Общие понятия энергетики и энергии. Закон сохранения энергии

Часть энергетического комплекса, снабжающая народное хозяйство преобразованными энергоносителями, включает электро- и теплоэнергетику. Их общественная миссия как базовых инфраструктурных отраслей (наряду с топливными) состоит в обеспечении энергетическое безопасности страны - важнейшего элемента национальной безопасности. Ведь энергия - один из главных факторов производства и формирования современного общества в целом.

Энергетика – область хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы; выработку, преобразование и использование различных видов энергии.

Теплоэнергетика – отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием тепловой энергии в другие виды энергии (механическую, электрическую).

Электроэнергетика является ведущим звеном энергетики страны. Рассматриваемая как производственно-технологический комплекс, она включает установки для генерирования электроэнергии, совместного (комбинированного) производства электрической и тепловой энергии, а также передачи электроэнергии к абонентским установкам потребителей

Электроэнергия - самый прогрессивный и уникальный энергоноситель. Ее свойства таковы, что она способна трансформироваться практически в любой вид конечной энергии, в то время как топливо, непосредственно используемое в потребительских установках, пар и горячая вода - только в механическую энергию и тепло разного потенциала.

Электрическая станция – промышленное предприятие, вырабатывающее электроэнергию и обеспечивающее ее передачу потребителям по электрической сети.

Теплоснабжение – обеспечение потребителей тепловой энергией.

Теплопотребляющая установка – комплекс устройств, использующих тепловую энергию для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха и технологических нужд.

Источник теплоты (тепловой энергии) – энергоустановка, производящая тепло (тепловую энергию)

Общественные функции и структура энергетики.

Электроэнергетика призвана выполнять следующие важные общественные функции:

Надежное и бесперебойное электроснабжение потребителей в соответствии с действующими государственными стандартами параметров качества электроэнергии.

Обеспечение дальнейшей электрификации народного хозяйства как процесса расширения использования электроэнергии для получения разных форм конечной энергии (механической, тепловой, химической и др.) и замены электричеством других энергоносителей.

Развитие теплофикации городов: процесса высокоэффективного централизованного теплоснабжения на основе комбинированной выработки электрической и тепловой энергии.

Вовлечение в топливно-энергетический баланс страны (через производство электрической энергии) возобновляемых источников энергии, низкокачественного твердого топлива, ядерной энергии. В этом случае в электроэнергетике сокращается использование дефицитных и высококачественных видов топлива, прежде всего природного газа, который находит более эффективное применение в других отраслях народного хозяйства.

Электроэнергия производится на электростанциях разных типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС), атомных (АЭС), а также на установках, использующих так называемые нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). Основным типом электростанций являются тепловые, на которых используется органическое топливо уголь, газ, мазут. Среди НВИЭ наибольшее распространение в мире получили солнечные, ветровые, геотермальные электростанции, установки, работающие на биомассе и твердых бытовых отходах.

Тепловые электростанции оборудуются паротурбинными энергоблоками различных мощностей и параметров пара, а также газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми (ПГУ) установками. Последние могут работать и на твердом топливе (например, с внутри цикловой газификацией).

Основу производственного потенциала электроэнергетики России составляют электростанции общего пользования; на них приходится более 90% генерирующих мощностей. Остальная часть - ведомственные электростанции и децентрализованные энергетические источники.

В структуре мощностей электростанций общего пользования лидируют паротурбинные ТЭС (рис. 1).

Рис 1. Структура генерирующих мощностей электроэнергетики

Тепловые электростанции включают конденсационные (КЭС), генерирующие только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированная выработка электроэнергии и тепла. В топливном балансе ТЭС определяющую роль играет природный газ. Его доля составляет около 65% и превышает долю угля более чем в 2 раза. Участие нефтетоплива незначительное (менее 5%).

Первое определение : «Энергетика – топливно-энергетический комплекс страны; охватывает получение, передачу, преобразование и использование различных видов энергии и энергетических ресурсов».

Второе определение : «Энергетика – область хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу, сохранение (в том числе экономию) и использование различных видов энергии. Энергетика — одна из форм природопользования. В перспективе технически возможный объем получаемой энергии практически не ограничен. Однако энергетика имеет существенные ограничения по термодинамическим (тепловым) лимитам биосферы. Размеры этих ограничений, видимо, близки к количеству энергии, усваиваемому живыми организмами биосферы в совокупности с другими энергетическими процессами, идущими на поверхности Земли (удвоение этих количеств энергии, вероятно, катастрофично или, во всяком случае, кризисно отразится на биосфере). Указанный …
лимит близок 140 ¸ 150·10 12 Вт (фотосинтетические процессы — 104·10 12 Вт , геотермальная энергия — 32·10 12 Вт ), но следует учитывать охлаждающее антропогенное воздействие, оцениваемое в 150·10 12 Вт , из которого необходимо вычитать отепляющее воздействие этой же деятельности, приближающееся к 100 ¸ 150·10 12 Вт ».

Еще одно понятие : «Электроэнергетика – отрасль электротехники, занимающаяся проблемами получения больших количеств электрической энергии, передачи этой энергии на расстояние и распределения ее между потребителями. Развитие электроэнергетики идет по пути строительства крупных электрических станций (тепловых, гидравлических, атомных), объединяемых между собой линиями электропередачи высокого напряжения в энергетические системы, улучшения технико-экономических показателей оборудования для производства, преобразования и передачи энергии».

Энергетика по сути зародившись в XX столетии стала жизнеобеспечивающей отраслью деятельности человека. Развитие энергопроизводства тесно связано с потреблением, образуя единую систему «производитель-потребитель». Энергопроизводство не может работать на склад. Оно наращивается вместе с потребностью в ней, а недостаток энергии может тормозить дальнейшее развитие цивилизации. По состоянию на начало XXI века энергетика удовлетворяет только около 80 % общего мирового потребления электроэнергии. Дефицит ее в отдельных регионах сдерживает дальнейшее развитие общества, прогресс отдельных национальностей и стран. Нехватка энергоресурсов в регионах мира влияет не только на материальное благосостояние общества, но и на политический климат, создавая различные варианты так называемого системного кризиса, провоцирующего вооруженные конфликты за обладание и контроль над природными запасами энергоисточников (природный газ, нефть и др.).

Научно-технический прогресс невозможен без существования и развития энергетики и электрификации. Для повышения производительности труда огромное значение имеет механизация и автоматизация производственных процессов, т.е. замена человеческого труда машинным. Однако подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов различных механизмов.

Понятие «энергетика» тесно связано с ключевым словом «энергия» : «Энергия – общая мера различных форм движения материи, рассматриваемых в физике. Для количественной характеристики качественно различных форм движения и соответствующих им взаимодействий вводят различные виды энергии: механическую, внутреннюю, гравитационную, электромагнитную, ядерную и т.д. В замкнутой системе выполняется закон сохранения энергии. В теории относительности установлена универсальная связь между полной энергией тела и его массой: , где с – скорость света в вакууме».

Наиболее часто человек пользуется двумя видами энергии — электрической и тепловой. Эти виды энергии человечеству необходимы, причем потребности в них возрастают с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газов и ядерного) конечны. Поэтому на сегодняшний день важно найти выгодные источники энергии, не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкции, эксплуатации, надежности материалов, необходимых для существования и долговечности электростанций.

Учитывая все вышесказанное схематически производство и потребление тепло- и электроэнергии можно представить следующим образом (рис.1.1). Существует некоторый источник генерации потенциальной энергии 1 (например, котел на ТЭС, реактор на АЭС, плотина на ГЭС). Генерация потенциальной энергии происходит за счет химических реакций при сжигании топлива; ядерных реакций расщепления атомов урана или естественного кругооборота воды в природе. Потенциальная энергия преобразовывается в механическую энергию вращения ротора паровой или гидравлической турбины 2. В свою очередь, механическая энергия преобразуется в электрическую в электрогенераторе 3. Затем электрическая энергия трансформируется в удобную для передачи на дальние расстояния форму на подстанции 4. Все эти преобразования происходят в едином комплексе, называемом электрической станцией 5. По линиям электрических передач 6 (помните знаменитые «ЛЭП-500 не простая линия») энергия может передаваться на расстояния, измеряемые сотнями километров к месту потребления. Здесь также установлены подстанции 7 для преобразования электрической энергии в форму удобную для потребления и передачи ее потребителю 8. Например, для бытового потребителя необходимо иметь электрический ток на входе с параметрами 220 В и 50 Гц . Тепловая энергия, как правило, производится на тепловых электростанциях 5 и через бойлерные установки 9 по тепловым сетям 10 насосами 11 направляется к потребителю 8.

Именно такое производство тепло- и электроэнергии для человека оказалось наиболее удобным и универсальным при потреблении. Конечно, хотелось бы иметь более индивидуальный и более удобный источник энергии, но его, к сожалению, нет. А как было бы приятно иметь маленький источник энергии в кармане, чтобы он всегда был «при мне», и чтобы его можно было бы по необходимости включать и выключать для обогрева, освещения, приготовления пищи или для просмотра и прослушивания телевизора, приемника и т.д. При этом можно забыть о существовании громадных малоэффективных электростанций, о добыче топлива для них, о строительстве дамб, перекрывающих реки и затапливающих плодородные земли. Однако в настоящее время это всего лишь мечты.

Рис. 1.1. Схема производства и потребления тепло- и электроэнергий

1 – генератор потенциальной энергии; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – трансформаторы электроэнергии; 5 – электростанция; 6 – линии дальних передач; 7 – сетевые подстанции; 8 – потребитель; 9 – котельная – бойлерная тепловых сетей; 10 – тепловые сети; 11 – сетевой насос.

Проблема энергоснабжения прямо или косвенно затрагивает интересы всех жителей планеты, даже тех, кто о ней представления не имеет. Человек стал венцом творения природы лишь с того момента, когда он напрямую стал осваивать энергию; сначала механическую в виде палочного рычага. Однако на собственной мускулатуре далеко не уедешь, хотя Архимед и верил, что можно перевернуть весь мир, лишь бы был рычаг. Тепловая энергия, которая досталась человеку как подарок от Прометея (по легенде), оказалась более благодатной по своим возможностям. Но и она не смогла обеспечить постоянно возрастающие потребности человека. Только электроэнергия оказалась способной передаваться на большие расстояния в больших количествах и трансформироваться легко и быстро в любой другой вид энергии.

Здравомыслящие руководители государств и обществ с момента зарождения электроэнергетики (конца Х1Х — начала ХХ веков) поняли, что для обеспечения экономического роста электроэнергетика должна иметь опережающее развитие. Это позволило странам, вставшим на путь электрификации, совершить прорыв в экономической, научно-технической, социальной и культурной сферах. Однако со временем рост промышленно-энергетического производства вошел в противоречие с экологическими проблемами. Развитие социального и культурного самосознания способствовали возникновению ситуации, когда в обществе стало возникать некоторое противодействие промышленно-энергетическому развитию. Таким образом, возникла обратная связь, влияющая на экономику. Рост уровня потребления, ставший возможным благодаря развитию энергетики, шел на Западе практически параллельно с развитием понимания ценности человеческой жизни. В обществе формировалась идея: богатая жизнь в загрязненной природной среде абсурдна. Борьба за чистоту окружающей среды стала реальным фактором жизни многих стран. Появилось практическое следствие этого в сферах экономики, политики и международных отношений. Например, перенос энергоемких и грязных производств в другие экономически слабо развитые страны путем экспорта капитала.

В энергетике обсуждается вопрос – возможна ли в электроэнергетике рыночная конкуренция. Рыночная конкуренция возможна только между независимыми, работающими на одном направлении, системами. Система по определению это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе. В науке и технике это множество элементов (узлов, агрегатов, приборов и т.д.), понятий, образующих некоторую целостность и подчиненных определенному руководящему принципу. Что можно рассматривать как систему в энергетике? Электроэнергия не может производиться на склад или аккумулироваться. Если где-то включили электродвигатель (аппарат, лампочку…), то на электростанции должно быть увеличено производство электроэнергии ровно на столько же. Поэтому в энергетике производитель закономерно связан с потребителем и, таким образом, системой здесь необходимо рассматривать единство «производитель – потребитель электроэнергии». Как можно организовать конкуренцию в такой системной связи? Это будет либо сговор, либо обман. Конкуренцию можно организовывать только между отдельными системами, обеспечивающими жизнедеятельность какой-то третьей системы. Например, энергомашиностроительные заводы могут конкурировать между собой при создании котлов, турбин и другого оборудования; станкостроительные заводы и др. В единой системе энергетика является основной образующей любого производства. Индивидуальный потребитель (человек) также становится зависимым от производителя энергии. Поэтому отдать энергетику в частные руки это, значит, потерять контроль над страной. Энергетика должна быть под государственным контролем, как это и делается во многих странах. В России со стороны государства в настоящее время контроль над энергетикой несколько ослаблен. Большинство электростанций уже давно выработали свой моторесурс. В связи с этим наша энергетика нуждается в новых идеях (новых планах ГОЭЛРО), в новых разработках, способствующих дальнейшему ее взлету, что даст надежду людям в освоении новых высоких творческих и промышленных успехов.

Введение

ГОСТ 19431-84 (далее – стандарт) устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области энергетики и электрификации, относящиеся к производству, передаче, распределению и потреблению электрической энергии и тепла.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены «Ндп».

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты для ряда стандартизованных терминов на английском (Е), немецком (D) и французском (F) языках.

Общие понятия

Энергетика Область народного хозяйства, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление различных видов энергии. Электроэнергетика Раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на основе рационального расширения производства и использования электрической энергии. Теплоэнергетика Раздел энергетики, связанный с получением, использованием и преобразованием тепла в различные виды энергии. Гидроэнергетика Раздел энергетики, связанный с использованием механической энергии водных ресурсов для получения электрической энергии. Ядерная энергетика Раздел энергетики, связанный с использованием ядерной энергии для производства тепла и электрической энергии. Энергоснабжение (электроснабжение) Обеспечение потребителей энергией (электрической энергией). Теплоснабжение D . Fernwärmeversorgung Обеспечение потребителей теплом. Централизованное электроснабжение Электроснабжение потребителей от энергетической системы. Децентрализованное электроснабжение Электроснабжение потребителя от источника, не имеющего связи с энергетической системой. Централизованное теплоснабжение D . Zentrale Wärmeversorgung Теплоснабжение потребителей от источников тепла через общую тепловую сеть. Децентрализованное теплоснабжение D . Dezentrale Wärmeversorgung Теплоснабжение потребителей от источников тепла, не имеющих связи с общей тепловой сетью. Электрификация Введение электрической энергии в народном хозяйстве и быту. Теплофикация Централизованное теплоснабжение при производстве электрической энергии и тепла в едином технологическом цикле. Энергетическая система Совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом. Электроэнергетическая система Находящееся в данный момент в работе электрооборудование энергосистемы и приемников электрической энергии, объединенное общим режимом и рассматриваемое как единое целое в отношении протекающих в нем физических процессов. Структура электропотребления Долевое распределение суммарного электропотребления по типам потребителей. Структура установленной мощности электростанций Долевое распределение суммарной установленной мощности электростанций по их типам или по типам агрегатов.

Примечание - Распределение может производиться по стране, району и т.д.

Энергетический баланс Количественная характеристика производства, потребления и потерь энергии или мощности за установленный интервал времени для определенной отрасли хозяйства, зоны энергоснабжения, предприятия, установки. Качество электрической энергии D . Versorgungsqualität; Е . Quality of supply; F . Quality du service Степень соответствия характеристик электрической энергии в данной точке электрической системы совокупности нормированных значений показателей качества электрической энергии. Преобразование электрической энергии Е . Conversion of electricity; F . Conversion d’énergie électrique Изменение рода тока, напряжения, частоты или числа фаз. Потребитель электрической энергии (тепла) D . Verbraucher von Electroenergie; Е . Consumer; F . Usager Предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии (тепла) присоединены к электрической (тепловой) сети и используют электрическую энергию (тепло). Потребитель-регулятор нагрузки Е . Controllable load; F . Charge modulable Потребитель электрической энергии или тепла, режим работы которого предусматривает возможность ограничения электропотребления или теплопотребления в часы максимума для выравнивания графика нагрузки энергетической системы или электростанции и увеличения нагрузки в часы минимума. Абонент энергоснабжающей организации D . Abnehmer; Е . Consumer; F . Abonné Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям энергоснабжающей организации.

Основные виды энергоустановок

Энергоустановка Комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства или преобразования, передачи, накопления, распределения или потребления энергии. Электроустановка Энергоустановка, предназначенная для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии. Система энергоснабжения Совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих энергоснабжение района, города, предприятия. Система электроснабжения Совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих электроснабжение района, города, предприятия. Система теплоснабжения Совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих теплоснабжение района, города, предприятия. Электростанция D . Kraftwerk; Е . Power station; F . Centrale électrique Энергоустановка или группа энергоустановок для производства электрической энергии или электрической энергии и тепла. Тепловая электростанция (ТЭС) D . Wärmekraftwerk; Е . Conventional thermal power station; F . Cenlrale thermique classique Электростанция, преобразующая химическую энергию топлива в электрическую энергию или электрическую энергию и тепло. Атомная электростанция (АЭС) D . Kernkraflwerk; Е . Nuclear thermal station; F . Centrale thermique nucléaire Электростанция, преобразующая энергию деления ядер атомов в электрическую энергию или в электрическую энергию и тепло. Термоядерная электростанция Электростанция, преобразующая энергию синтеза ядер атомов в электрическую энергию или в электрическую энергию и тепло. Гидроэлектростанция (ГЭС) D . Wasserkraftwerk; Е . Hydroelectric power plant; F . Centrale hydro-électrique Электростанция, преобразующая механическую энергию воды в электрическую энергию. Блок-станция Электростанция, работающая в энергетической системе и оперативно управляемая ее диспетчерской службой, но не входящая в число предприятий системы по ведомственной принадлежности. Линия электропередачи (ЛЭП) D . Elektroenergieübertragungsleitung Электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции, и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние. Воздушная линия электропередачи (ВЛ) Е . Overhead line; F . Ligne aérienne Линия электропередачи, провода которой поддерживаются над землей с помощью опор, изоляторов. Кабельная линия электропередачи (КЛ) Линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на кабельные конструкции. Электрическая подстанция (ПС) Е . Substation (of a power system); F . Poste (d’unréseau electrique) Электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии. Электрическая сеть D . Elektrisches Netz; Е . Electrical network; F . Réseaud’energle électrique Совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещенных на территории района, населенного пункта, потребителя электрической энергии. Тепловая сеть D . Fernwärmenetz Совокупность устройств, предназначенных для передачи и распределения тепла к потребителям. Приемник электрической энергии D . Elektrocnergieanwendungsanlage Устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. Энерготехнологическая установка Энергоустановка для комплексного использования топлива.

Примечание - При комплексном использовании топлива производятся: электрическая энергия, химические продукты, а также металлургическое, бытовое и искусственное жидкое топливо.

Основные режимы и параметры работы энергоустановок

Режим работы энергоустановки Характеристика энергетического процесса, протекающего в энергоустановке и определяемого значениями изменяющихся во времени основных параметров этого процесса. Нагрузка энергоустановки потребителя Значение мощности или количества тепла, потребляемых энергоустановкой в установленный момент времени. Мощность электроустановки Суммарная активная мощность, отдаваемая в данный момент времени генерирующей электроустановкой приемникам электрической энергии, включая потери в электрических сетях. Мощность группы электроустановок Суммарная активная мощность, отдаваемая в данный момент времени генерирующей группой электроустановок приемникам электрической энергии, включая потери в электрических сетях. График нагрузки энергоустановки потребителя D . Belastungsfahrplan; F . Courbe de charge Кривая изменений во времени нагрузки энергоустановки потребителя. График продолжительности нагрузки (мощности) энергоустановки потребителя Е . Load duration curve; F . Diagramme des charges classées Кривая, показывающая суммарную длительность данного и большего значения нагрузки (мощности) энергоустановки в течение установленного интервала времени.

Примечание - За установленный интервал времени принимают год.

Максимум нагрузки энергоустановки (группы электроустановок) Ндп. Пик нагрузки Наибольшее значение нагрузки энергоустановки потребителя (группы энергоустановок) за установленный интервал времени.

Примечание - За установленный интервал времени принимают сутки, неделю, месяц, год.

Базисный режим электростанции Режим работы электростанции с заданной, практически постоянной, мощностью в течение установленного интервала времени. Маневренный режим электростанции Режим работы электростанции с переменной мощностью в течение установленного интервала времени. Установленная мощность электроустановки Наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование. Ограничение мощности агрегата (электростанции) Ндп. Разрывы мощности Значение вынужденного недоиспользования установленной мощности генерирующего агрегата (электростанции).

Примечание - Снижение мощности из-за ремонтных работ в ограничение мощности не включают.

Располагаемая мощность агрегата (электростанции) Е . Available power station capacity; F . Puissance disponible d’une centrale Установленная мощность генерирующего агрегата (электростанции), за вычетом ограничений его мощности. Рабочая мощность электростанции Располагаемая мощность электростанции, за вычетом мощности оборудования, выведенного в ремонт. Резервная мощность электроустановки Е . Reserve power; F . Puissance de réserve Разность между рабочей мощностью генерирующей электроустановки и мощностью, генерируемой в установленный момент времени. Присоединенная мощность электроустановки Сумма номинальных мощностей трансформаторов и приемников электрической энергии потребителя, непосредственно подключенных к электрической сети. Коэффициент неравномерности графика нагрузки энергоустановки потребителя Отношение минимального значения ординаты графика нагрузки потребителя к максимальному за установленный интервал времени. Коэффициент заполнения графика нагрузки энергоустановки потребителя D . Belastungsfaktor Отношение среднеарифметического значения нагрузки энергоустановки потребителя к максимальному за установленный интервал времени. Коэффициент спроса Отношение совмещенного максимума нагрузки приемников энергии к их суммарной установленной мощности. Коэффициент одновременности D . Gleichzeitigkeitsfaktor Отношение совмещенного максимума нагрузки энергоустановок потребителей к сумме максимумов нагрузки этих же установок за тот же интервал времени. Показатель использования установленной мощности электростанции D . Benutzungsdauer der installierten Leistung; F . Durée d’utilisation de la puissance maximale possible d’un groupe Отношение произведенной электростанцией электрической энергии за установленный интервал времени к установленной мощности электростанции.

Примечание - Показатель использования обычно выражают в часах за год.

Коэффициент использования установленной мощности электроустановки Отношение среднеарифметической мощности к установленной мощности электроустановки за установленный интервал времени. Коэффициент сменности по энергопотреблению Отношение годового количества электроэнергии, потребляемой предприятием, к условному годовому потреблению.

Примечание - Под условным годовым потреблением понижают потребление при работе всех смен и режиме наиболее загруженной смены.

Уровень напряжения в пунктах электрической сети D . Spannungsniveau Значение напряжения в пунктах электрической сети, усредненное по времени или по некоторому числу узлов сети. Замыкающие затраты на топливо (электрическую энергию) Удельные народнохозяйственные затраты на увеличение потребности в различных видах топлива (электрической энергии) в данном районе в установленный интервал времени. Тариф на электрическую энергию (тепло) Е . Tariff; F . Tarif Система ставок, но которым взимают плату за потребленную электрическую энергию (тепло).

Литература

1. ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения
2. ГОСТ 21027-75 Системы энергетические. Термины и определения
3. ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения
4. ГОСТ Р 54130-2010 Качество электрической энергии. Термины и определения

При проектировании дуговой сталеплавильной печи выбор мощности печного трансформатора производится на основании энергетического баланса печи в период расплавления и по результатом этого баланса определяется кроме необходимой мощности печного трансформатора и длительность расплавления и удельный расход электроэнергии в период расплавления, т.е. важнейшие параметры печи, определяющие ее производительность и технико-экономическую эффективность.

Определение полезной энергии для нагрева и расплавления металла и шлака.

К концу периода плавления за счет угара и физических потерь с удаленным из печи шлаком происходит потеря некоторой части загруженного в печь металла. По уточненным данным эти потери Кп составляют до 3 % массы лома.

1. Для получения заданного количества жидкого металла в печь необходимо загрузить увеличенное количество скрапа, исходя из соотношения:

где Gзагр - масса загружаемого в печь скрапа;

Gж - масса жидкого металла в конце периода плавления;

Kп - потери металла по отношению к массе загружаемого в печь скрапа,%;

2. Энергия, необходимая для нагрева и расплавления скрапа:

W1 = Gзагр · С1 · (tпл - t0) + 0,278· лж= 87,63 · 179 · (1600-50) + 750 · 0,278= 24313152 Вт · ч

где С1 - средняя удельная теплоемкость материала в интервале от начальной

температуры до температуры плавления, Вт · ч/(кг · 0С)

tпл - температура плавления, ос;

tпер - заданная температура перегрева, 0С;

лж - скрытая теплота плавления жидкого металла, кДж/кг;

3. Энергия, необходимая для перегрева расплавленного металла (Вт · ч):

W2 = Gж · С2 · tпер =87,63· 181 · 50 = 793051,5 Вт · ч

где С2 - средняя удельная теплоемкость жидкого материала в интервале от температуры плавления до заданной температуры перегрева, Вт · ч / (кг ·0С).

4. Энергия, необходимая для нагрева и расплавления шлакообразующих материалов, а также для перегрева расплавленного шлака, равна (Вт · ч):

W3 = Gш · (Сш · (tпер - tпл) + лш·0,278)= 5,26 · (34 · (1600-50) + 752·0,278) = 278301,66 Вт · ч.

где Gш - масса шлака (кг) принимается по отношению к массе загружаемого в печь скрапа и зависит от условий проводимой технологии.

Gш =87,63 · 0,06=5,26т.

5. Суммарная энергия периода расплавления:

Wпол = W1 + W2 + W3 = 24313152+793051,5+278301,66 =25384505,2 Вт · ч

Определение тепловых потерь через футеровку:

При работе ДСП огнеупорная кладка стен и свода с каждой плавкой изнашивается и утончается. Принимая, что к концу компании кладка может износиться на 50 % первоначальной ее толщины, вводить в расчет 0,75 толщины огнеупорной кладки. К футеровке подины эта рекомендация не относится.

1. Определим удельный тепловой поток нижнего участка стены при толщине равной:

0,75· 0,46=0,345м.

2. Коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича:

Температуру внутренней поверхности огнеупорной кладки принимаем равной єС, температуру окружающего воздуха єС. Температурой внешней поверхности кладки задаемся в первом приближении (для определения tср) єС.

3. При этих условиях определяем коэффициент теплопроводности:

где = 31,35 Вт/(м2К) - коэффициент теплоотдачи с поверхности кожуха.

• 4. Толщина верхнего участка стены:
• 5. Задаемся температурой кожуха єС и определяем коэффициент теплопроводности:
• 6. Расчетная внешняя поверхность каждого участка стен равна:

7. Суммарные тепловые потери через стены печи:

Для определения удельных потерь принимаем температуру внутренней поверхности футеровки подины t1=1600єС и задаемся в первом приближении температурой внешней футеровки, а также температурой на границе огнеупорного и теплоизоляционного слоев футеровки

• 8. Тепловые потери через футеровку падины:
• 9. Суммарные тепловые потери:
• 10. Тепловые потери через футеровку свода:

t1=tпл=1600"C; t2=20"C

11. Суммарные тепловые потери через футеровку:

Qф=Qст+Qсв+ Qпад=189082+227957,23+961652,7=1378691,93Вт=1378,69кВт

12. Тепловые потери излучением Qизл(кВт) через рабочее окно печи определяется по уравнению:

Qизл = qизл · ц · Fизл

где qизл - удельные тепловые потери излучением с поверхности, имеющей температуру tизл, в окружающую среду с температурой 200

qизл = 572 Вт/м2

ц - коэффициент дифрагмирования оконного проема

Fизл - тепловоспринимающая поверхность дверцы рабочего окна, м2.

Fизл= b· h=1.374 ·1.031=1.417м2

Qизл = 572 · 1,417 · 1 = 810,524Вт=0,811 кВт.

13. Тепловые потери межплавочного простоя Qпр можно определить следующим образом:

Qпр = (Qф + Qизл + 0,5 Qг) · Kн.п.=(1378,69+0,811+0,5·3298) ·1,1=3331,35кВт

где Qф- потери через футеровку в период расплавления, кВт;

Qизл- потери излучением через рабочее окно в период расплавления, кВт;

Qг - потери печи с газами в период расплавления, кВт=3298кВт

Кн.п. - коэффициент неучтенных потерь, принимаемый обычно в пределах 1,1 - 1,2