Технические науки/ 5. энергетика.

Акащев З.Т., Мехтиев А.Д., Югай В.В., Фалалеева А.В., Белик Г.А.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

МОДЕЛЬ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ТЭЦ

Вступление человечества в эру высоких технологий и постоянное ускорение темпов научно-технического развития сделало энергетику ведущей отраслью промышленности. Потребности человечества в электро- и теплоэнергии постоянно растут. Несмотря на усердные поиски альтернативных источников энергии, ископаемое топливо имеет первостепенное значение. И именно тепловые электрические станции получили преимущественное распространение. Уже в середине 70-х гг. 20 в. ТЭС являлись основным видом электрических станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла около 80%. Среди ТЭС преобладают тепловые паротурбинные электростанции (ТПЭС), на которых тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрического генератора (обычно синхронного генератора). В СНГ на ТПЭС производится примерно 99% электроэнергии, вырабатываемой ТЭС. В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь (преимущественно), мазут, природный газ, лигнит, торф, сланцы. ТПЭС, имеющие в качестве привода электрогенераторов теплофикационные турбины и использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). В нашем городе примером такой станции является Карагандинская ТЭЦ-3. Паровая турбина является основным типом двигателя на современной тепловой электростанции и в том числе атомной. Паровая турбина обладает большой быстроходностью, отличается сравнительно малыми размерами и массой и может быть построена на очень большую мощность (более 1000 МВт), превышающую мощность какой-либо другой машины. Вместе с тем у паровой турбины исключительно хорошие технико-экономические показатели: относительно небольшая удельная стоимость, высокие экономичность, надежность и ресурс работы, составляющий десятки лет.

В настоящее время теплоэнергетика нуждается в квалифицированных специалистах. Кафедра Энергетики КарГТУ, как одного из ведущих технических университетов страны, ведет подготовку специалистов по специальности «Теплоэнергетика». Для более полного восприятия всех тепломеханических процессов современных ТЭС появилась необходимость создания полноценной действующей физической модели тепловой электроцентрали. В 2009-2010 гг. на кафедре «Энергетики» было разработано и изготовлено уникальное учебное лабораторное оборудование, которое позволяет моделировать основные процессы тепловой схемы ТЭС и проводить лабораторные работы сразу по нескольким дисциплинам по специальности 050717 - «Теплоэнергетика».

Действующая физическая модель тепловой электрической станции, содержащая все элементы принципиальной тепловой схемы: автоматизированный котлоагрегат на электроэнергии, производительностью одна тонна в час, паровая турбина, конденсатор, конденсатный электрический насос, регенеративный подогреватель, электрический генератор. На общем стенде и щите управления смонтированы элементы измерения, автоматики, а также приборы контроля и измерения.

Рисунок 1 Модель паровой теплофикационной турбины

Этот лабораторный стенд позволяет студентам изучать различные теплофизические процессы, определить теплотехнические параметры и наглядно познакомится с элементами паровой теплофикационной турбины. Натурные эксперименты с использованием физической модели позволяет студентам получить достаточно полное представление о рабочих режимах теплоэнергетического оборудования электростанций.

Результаты проведенных нами натурных экспериментов представлены графиками зависимости напряжения U, снимаемого с генератора, от частоты вращения w ротора турбины и графиком зависимости частоты вращения w ротора турбины от давления в парогенераторе Р (рисунок 2).

Рисунок 2- Результаты проведенных экспериментов