Роль электрификации в развитии России

      Энергетическая  промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса – топливной промышленностью.

      Российская  энергетика – это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Их общая  электрическая установленная мощность в 2003 году составляла 215 млн кВт, в том числе 22,7 млн кВт (около 11%) – АЭС; 44,3 млн кВт (20%) – ГЭС;148 млн кВт (около 69%) – ТЭС, из которых 8,9 млн кВт – дизельные. Работающие на собственную нагрузку.

      В энергосистемах Российской Федерации  эксплуатируется более 600 тыс.км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн км напряжением 0,4…20 кВ, свыше 17 тыс. подстанций напряжением 35 кВ с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн кВ∙А и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6…35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВ∙А.

      Сети  Российского акционерного общества энергетики и электрификации «Единая  энергетическая система России»  включает 39 тыс. км линий электропередачи  напряжением 330 кВ и выше и 119 подстанций 330 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью 125 млн кВ∙А.

      На  ТЭС России находится в эксплуатации 250 энергоблоков общей установленной  мощностью 71,3 млн кВт или 52% от установленной  мощности всех ТЭЦ, работающих на органическом топливе.

      На 9 атомных электростанциях России в промышленной эксплуатации находятся 30 энергоблоков общей установленной мощностью 22268 МВт.

      Россия  сохраняет за собой лидерство  в области комбинированного производства электрической и тепловой энергии.

      С большими расходами топливных ресурсов связаны промышленные технологические  процессы и, в первую очередь, выплавка металлов.

      В связи с решением задач удвоения ВВП с 2015 году прогнозируемый рост промышленного производства потребует увеличения внутреннего рынка энергоресурсов: электроэнергии до 1265 млрд кВт∙ч; тепловой энергии до 1810 млн Гкал.

      По  данным ученых потенциал энергосбережения составляет 30…35% современного энергопотребления в стране или 350…400 млн т у.т. Использование большей части этого потенциала дешевле в несколько раз по сравнению с затратами, необходимыми на добычу и производство конечных энергоносителей.

      Энергетика  России, опираясь на богатые природные ресурсы, созданный за предыдущие десятилетия мощный производственный, технологический и кадровый потенциал, обеспечивает необходимые потребности общества в энергетических продуктах и услугах.

      За  последние годы ТЭК России обеспечил не только физическую и экономическую выживаемость страны, но и заложил необходимую базу для ее устойчивого социально-экономического развития. В ТЭК России производится около трети всей промышленной продукции, формируется почти 40% доходной части бюджета за счет ТЭК обеспечивается почти половина всех валютных поступлений в страну. 

1.2  Система планово-предупредительного  ремонта и технического  обслуживания 

      Система планово-предупредительного ремонта – совокупность мероприятий по обслуживанию эксплуатируемого оборудования промышленных предприятий.

      Ремонт  Эл. оборудования промышленных предприятий  бывает 3-х видов:

- текущий;

- средний;

- капитальный.

      При текущем ремонте производится детальный осмотр оборудования, устраняются дефекты, связанные с заменой отдельных деталей. Текущий и средний ремонт охватывает такие работы, которые не требуют полной разборки оборудования.

      При среднем ремонте оборудование тщательно осматривают и чистят, заменяют изношенные детали, осуществляют мероприятия, связанные с регулировкой частей машин, аппаратов и других элементов эл. оборудования.

      При капитальном ремонте производят полную разборку оборудования, заменяют изношенные части, модернизируют отдельные элементы. Отремонтированное оборудование проверяют и испытывают согласно правилам ПТЭ. Капитальный ремонт является обязательным после того, как данное оборудование отработало срок, указанный в паспорте завода-изготовителя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Общая часть 

2.1.Краткая  техническая характеристика  проектируемого объекта 

      На  большинстве цементных заводов установлены вращающиеся печи мокрого способа производства длинной 80 – 185 м. В качестве теплообменников в зоне испарения этих печей применяют цепные завесы. Так как в печи подается сырьевая смесь влажностью 36-45% и более, расход тепла на обжиг на 60-80% выше, чем у печей сухого способа, питаемых смесью влажностью около 1% и оснащенных специальными, более эффективными теплообменными устройствами.

      На  барабане закреплены восемь бандажей, которыми печь опирается на восемь парных роликоопор с наклоном по отношению к горизонту 3,5⁰. Роликоопоры включают два ролика, опирающиеся своими осями на подшипники скольжения или качения. Внутри барабан облицован огнеупорным кирпичом и жароупорным бетоном.

      Печь  вращается приводным механизмом, расположенным у четвертой опоры, считая от верхнего (холодного) конца. В комплект печного агрегата входят:

- холодильник;

- механизмы для  подачи и сжигания топлива;

- тягодутьевые  устройства;

- система пылеочистки  отходящих печных газов. 

  
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Требования к электроприводу и автоматике 

      Особенностью  привода печи является необходимость  продолжения при пуске больших  инерционных масс, а так же необходимость  регулирования скорости вращения печи в зависимости от свойств обжигаемого  материала. Следует учитывать так же необходимость размещения электропривода в среде с повышенной температурой. В соответствии с указанными требованиями для основного привода вращающейся печи применяют асинхронные двигатели с фазным ротором.

      Пуск  асинхронного двигателя с фазным ротором осуществляется с помощью дополнительного сопротивления, включаемого в цепь ротора через контактные кольца. Включение дополнительного сопротивления уменьшает пусковой ток и увеличивает начальный пусковой момент вращения. 

2.3. Выбор рода тока  и питающего напряжения. 

      Приемники электроэнергии современных промышленных предприятий могут быть подразделены на группы, различающиеся по мощности, режиму работы, напряжению, роду тока.

     Большая часть электроприемников – электродвигатели производственных механизмов, освещение, электрические печи, электросварочные аппараты и установки – являются, как правило, потребителями трехфазного переменного тока промышленной частоты (50 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагрева требуют переменный ток повышенной частоты. Технические требования ряда производственных и вспомогательных механизмов в отношении плавного и широкого регулирования скорости вызывают необходимость применения для электропривода электродвигателей постоянного тока.

     Для преобразования постоянного тока служат преобразовательные агрегаты с двигателем-генератором, ртутными и полупроводниковыми выпрямителями. Все преобразователи в системе электроснабжения предприятия являются потребителями переменного тока.

     Номинальные напряжения электрических сетей в установках до 1000 В должны соответствовать при трехфазном переменном токе 220, 380 и 660 В, а при постоянном – 110,220 и 440 В. Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют установки напряжением 380/220 В с глухо заземленной нейтралью. Выбор этого напряжения обеспечивает возможность использования общих трансформаторов для питания силовой и осветительной нагрузок. Наибольшая мощность трехфазных электроприемников, питаемых от системы напряжением 380/220 В, не должна превышать величины, допускающей применение контакторов на ток 600 В.

     Напряжение 660 В по сравнению с 380 В дает некоторую  экономию в расходе цветных металлов, но увеличивает стоимость защитной и пускорегулирующей аппаратуры на 10 – 15% и возникает необходимость установки отдельных трансформаторов для силовой и осветительной нагрузки. На предприятии большой мощности часто приходится применять две ступени напряжения: первая ступень (35 кВ и выше) – для питания предприятия и вторая ступень (6 – 10 кВ) – для распределения энергии в пределах предприятия. Напряжением 6 кВ может быть предопределено установкой электродвигателей на это напряжение совместно с технологическим оборудованием. При наличии на предприятии значительного количества электроприемников на напряжение 6 кВ это же напряжение применяют для распределительной сети. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Расчетная часть

3.1 Расчет и выбор  электродвигателей главного и вспомогательного приводов печи

Определяем мощность двигателя главного привода мельницы:

Р_гл = 0,736∙(0,288∙ ∙L∙n + 6,4∙f∙r_ц∙Q∙n)

где  (0,288∙ ∙L∙n) – мощность, потребляемая для подъема материала находящегося в печи;

(6,4∙f∙r_ц∙Q∙n) – мощность необходимая для преодоления трения подшипников, роликов и бандажей;

= 0,9 – КПД, учитывающий расход  мощности на трение в приводном  механизме и в уплотнениях  горячего и холодного концов  печи;

1,25 – коэффициент,  учитывающий повышенный расход  мощности в период пуска печи;

R_св – внутренний радиус печи.

 R_св = , м, R_св = .

L = 170 м – длина мельницы;

n = 1,4  об/мин - частота вращения от главного привода;

f = 0,02 – 0,04 – коэффициент трения скольжения цапф роликов по вкладышам, принимаем f = 0,02;

r_ц = 0,25 – радиус цапф роликов;

Q = 1947 т – общий вес вращающейся печи.

Р_гл = •0,736•(0,288•1,8³•170•1,4 + 6,4•0,02•0,25•1947•1,44) = 497,7 кВт.

По каталогу выбираем двигатель для главного привода печи серии АК4, напряжением 6 кВ.

Мощность Р_н = 500 кВт          Скольжение s = 2%

Синхронная частота  вращения n_о = 1500 об/мин    М_mах/М_ном = 2

Ток статора  I_с = 58 А                                                  Ток ротора I_Р = 530 А

КПД двигателя  _дв = 94%                                        Напряжение ротора U_р = 590 В.

Коэффициент мощности cos = 0,87

Определяем мощность двигателя вспомогательного привода  печи:

Р_вс = 0,736∙(0,288∙ ∙L∙n + 6,4∙f∙r_ц∙Q∙n),

Р_вс = •0,736•(0,288•1,8³•170•0,0116 + 6,4•0,02•0,25•1947•0,0116) = 4,1 кВт.

По каталогу выбираем двигатель серии 4А112М4У3

Мощность Р_н = 5,5 кВт          Скольжение s = 5%

Синхронная частота  вращения n_о = 1500 об/мин    М_mах/М_ном = 2,2

         М_п/М_ном = 1,6

КПД двигателя  _дв = 85,5%                                       М_min/М_ном = 1,6

Коэффициент мощности cos = 0,86                          I_п/I_ном = 7

Эксплуатация  и ремонт электродвигателя главного привода 

     Осмотры электродвигателей, находящихся в  эксплуатации, систем их управления и  защиты проводятся по графику утвержденному главным энергетиком предприятия. Осмотр и проверку целостности заземления проводят ежедневно.

      При осмотре электродвигателей напряжением до 10 кВ (синхронные и асинхронные) контролируют температуру подшипников, обмоток, корпусов, нагрузку, вибрацию. Проверяют чистоту электрической машины, чистоту помещения, охлаждающую среду, работу подшипников и щеточного аппарата, исправность ограждений.

      Измерение температуры подшипников проводят методом термометра. Предельно-допустимая температура подшипников не должна превышать следующих значений: для подшипников скольжения 80 градусов;

- для подшипников  качения 100 градусов.

      В процессе эксплуатации, у отдельных  электрических машин возникают  неисправности. Если при техническом  обслуживании обнаруженную неисправность  удалить нельзя из-за сложности, то определяют, какому виду ремонта подлежит электрическая машина (капитальному или текущему). При осмотре у электродвигателей, расположенных на движущихся частях рабочей машины, омметром проверяют, нет ли обрыва заземляющей жилы кабеля.