Роль и место автоматики и электроприводов в современном производстве

     1 Роль и место автоматики и электроприводов в современном  производстве

     В современном производстве роль автоматики очень велика, она позволяет улучшить ведения процесса (с помощью боле точных измерений и регулирования) сократить затраты на производство продукта, сократить затраты на производство продукта, сократить количество занятых в процессе людей. Электропривод, электрический привод, совокупность устройств для преобразования электрической энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии по определенному закону. Электропривод является наиболее распространенным типом привода. Создание первого электропривода относится к 1838, когда в Росии Б. С. Якоби произвел испытания электродвигателя постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи, который был использован для привода гребного винта судна. Однако внедрение электропривода в промышленность сдерживалось отсутствием надежных источников электроэнергии. Даже после создания в 1870 промышленного электромашинного генератора постоянного тока работы по внедрению электропривод имели лишь частное значение и не играли заметной практической роли. Начало широкого промышленного применения электропривода связано с открытием явления вращающегося магнитного поля и созданием трехфазного асинхронного электродвигателя. В 90х гг. широкое распространение на промышленных предприятиях получил электропривод, в котором использовался асинхронный электродвигатель с фазным ротором для сообщения движения исполнительным органам рабочих машин. В 1890 суммарная мощность электродвигателей по отношению к мощности двигателей всех типов, применяемых в промышленности, оставила 5%, уже в 1927 этот показатель достиг 75%, а в 1976 приближался к 100%. Значительная доля принадлежит электроприводу, используемому на транспор-те. Основные типы электропривода: по конструктивному признаку можно выделить три основных типа электропривода: одиночный, групповой и много-двигательный. Одиночный  электропривод применяют в ручных машинах, про-стых металлообрабатывающих и древообрабатывающих станках и приборах бытовой техники. Групповой, или трансмиссионный электропривод в современном производстве практически не применяется. Многодвигательные электроприводы - приводы многооперационных металлорежущих станков, мономоторный тяговый электропривод рельсовых транспортных средств. Кроме того, различают электропривод реверсивный и нереверсивный, а по возможности управления потоком преобразованной механической энергии – нерегулируемые и регулируемые (в том числе автоматизированной с программным управлением. Основные части электропривода всех типов содержат основные части, имеющие одинаковое назначение: исполнительную и устройства управления. Исполнительная часть электропривода состоит обычно из одного или нескольких электродвигателей и передаточного механизма - устройства для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых: электропривод чаще всего использу-ют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор или автоматический выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъёма (например, в бытовых электроприборах). Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма, изменяется только в зависимости от нагрузки исполнительного механизма. В мощных нерегулируемых: электропривод применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, которые после разгона двигателя отключают. В регулируемых: электропривод чаще всего применяют электродвигатели постоянного тока, частоту вращения якорей которых можно изменять плавно, т. е, непрерывно, в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления. В устройства управления входят: кнопочный пульт (для пуска и останова электродвигателя), контакторы, блок-контакты, преобразователи частоты и напряжения, предохранители, а также блоки защиты от перегрузок в аварийных режимах. При питании электроприводов от источника переменного тока, что характерно для электроприводов, используемых в промышленности и на электроподвижном составе, двигатели которого питаются от сети переменного тока, в качестве преобразующих устройств применяют электромашинные или статические преобразователи электроэнергии  выпрямители.  При питании от источника постоянного тока, что характерно для автономных электроэнергетических систем и электроподвижного состава, двигатели которого питаются от сети постоянного тока, преобразующие устройства выполняют в виде релейно-контакторных систем или статических преобразователей. В 70-е гг. 20в. всё чаще и в регулируемых электроприводах стали применять трёхфазные асинхронные и синхронные двигатели, регулирование режимов работы которых осуществляют с помощью статических, в основном полупроводниковых, преобразователей частоты. Электропривод со статическими преобразователями энергии, выполненными на базе ртутных или полупроводниковых вентилей, называются вентильными электроприводом. Применение в электроприводе вентильных преобразо-вательных устройств позволяет решать наиболее экономичным образом задачу возврата энергии от электродвигателя источнику питания [1]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Истроия возникновения и развития «Красноярской ГРЭС-2»

     ОАО «Красноярская ГРЭС-2» является крупнейшей электростанцией восточного региона России федерального уровня подчинения. Строительство электростанции началось в 1958 году. 10 июля 1961 года состоялся пуск первого энергоблока мощностью 150 МВт. В 1964 году завершилось строительство первой очереди станции суммарной мощностью 660 МВт.

     На первой очереди установлено оборудование:

     Котлоагрегаты 8 х ПК-38 ЗиО

     Турбогенераторы  4 х К-150-130 ХТГЗ

     Генераторы 4 х ТВ2-150-2

     С 1990 года энергоблок № 3 150 МВт выведен на техперевооружение, в 1970 году закончено строительство второй очереди станции суммарной мощностью 480 МВт. На второй очереди   установлено оборудование:

     Котлоагрегаты  6 х ПК- 38-6 ЗиО

     Турбогенераторы 3хК-160-130 ХТГЗ

     Генераторы 2хТВВ-165-2УЗ

     В 1983 году введена третья очередь   мощностью 270 МВт с оборудованием:

     Котлоагрегаты 4хБКЗ-420-140

     Турбогенераторы 2хПТ-135/165-130/15

     Генераторы 2хТВВ-160-2ЕУЗ

     Суммарная электрическая мощность всей станции на 01.01.2007 г. составляет 1250 МВт. В настоящее время установлено 9 энергоблоков: 6 конденсационных (с 3-мя турбинами ХТГЗ - К-150 и тремя турбинами К-160) и 3 теплофикационных (1 турбина ЛМЗ ПТ-60-90/13 и 2 турбины УТМЗ ПТ-135/165-130/15), 12 энергетических котлов типа ПК-38, 2 котла типа ПК-14 и 4 котла типа БКЗ-420-140ПТ2.  

     С энергоблоками №1-4 установлены бойлерные производительностью по 30 Гкал/час и паропреобразовательные установки (ППУ) производительностью по 30 т/час вторичного пара 13 ата и Т=250°С. В 1994 году введена в эксплуатацию бойлерная установка БУ-3 производительностью 100 Гкал/час, в 1999 бойлерная установка БУ-1Б производительностью 80 Гкал/час. С энергоблоком № 5 смонтирована бойлерная установка производительностью 145 Гкал/час, с энергоблоками № 6-8 II очереди установлены бойлерные установки производительностью по 31 Гкал/час и ППУ по 30 т/час вторичного пара. Оборудование III очереди станции с энергоблоками №9,10 планировалось для обеспечения потребности завода «Сибволокно» в паре (450 т/час), горячей воде на нужды технологии (100 Гкал/час) и отопление (250 Гкал/час). На станции установлено два пиковых водогрейных мазутных котла ПТВМ-100 теплопроизводительностьюпо 100 Гкал/час. Основными потребителями мощности являются предприятия, расположенные в Красноярском крае и не допускающие перерыва в энергоснабжении: Канский промышленный узел, ИршаБородинский угольный разрез, Транссибирская железнодорожная магистраль, ФГУП ПО «Электрохимический завод», город Зеленогорск. Станция отпускает потребителям электрическую энергию, пар для производственных нужд и горячую воду нтехнологию, отопление и вентиляцию.  Главный корпус I очереди электростанции - четырехпролетный с шагом колонн 6 метров, II очереди - пятипролетный. Каркас главного корпуса выполнен стальным. Здание главного корпуса III очереди со сборным железобетонным каркасом выполнено отдельно стоящим. На котлоагрегатах 1, 2 и 3 очередей очистка уходящих газов от золы осуществляется в золоулавливающих установках инерционного типа: БЦУ-160-896, БЦУ-М6-14х13, ЦБ-16р-82х2у-4000, ЦБ-18р-100х2у-4000. Для удаления дымовых газов сооружены три железобетонные дымовые трубы высотой по 150 метров, одна высотой 120 метров и на третьей очереди – дымовая труба высотой 270 метров.

     Проектным топливом для Красноярской ГРЭС-2 служат бурые угли Ирша-Бородинского месторождения марки Б2Р, доставляемые на станцию по железнодорожным путям промпредприятия, а с 2005 года станция начала интенсивно сжигать бурые угли Канского месторождения, схожие по своим характеристикам с проектным топливом. Расход топлива по котлам 1, 2 и 3 очередей составляет 1147 т/час, годовой расход угля около 5 млн. тонн. 
 Склад топлива рассчитан на хранение 300 000 тонн угля. Расчетная производительность топливоподачи 1260 т/час. Мазутное хозяйство состоит из двух мазутонасосных, двух железобетонных подземных баков по 1000 тонн, трехметаллических баков суммарной емкостью 7000 тонн. Источником технического водоснабжения служит река Кан, приточность которой обеспечивает прямоточное водоснабжение ГРЭС-2. Для обеспечения водоснабжения ГРЭС-2 в маловодное зимнее время на реке сооружен гидроузел, состоящий из бетонного пятипролетного водослива, сифонных водосбросов и двух участков земляной плотины.

     На Красноярской ГРЭС-2 используется совместное гидравлическое шла-козолоудаление на золоотвал, расположенный в 2-х километрах от станции. Площадь золоотвала 155.7 га, проектная емкость - 12 млн. куб.м. На станции работает оборотная система гидрозолошлакоудаления.  Хозяйственно-питьевые нужды Красноярской ГРЭС-2 обеспечиваются водой от хозпитьевого водопровода промпредприятия.[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3 Общая структурная схема предприятия и система взаимодействия технологических и вспомогательных цехов и производств

     Принцип работы:

      

     Рисунок 1 – Схема КЭС на угле: 1 — градирня; 2 — циркуляционный насос; 3 — линия электропередачи; 4 — повышающий трансформатор; 5 — турбогенератор; 6 — цилиндр низкого давления паровой турбины; 7 — конденсатный насос; 8 — поверхностный конденсатор; 9 — цилиндр среднего давления паровой турбины; 10 — стопорный клапан; 11 — цилиндр высокого давления паровой турбины; 12 — деаэратор; 13 — регенеративный подогреватель; 14 — транспортёр топливоподачи; 15 — бункер угля; 16 — мельница угля; 17 — барабан котла; 18 — система шлакоудаления; 19 — пароперегреватель; 20 — дутьевой вентилятор; 21 — промежуточный пароперегреватель; 22 — воздухозаборник; 23 — экономайзер; 24 — регенеративный воздухоподогреватель; 25 — фильтр; 26 — дымосос; 27 — дымовая труба.

     В котёл с помощью питательного насоса подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идёт 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, передающейся питательной воде, которая нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения, примерно до 540°C с давлением 13-24 МПа и по одному или нескольким трубопроводам подаётся в паровую турбину. Паровая турбина, электрогенератор и возбудитель составляют в целом турбоагрегат. В паровой турбине пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного) и потенциальная энергия сжатого и нагретого до высокой температуры пара превращается в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит в движение 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, благодаря которому и происходит расширение пара в турбине. Он создаёт вакуум на выходе из турбины, поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору и расширяется, что обеспечивает превращение его потенциальной энергии в механическую работу. Благодаря этой особенности технологического процесса конденсационные электростанции и получили своё название.

     КЭС является сложным энергетическим комплексом, состоящим из зданий, сооружений, энергетического и иного оборудования, трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики.

     Основными системами КЭС являются:

     котельная установка;

     паротурбинная установка;

     топливное хозяйство;

     система золо- и шлакоудаления, очистки дымовых газов;

     электрическая часть;

     техническое водоснабжение (для отвода избыточного тепла);

     система химической очистки и подготовки воды.

     При проектировании и строительстве КЭС её системы размещаются в зданиях и сооружениях комплекса, в первую очередь в главном корпусе. При эксплуатации КЭС персонал, управляющий системами, как правило, объединяется в цеха (котлотурбинный, электрический, топливоподачи, химводоподготовки, тепловой автоматики и т. п.). Котельная установка располагается в котельном отделении главного корпуса. В южных районах России котельная установка может быть открытой, то есть не иметь стен и крыши. Установка состоит из паровых котлов (парогенераторов) и паропроводов. Пар от котлов передается турбинам по паропроводам «острого» пара. Паропроводы различных котлов, как правило, не соединяются поперечными связями. Такая схема называется «блочной». 

     Паротурбинная установка располагается в машинном зале и в деаэраторном (бункерно-деаэраторном) отделении главного корпуса.

     В неё входят:

     паровые турбины с электрическим генератором на одном валу;

     конденсатор, в котором пар, прошедший турбину, конденсируется с образованием воды (конденсата);

     конденсатные и питательные насосы, обеспечивающие возврат конденсата (питательной воды) к паровым котлам;

     рекуперативные подогреватели низкого и высокого давления (ПНД и ПВД) — теплообменники, в которых питательная вода подогревается отборами пара от турбины;

     деаэратор (служащий также ПНД), в котором вода очищается от газообразных примесей;

     трубопроводы и вспомогательные системы.

     Топливное хозяйство имеет различный состав в зависимости от основного топлива, на которое рассчитана КЭС. Для угольных КЭС в топливное хозяйство входят:

     размораживающее устройство (т. н. «тепляк», или «сарай») для оттаивания угля в открытых полувагонах;

     разгрузочное устройство (как правило, вагоноопрокидыватель);

     угольный склад, обслуживаемый краном-грейфером или специальной перегрузочной машиной;

     дробильная установка для предварительного измельчения угля;

     конвейеры для перемещения угля;

     системы аспирации, блокировки и другие вспомогательные системы;

     система пылеприготовления, включая шаровые, валковые, или молотковые углеразмольные мельницы.

     Система пылеприготовления, а также бункера угля располагаются в бун-кернодеаэраторном отделении главного корпуса, остальные устройства топлив-ной подачи — вне главного корпуса. Изредка устраивается центральный пылезавод. Угольный склад рассчитывается на 7-30 дней непрерывной работы КЭС. Часть устройств топливоподачи резервируется. Топливное хозяйство КЭС на природном газе наиболее просто: в него входит газораспределительный пункт и газопроводы. Однако на таких электростанциях в качестве резервного или сезонного источника используется мазут, поэтому устраивается и мазутное хозяйство. Мазутное хозяйство сооружается и на угольных электростанциях, где мазут применяется для растопки котлов. В мазутное хозяйство входят: