Тепловые электростанции

Рассмотрены вопросы о жизненном цикле автоматизированных систем, представлены компоненты автоматических систем регулирования и приведены типовые схемы регулирования технологических процессов котла на тепловых электрических станциях. Учебное пособие написано в соответствии с образовательной программой дисциплины «Автоматизированные системы управления технологическими процессами тепловых электрических станций» и предназначено для студентов-магистрантов I курса ФЭН.

В книге собраны труды ученых, аспирантов и соискателей кафедры тепловых электрических станций Новосибирского государственного технического университета по энергетике, прошедшие широкую научную апробацию на мероприятиях разного уровня в России и за рубежом и получившие положительные отзывы в научной и профессиональной среде специалистов. В ней комплексно решаются технические, методические, оптимизационные, экологические задачи развития энергоблоков электростанций и энергоустановок.

Эта книга -- моя профессиональная биография, в ней я рассказываю о том, как мы с моей командой освещали всю Россию.

Приведены основные сведения об электроустановках, дана краткая характеристика всех типов электростанций. Изложены вопросы выбора генераторов, трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, линий нагрузки и связи с энергосистемой, сборных шин и ошиновок при проектировании тепловых электростанций. Большое внимание уделено особенностям конструкции и режимам работы автотрансформаторов. Рассмотрена методика расчета токов коротких замыканий и отдельных их составляющих для выбора и проверки электрооборудования. Представлены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Приведены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы электростанции. Отдельный раздел посвящен примерам решения задач, закрепляющих практические навыки по разработке структурных схем электростанций и выбору электрооборудования.

Приведены основные сведения об электроустановках, дана краткая характеристика всех типов электростанций. Изложены вопросы выбора генераторов, трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, линий нагрузки и связи с энергосистемой, сборных шин и ошиновок при проектировании тепловых электростанций. Большое внимание уделено особенностям конструкции и режимам работы автотрансформаторов. Рассмотрена методика расчета токов коротких замыканий и отдельных их составляющих для выбора и проверки электрооборудования. Представлены наиболее распространенные электрические схемы распределительных устройств, указаны их области применения и основные свойства. Приведены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений электрооборудования, даны указания по составлению на их основе полной принципиальной электрической схемы электростанции. Отдельный раздел посвящен примерам решения задач, закрепляющих практические навыки по разработке структурных схем электростанций и выбору электрооборудования.

Изложены вопросы выбора генераторов, трансформаторов, токоограничивающих реакторов, коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, линий нагрузки и связи с энергосистемой, сборных шин и ошиновок при проектировании тепловых электростанций. Большое внимание уделяется особенностям конструкции и режимам работы автотрансформаторов. Приведены примеры фрагментов принципиальных схем электрических соединений, даны указания по составлению на их основе полной главной схемы электрической станции. Адресовано студентам ФЭН, обучающимся по направлению 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника.

Исследованы топочные процессы в котельных агрегатах с твердым шлакоудалением; влияние теплофизических характеристик пристенного газового слоя у экранов на условия образования золошлаковых отложений; методика технической диагностики и работа системы контроля и управления топочным режимом. Предназначена научным и инженерно-техническим работникам, специализирующимся в области исследования, проектирования и эксплуатации котельных агрегатов тепловых электростанций, аспирантам и студентам теплоэнергетических специальностей высших учебных заведений.

Предлагается краткий обзор современного состояния огромного и сложного хозяйства тепловых сетей – важнейшей составляющей систем теплоснабжения. Рассмотрены вопросы энергетической эффективности, надёжности, перспективы развития и порядок обслуживания. Для студентов, изучающих теплоэнергетические установки. Может быть полезно слушателям института повышения квалификации – специалистам и работникам теплоснабжающих организаций и инженерно-техническому персоналу тепловых электростанций.

Освещаются основные положения теории теплопроводности, тепловые и холодильные процессы, термодинамические процессы и циклы. Уделено внимание практическим приложениям и решениям тепловых задач по теплопроводности и теплопередаче через многослойные стенки, теплоотдаче жидкости или газа при разных режимах и условиях течения, излучению между бесконечными пластинами, в замкнутом пространстве и др. Рассмотрены показатели энергоэффективности тепловых процессов и оборудования. Для студентов, обучающихся по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», профили «Инжиниринг высокотехнологического оборудования», «Инженер-экономист».

Изложены основные сведения о тепловых двигателях – паровых турбинах, газотурбинных установках, двигателях внутреннего сгорания, а также основные положения о принципах действия, устройстве, методах выбора типа и регулирования разных типов нагнетателей. Рассмотрены методы классификации, тепловые схемы и диаграммы двигателей; преимущества и недостатки разных видов тепловых двигателей и нагнетателей, что позволяет обоснованно выбрать необходимый тип как двигателя, так и нагнетателя для различных условий их эксплуатации в составе теплоэнергетического оборудования ТЭЦ, промышленных и муниципальных котельных; блочных, стационарных и передвижных энергоисточников, других силовых агрегатов и систем. Для студентов направления «Теплоэнергетика и теплотехника», других теплоэнергетических специальностей и направлений. Может быть использовано для разных видов и форм обучения: очной, заочной и дистанционной.

Настоящий очерк продолжает публикацию серии статей по истории теплоэнергетики. В 2023 г. исполняется 150 лет со дня рождения классика российской и советской теплофикации теплоэнергетика Дмитриева Владимира Владимировича. В очерке приведены его биография и краткая история электрических станций, к которым он имел отношение. Особое внимание уделено объектам, на которых он применил совместную выработку электрической и тепловой энергии, создав при этом новую экономичную технологию энергетического производства. В формате a4.pdf сохранен издательский макет.

Рассмотрены современные и традиционные методы и технологии подготовки и сжигания разных видов топлива для котельных агрегатов в условиях различных топочных устройств. Наибольшее внимание уделено вопросам подготовки к сжиганию твердых видов топлива. Проанализированы особенности подготовки к сжиганию газообразного и жидкого видов топлива. Описаны технологии сжигания топлива в котельных малой и средней мощности как отечественной, так и зарубежной постройки. Для студентов, обучающихся по специальности «Теплоэнергетика и теплотехника». Может быть использовано для подготовки студентов других энергетических специальностей всех форм и видов обучения.

Рассмотрены термодинамические основы трансформации теплоты, рабочие вещества трансформаторов теплоты, рабочие процессы в компрессоре. Приведены схемы и циклы паровых, пароэжекторных, абсорбционных, газовых холодильных машин и тепловых насосов. Даны примеры расчета холодильных машин и их элементов. Для студентов бакалавриата и магистратуры по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника» при выполнении практических занятий, курсового проектирования и самостоятельной работы по дисциплинам «Основы трансформации теплоты» и «Разработка и исследование термодинамически идеальных и технически реализуемых тепловых схем».

Рассмотрены организационные принципы технического и методы организации ремонта тепломеханического оборудования энергетических предприятий с учетом требований новых нормативных документов. Приведены типовые номенклатуры ремонтных работ, сроки службы, нормативы при проведении работ по восстановлению ресурса оборудования. Уделено внимание системе организации профилактических работ по техническому состоянию оборудования, описаны технологии ремонта отдельных узлов теплоэнергетического оборудования. Для студентов, обучающихся по специальности «Теплоэнергетика и теплотехника».

В учебном пособии подробно рассмотрены вопросы функционирования продольной дифференциальной защиты сосредоточенного электрооборудования электрических станций и подстанций. Изложены принцип действия и средства обеспечения селективной работы в установившихся и переходных режимах. Описаны способы и средства обеспечения устойчивого функционирования современных микропроцессорных защит.

Рассмотрены термодинамические циклы паротурбинных, газотурбинных и парогазовых установок, используемых на ТЭС, способы их анализа и совершенствования. Приведены описания и схемы современных энергетических установок тепловых электростанций, изложена методика расчета циклов данных установок.

Представлены основные положения дифференциально-эксергетического подхода к термодинамическому анализу процессов в энергоблоках ТЭЦ. Разработаны методы расчета, анализа и оптимизации режимов работы ТЭЦ. На основе разработанных программно-вычислительных комплексов проведены серии расчетов по анализу работы Улан-Баторской ТЭЦ-4 и Новосибирской ТЭЦ-5. Проведены расчеты по оптимизации режимов Новосибирской ТЭЦ-2 и Бийской ТЭЦ. Выполнен анализ расчетов и сформулированы выводы. Монография может представлять интерес для широкого круга специалистов-энергетиков, а также научных работников, аспирантов, магистрантов и студентов старших курсов теплоэнергетических специальностей.

Описаны этапы развития электроэнергетики России. Рассмотрена структура электроэнергетики России после проведения реформ. Представлены основы управления акционерными обществами электроэнергетики. Описаны свойства ценных бумаг. Рассмотрена производственно-финансовая деятельность предприятия электроэнергетики и способы привлечения инвестиций на развитие акционерного общества электроэнергетики. Описаны принципы государственного регулирования тарифов на электрическую энергию и проанализированы его положительные стороны и недостатки. Показаны особенности формирования рынка электроэнергии как особого вида товара. Описаны особенности построения рынка электроэнергии в России. Представлены цели государства на рынке электроэнергии. Рассмотрены оптовый и розничный рынки электроэнергии. Описана организация работы рынка электроэнергии. Рассмотрены основные модели рынка электроэнергии и выполнен анализ их применимости в условиях России.

В учебно-методическом пособии рассмотрены общие требования и принципы компоновки объектов ТЭС, АЭС на ситуационном и генеральном плане, а также особенности их реализации для электростанций различного типа. Приводятся методики и базы данных, используя которые, можно определить размеры, конфигурацию площадей, на которых компонуются основные здания и сооружения энергообъектов, в том числе промплощадка, электрическое распределительное устройство, мазутное и угольное топливные хозяйства и др. Изложены принципы взаиморасположения объектов с учётом внутренних и внешних коммуникационных связей, технологического процесса производства и выдачи потребителю электрической и тепловой энергии. Для обучающихся по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений.

Изложены основы газодинамики при течении среды через каналы турбинных решеток, конструктивные особенности конденсационных и теплофикационных турбин ТЭС и АЭС, а также их вспомогательного оборудования. Рассмотрены основы эксплуатации турбинного оборудования согласно ПТЭ, обслуживания работающей турбины и вспомогательного оборудования, пуск и останов паровой турбины. Приведены требования к организации ремонтного обслуживания турбин и вспомогательного оборудования. Отражены особенности эксплуатации и ремонта турбин АЭС. Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Паротурбинные установки атомных электрических станций», «Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций», «Тепловые электрические станции», «Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами». Может быть полезно учащимся энергетических колледжей.