоляции, сигнализация наличия пробоя или низкого сопротивления изоляции и защита от двойного замыкания на землю цепей возбуждения турбогенератора и силовых цепей бесщеточного возбудителя.

 

 

 

Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на ТЭС

 

Любая конденсационная  паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента:

  энергетический котел,  или просто котел, в который  подводится питательная вода  под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идет процесс горения — химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540 °С и давлением 13—24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паровую турбину;

   турбоагрегат, состоящий  из паровой турбины, электрогенератора  и возбудителя. Паровая турбина,  в которой пар расширяется  до очень низкого давления (примерно  в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя;

   конденсатор служит  для конденсации пара, поступающего  из турбины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень существенно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;

   питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной.

Таким образом, в ПТУ  над рабочим телом совершается  непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в  электрическую энергию.

Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности.

Рассмотрим технологический  процесс производства электроэнергии на ТЭС, работающей на газе (рис.)

 

 

Основными элементами рассматриваемой электростанции являются котельная установка, производящая пар высоких параметров; турбинная или паротурбинная установка, преобразующая теплоту пара в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата, и электрические устройства (электрогенератор, трансформатор и т.д.), обеспечивающие выработку электроэнергии.

Основным элементом  котельной установки является котел. Газ для работы котла подается от газораспределительной станции, подключенной к магистральному газопроводу (на рисунке не показан), к газораспределительному пункту (ГРП) 1. Здесь его давление снижается до нескольких атмосфер и он подается к горелкам 2, расположенным в поде котла (такие горелки называются подовыми).

Собственно котел представляет собой (вариант) П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения. Левая ее часть называется топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива, в данном случае газа. Для этого к горелкам специальным дутьевым вентилятором 28 непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 25. На рис. 2.2 показан так называемый вращающийся воздухоподогреватель, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборота обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота она нагревает поступающий из атмосферы воздух. Для повышения температуры воздуха используется рециркуляция: часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилятором рециркуляции 29 подается к основному воздуху и смешивается с ним. Горячий воздух смешивается с газом и через горелки котла подается в его топку — камеру, в которой происходит горение топлива. При горении образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии. Таким образом, при горении топлива его химическая энергия превращается в тепловую и лучистую энергию факела.

Стены топки облицованы экранами 19 — трубами, к которым  подается питательная вода из экономайзера 24. На схеме изображен так называемый прямоточный котел, в экранах  которого питательная вода, проходя  трубную систему котла только 1 раз, нагревается и испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар. Широкое распространение получили барабанные котлы, в экранах которых осуществляется многократная циркуляция питательной воды, а отделение пара от котловой воды происходит в барабане.

Пространство за топкой котла достаточно густо заполнено  трубами, внутри которых движется пар  или вода. Снаружи эти трубы  омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе 26.

Сухой насыщенный пар  поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элементов. В основном пароперегревателе повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия. Полученный на выходе из конвективного пароперегревателя пар высоких параметров покидает котел и поступает по паропроводу к паровой турбине.

Мощная паровая турбина  обычно состоит из нескольких как  бы отдельных турбин — цилиндров.

К первому цилиндру —  цилиндру высокого давления (ЦВД) 17 пар  подводится прямо из котла, и поэтому он имеет высокие параметры (для турбин СКД — 23,5 МПа, 540 °С, т.е. 240 ат/540 °С). На выходе из ЦВД давление пара составляет 3—3,5 МПа (30—35 ат), а температура — 300— 340 °С. Если бы пар продолжал расширяться в турбине дальше от этих параметров до давления в конденсаторе, то он стал бы настолько влажным, что длительная работа турбины была бы невозможной из-за эрозионного износа его деталей в последнем цилиндре. Поэтому из ЦВД относительно холодный пар возвращается обратно в котел в так называемый промежуточный пароперегреватель 23. В нем пар попадает снова под воздействие горячих газов котла, его температура повышается до исходной (540 °С). Полученный пар направляется в цилиндр среднего давления (ЦСД) 16. После расширения в ЦСД до давления 0,2—0,3 МПа (2—3 ат) пар поступает в один или несколько одинаковых цилиндров низкого давления (ЦНД) 15.

Таким образом, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрического генератора 14, в статорных обмотках которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения потерь в линиях электропередачи, передает часть выработанной энергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему.

И котел, и турбина  могут работать только при очень высоком качестве питательной воды и пара, допускающем лишь ничтожные примеси других веществ. Кроме того, расходы пара огромны (например, в энергоблоке 1200 МВт за 1 с испаряется, проходит через турбину и конденсируется более 1 т воды). Поэтому нормальная работа энергоблока возможна только при создании замкнутого цикла циркуляции рабочего тела высокой чистоты.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12 — теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает  охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом 9 из реки, водохранилища или специального охладительного устройства (градирни). На рис. 2.2 показана так называемая система оборотного водоснабжения с градирней. Градирня — это железобетонная пустотелая вытяжная башня (рис. 2.3 и 2.4) высотой до 150 м и выходным диаметром 40—70 м, которая создает самотягу для воздуха, поступающего снизу через воздухо-направляющие щиты.