Узел ПГУ на МАЗ предназначен для уменьшения усилия, необходимого для выключения сцепления. На машинах встречаются агрегаты собственной разработки, а также импортные изделия Wabco. Принцип действия устройств одинаковый.
Устройство и принцип работы
Пневмогидравлические усилители (ПГУ) выпускаются в нескольких модификациях, отличающихся местом расположения магистралей и конструкцией рабочего штока и защитного чехла.
В устройство ПГУ входят следующие детали:
- гидравлический цилиндр, установленный под педалью сцепления, совместно с поршнем и обратной пружиной;
- пневматическая часть, включающая в себя поршень, общий для пневматики и гидравлики, шток и возвратную пружину;
- контролирующий механизм, оборудованный диафрагмой с выпускным клапаном и пружиной обратного хода;
- клапанный механизм (для впуска и выпуска) с общим штоком и упругий элемент для возврата деталей в нейтральное положение;
- индикаторный шток износа накладок.
Для устранения зазоров в конструкции имеются поджимные пружины. В соединениях с вилкой управления сцеплением люфты отсутствуют, что позволяет отслеживать степень износа фрикционных накладок. По мере уменьшения толщины материала происходит утапливание поршня в глубину корпуса усилителя. Поршень воздействует на специальный индикатор, информирующий водителя об остаточном ресурсе сцепления. Замена ведомого диска или накладок требуется при достижении индикаторным стержнем длины 23 мм.
Усилитель сцепления оснащен штуцером для подключения к штатной пневматической системе грузового автомобиля. Нормальная работа узла возможна при давлении в воздушных магистралях не менее 8 кгс/см². Для крепления ПГУ к раме грузовика имеются 4 отверстия под шпильки М8.
Принцип работы устройства:
- При нажатии на педаль сцепления происходит передача усилия на поршень гидравлического цилиндра. Одновременно нагрузка подается на поршневую группу следящего штока.
- Следящее устройство автоматически начинает изменять положение поршня в пневматической силовой секции. Поршень воздействует на управляющий клапан следящего устройства, открывая подачу воздуха в полость пневматического цилиндра.
- Давление газа обеспечивает силовое воздействие на вилку управления сцеплением через отдельный шток. Следящий контур обеспечивает автоматическую корректировку давления в зависимости от усилия нажатия ногой на педаль сцепления.
- После отпускания педали происходит сброс давления жидкости, а затем закрытие клапана подачи воздуха. Поршень пневматической секции уходит в исходную позицию.
Смотрите » Устройство и эксплуатация кабины МАЗа
Неисправности
К неисправностям ПГУ на грузовиках МАЗ относят следующее:
- Заедание привода из-за набухания уплотнительных манжет.
- Поздняя реакция исполнительного механизма по причине густой жидкости или заедания поршня следящего компонента привода.
- Увеличение усилия на педали. Причиной неисправности может стать выход из строя впускного клапана для сжатого воздуха. При сильном разбухании уплотнительных элементов заклинивает следящий механизм, что вызывает снижение эффективности устройства.
- Сцепление выключается не до конца. Дефект возникает из-за неправильной регулировки свободного хода.
- Падение уровня жидкости в бачке из-за трещин или затвердевания уплотнительной манжеты.
Как заменить
Замена ПГУ МАЗ предусматривает установку новых шлангов и магистралей. Все узлы должны иметь внутренний диаметр не менее 8 мм.
Процедура замены состоит из шагов:
- Отсоединить магистрали от старого узла и открутить точки крепления.
- Демонтировать узел с автомобиля.
- Установить на штатное место новый агрегат, произвести замену поврежденных магистралей.
- Затянуть точки крепления с необходимым моментом. Изношенные или ржавые метизные изделия рекомендуется заменить новыми.
- После установки ПГУ требуется проверить перекос рабочих штоков, который не должен превышать 3 мм.
Как отрегулировать
Под регулировкой подразумевается изменение свободного хода муфты отключения сцепления. Проверка зазора выполняется смещением рычага вилки от сферической поверхности гайки толкателя усилителя. Операция проводится вручную, для уменьшения усилия требуется демонтировать пружину рычага. Нормальным является ход в пределах 5-6 мм (замеренный на радиусе 90 мм). Если измеренное значение находится в пределах 3 мм, то его следует довести до нормы вращением сферической гайки.
После регулировки требуется проверить полный ход толкателя, который должен составлять не менее 25 мм. Тест производится путем полного утапливания педали сцепления.
При меньших значениях усилитель не обеспечивает полного разведения дисков сцепления.
Дополнительно настраивается свободный ход педали, соответствующий началу работы главного цилиндра. Величина зависит от зазора между поршнем и толкателем. Нормальным считается ход 6-12 мм, измеренный по средней части педали. Настройка зазора между поршнем и толкателем выполняется поворотом эксцентрикового пальца. Регулировка выполняется при полностью отпущенной педали сцепления (до контакта об резиновый упор). Палец вращается до момента получения требуемого свободного хода. Затем затягивается гайка на регуляторе и устанавливается страховочный шплинт.
Смотрите » Технические характеристики и инструкция по ремонту МАЗа сельхозника
Как прокачать
Прокачка ПГУ на МАЗе производится следующим образом:
- Изготовить самодельный нагнетательный прибор из пластиковой бутылки емкостью 0,5-1,0 л. В крышке и донной части сверлятся отверстия, в которые затем устанавливаются ниппели от бескамерных шин.
- Из детали, смонтированной в донце емкости, требуется удалить золотниковый клапан.
- Заполнить бутылку свежей тормозной жидкостью на 60-70%. При заливке следует закрыть отверстие в клапане.
- Соединить емкость шлангом со штуцером, установленным на усилителе. Для подключения используется клапан без золотника. Перед установкой магистрали требуется снять защитный элемент и ослабить штуцер, повернув на 1-2 оборота.
- Подать сжатый воздух в бутылку через клапан, установленный в крышке. Источником газа может служить компрессор с пистолетом для подкачки шин. Установленный на узле манометр позволяет контролировать давление в емкости, которое должно находиться в пределах 3-4 кгс/см².
- Под воздействием давления воздуха жидкость поступает в полости усилителя и вытесняет имеющийся внутри воздух.
- Процедура продолжается до момента исчезновения пузырьков воздуха в расширительном бачке.
- После заполнения магистралей необходимо закрутить штуцер и довести уровень жидкости в бачке до требуемого значения. Нормальным считается уровень, расположенный на 10-15 мм ниже кромки заливной горловины.
Допускается обратная методика прокачки, когда жидкость подается под давлением в бачок. Заливка продолжается до момента прекращения выхода пузырьков газа из штуцера (предварительно открученного на 1-2 оборота). После заправки клапан затягивается и закрывается сверху защитным резиновым элементом.
ПГУ Установка, предназначенная для одновременного преобразования энергии двух рабочих тел пара и газа, в механическую энергию. [ГОСТ 26691 85] парогазовая установка Устройство, включающее радиационные и конвективные поверхности нагрева,… …
Парогазовая установка - устройство, включающее радиационные и конвективные поверхности нагрева, генерирующие и перегревающие пар для работы паровой турбины за счет сжигания органического топлива и утилизации теплоты продуктов сгорания, используемых в газовой турбине в… … Официальная терминология
Парогазовая установка - ГТУ 15. Парогазовая установка Установка, предназначенная для одновременного преобразования энергии двух рабочих тел пара и газа, в механическую энергию Источник: ГОСТ 26691 85: Теплоэнергетика. Термины и определения оригинал документа 3.13 парог … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
парогазовая установка с внутрицикловой газификацией биомассы - (в зависимости от используемой технологии газификации КПД достигает 36 45 %) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN biomass integrated gasification combined cycle plant … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с внутрицикловой газификацией угля - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN gasification combined cycle plant … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с внутрицикловой газификацией угля (ПГУ-ВГУ) - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN coal gasification power plantintegrated coal gasification combined cycle plant … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с внутрицикловой газификацией угля на воздушном дутье - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN air blown integrated coal gasification combined cycle plant … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с внутрицикловой газификацией угля на кислородном дутье - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN oxygen blown integrated coal gasification combined cycle plant … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с дожиганием топлива - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN combined cycle plant with supplemenary firing … Справочник технического переводчика
парогазовая установка с дополнительным сжиганием топлива - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supplementary fired combined cycle plant … Справочник технического переводчика
Парогазовыми называются энергетические установки (ПГУ) , в которых теплота уходящих газов ГТУ прямо или косвенно используется для выработки электроэнергии в паротурбинном цикле.
На рис. 4.10 показана принципиальная схема простейшей парогазовой установки, так называемого утилизационного типа. Уходящие газы ГТУ поступают в котёл-утилизатор - теплообменник противоточного типа, в котором за счет тепла горячих газов получают пар высоких параметров, направляемый в паровую турбину.
Рисунок 4.10. Принципиальная схема простейшей парогазовой установки
Котёл-утилизатор представляет собой шахту прямоугольного сечения , в которой размещены поверхности нагрева, образованные сребрёнными трубами, внутрь которых подаётся рабочее тело паротурбинной установки (вода или пар). В простейшем случае поверхности нагрева котла-утилизатора состоят из трёх элементов: экономайзера 3, испарителя 2 и пароперегревателя 1. Центральным элементом является испаритель , состоящий из барабана 4 (длинного цилиндра, заполняемого наполовину водой), нескольких опускных труб 7 и достаточно плотно установленных вертикальных труб собственно испарителя 8. Испаритель работает на принципе естественной конвекции . Испарительные трубы находятся в зоне более высоких температур, чем опускные. Поэтому в них вода нагревается, частично испаряется и поэтому становится легче и поднимается вверх в барабан. Освобождающееся место заполняется более холодной водой по опускным трубам из барабана. Насыщенный пар собирается в верхней части барабана и направляется в трубы пароперегревателя 1. Расход пара из барабана 4 компенсируется подводом воды из экономайзера 3. При этом поступающая вода, прежде чем испариться полностью, многократно пройдет через испарительные трубы. Поэтому описанный котёл-утилизатор называется котлом с естественной циркуляцией .
В экономайзере происходит нагрев поступающей питательной воды практически до температуры кипения . Из барабана сухой насыщенный пар поступает в пароперегреватель, где перегревается сверх температуры насыщения. Температура получаемого перегретого пара t 0 всегда, конечно, меньше, чем температура газов q Г , поступающих из газовой турбины (обычно на 25 - 30 °С).
Под схемой котла-утилизатора на рис. 4.10 показано изменение температур газов и рабочего тела при их движении навстречу друг другу. Температура газов плавно уменьшается от значения q Г на входе до значения q ух температуры уходящих газов. Движущаяся навстречу питательная вода повышает в экономайзере свою температуру до температуры кипения (точка а ). С этой температурой (на грани кипения) вода поступает в испаритель. В нём происходит испарение воды. При этом её температура не изменяется (процесс a - b ). В точке b рабочее тело находится в виде сухого насыщенного пара. Далее в пароперегревателе происходит его перегрев до значения t 0 .
Образующийся на выходе из пароперегревателя пар направляется в паровую турбину, где, расширяясь, совершает работу. Из турбины отработанный пар поступает в конденсатор, конденсируется и с помощью питательного насоса 6 , повышающего давление питательной воды, направляется снова в котёл-утилизатор.
Таким образом, принципиальное отличие паросиловой установки (ПСУ) ПГУ от обычной ПСУ ТЭС состоит только в том, что топливо в котле-утилизаторе не сжигается, а необходимая для работы ПСУ ПГУ теплота берётся от уходящих газов ГТУ. Общий вид котла – утилизатора приведен на рис.4.11.
Рисунок 4.11. Общий вид котла – утилизатора
Электростанция с ПГУ показана на рис. 4.12, на котором изображена ТЭС с тремя энергоблоками. Каждый энергоблок состоит из двух рядом стоящих ГТУ 4 типа V94.2 фирмы Siemens , каждая из которых свои уходящие газы высокой температуры направляет в свой котёл-утилизатор 8 . Пар, генерируемый этими котлами, направляется в одну паровую турбину 10 с электрогенератором 9 и конденсатором, расположенным в конденсационном помещении под турбиной. Каждый такой энергоблок имеет суммарную мощность 450 МВт (каждая ГТУ и паровая турбина имеют мощность примерно 150 МВт). Между выходным диффузором 5 и котлом-утилизатором 8 установлена байпасная (обводная) дымовая труба 12 и газоплотный шибер 6 .
Рисунок 4.12. Электростанция с ПГУ
Основные преимущества ПГУ.
1. Парогазовая установка - в настоящее время самый экономичный двигатель, используемый для получения электроэнергии.
2. Парогазовая установка - самый экологически чистый двигатель. В первую очередь это объясняется высоким КПД - ведь вся та теплота, содержащаяся в топливе, которую не удалось преобразовать в электроэнергию, выбрасывается в окружающую среду и происходит её тепловое загрязнение. Поэтому уменьшение тепловых выбросов ПГУ по сравнению с паросиловой примерно соответствует уменьшению расхода топлива на производство электроэнергии.
3. Парогазовая установка - очень маневренный двигатель, с которым в маневренности может сравниться только автономная ГТУ. Потенциально высокая маневренность ПТУ обеспечивается наличием в её схеме ГТУ, изменение нагрузки которой происходит в течение нескольких минут.
4. При одинаковой мощности паросиловой и парогазовой ТЭС потребление охлаждающей воды ПГУ примерно втрое меньше. Это определяется тем, что мощность паросиловой части ПГУ составляет 1/3 от общей мощности, а ГТУ охлаждающей воды практически не требует.
5. ПГУ имеет более низкую стоимость установленной единицы мощности, что связано с меньшим объёмом строительной части, с отсутствием сложного энергетического котла, дорогой дымовой трубы, системы регенеративного подогрева питательной воды, использованием более простых паровой турбины и системы технического водоснабжения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Главным недостатком всех тепловых электростанций является то, что все виды применяемого топлива являются невосполнимыми природными ресурсами, которые постепенно заканчиваются. Кроме того, ТЭС потребляют значительное количество топлива (ежедневно одна ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля) и являются самыми экологически «грязными» источниками электроэнергии, особенно если они работают на высокозольных сернистых топливах. Именно поэтому в настоящее время, наряду с использованием атомных и гидравлических электростанций, ведутся разработки электрических станций, использующих восполняемые или другие альтернативные источники энергии. Однако, несмотря ни на что ТЭС являются основными производителями электроэнергии в большинстве стран мира и останутся таковыми, как минимум в ближайшие 50 лет.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛЕКЦИИ 4
1. Тепловая схема ТЭЦ – 3 балла.
2. Технологический процесс производства электроэнергии на ТЭС – 3 балла.
3. Компоновка современных ТЭС – 3 балла.
4. Особенности ГТУ. Структурная схема ГТУ. КПД ГТУ – 3 балла.
5. Тепловая схема ГТУ – 3 балла.
6. Особенности ПГУ. Структурная схема ПГУУ. КПД ПГУ – 3 балла.
7. Тепловая схема ПГУ – 3 балла.
ЛЕКЦИЯ 5
АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ. ТОПЛИВО ДЛЯ АЭС. ПРИНЦИП РАБОТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА. ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА АЭС С ТЕПЛОВЫМИ РЕАКТОРАМИ. РЕАКТОРЫ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СОВРЕМЕННЫХ АЭС
Основные понятия
Атомная электростанция (АЭС) это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию путём преобразования тепловой энергии, выделяющейся в ядерном реакторе (реакторах) в результате управляемой цепной реакции деления (расщепления) ядер атомов урана. Принципиальное отличие АЭС от ТЭС только в том, что вместо парогенератора используется ядерный реактор - устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии.
Радиоактивные свойства у урана впервые обнаружил французский физик Антуан Беккерель в 1896 году. Английский физик Эрнест Резерфорд впервые осуществил искусственную ядерную реакцию под действием – частиц в 1919 году. Немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрасман открыли в 1938 году, чтоделение тяжёлых ядер уранапри бомбардировке нейтронами сопровождается выделением энергии. Реальное использование этой энергии стало делом времени.
Первый ядерный реактор построен в декабре 1942 года в США группой физиков Чикагского университета под руководством итальянского физика Энрико Ферми . Впервые была реализована незатухающая реакция деления ядер урана. Ядерный реактор, названный СР-1, состоял из графитовых блоков, между которыми были расположены шары из природного урана и его двуокиси. Быстрые нейтроны, появляющиеся после деления ядер 235 U , замедлялись графитом до тепловых энергий, а затем вызывали новые деления ядер. Реакторы, в которых основная доля делений происходит под действием тепловых нейтронов, называют реакторами на тепловых (медленных) нейтронах; в таких реакторах замедлителя значительно больше чем урана.
В Европе первый ядерный реактор Ф-1 был изготовлен и запущен в декабре 1946 года в Москве группой физиков и инженеров во главе с академиком Игорем Васильевичем Курчатовым . Реактор Ф-1 был набран из графитовых блоков и имел форму шара диаметром примерно 7,5 м. В центральной части шара диаметром 6 м в отверстиях графитовых блоков были размещены урановые стержни. Реактор Ф-1, как и СР-1, не имел системы охлаждения, поэтому работал на малых уровнях мощности: от долей до единиц ватта.
Результаты исследований на реакторе Ф-1 послужили основой проектов для промышленных реакторов. В 1948 году под руководством И. В. Курчатова начались работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии.
Первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в г. Обнинске Калужской области . В 1958 г. была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт (полная проектная мощность 600 МВт). В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а в апреле 1964 г. генератор 1-й очереди дал электроэнергию потребителям. В сентябре 1964 года был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в декабре 1969 года. В 1973 году запущена Ленинградская АЭС.
В Великобритании первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 году в Колдер-Холле. Через год вступила в строй АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США).
Мировыми лидерами по производству ядерной электроэнергии являются:США (788,6 млрд. кВт ч/год), Франция (426,8 млрд. кВт ч/год), Япония (273,8 млрд. кВт ч/год), Германия (158,4 млрд. кВт ч/год) и Россия (154,7 млрд. кВт ч/год). На начало 2004 года в мире действовал 441 энергетический ядерный реактор, российское ОАО «ТВЭЛ» поставляет топливо для 75 из них.
Крупнейшая АЭС в Европе - Запорожская АЭС г. Энергодар (Украина) - 6 атомных реакторов суммарной мощностью 6 ГВт. Крупнейшая в мире АЭС - Касивадзаки-Карива (Япония) - пять кипящих ядерных реакторов (BWR ) и два продвинутых кипящих ядерных реактора (ABWR ), суммарная мощность которых составляет 8,2 ГВт.
В настоящее время в России работают АЭС: Балаковская, Белоярская, Билибинская, Ростовская, Калининская, Кольская, Курская, Ленинградская, Нововоронежская, Смоленская.
В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 года предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.
Атомные электростанции классифицируются в соответствии с установленными на них реакторами:
l реакторы на тепловых нейтронах , использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива;
l реакторы на быстрых нейтронах .
По виду отпускаемой энергии атомные станции делятся на:
l атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии;
l атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию.
В настоящее только в России рассматриваются варианты строительства атомных станций теплоснабжения.
АЭС не использует воздух для окисления топлива, не даёт выбросов золы, оксидов серы, углерода и т.д. в атмосферу, имеет радиоактивный фон ниже, чем на ТЭС, но, как и ТЭС, потребляет огромное количество воды для охлаждения конденсаторов.
Топливо для АЭС
Главное отличие АЭС от ТЭС состоит в использовании ядерного горючего вместо органического топлива . Ядерное горючее получают из природного урана, который добывают либо в шахтах (Нигер, Франция, ЮАР), либо в открытых карьерах (Австралия, Намибия), либо способом подземного выщелачивания (Канада, Россия, США). Уран широко распространён в природе, но богатых по содержанию залежей урановых руд нет. Уран содержится в различных горных породах и воде в рассеянном состоянии. Природный уран это смесь в основном неделящегося изотопа урана 238 U (более 99%) и делящегося изотопа 235 U (примерно 0,71%) , который и представляет собой ядерное горючее (1 кг 235 U выделяет энергию равную теплоте сгорания примерно 3000 т каменного угля).
Для работы реакторов АЭС требуется обогащение урана . Для этого природный уран направляется на обогатительный завод, после переработки, на котором 90% природного обеднённого урана направляется на хранение, а 10% обогащается до 3,3 - 4,4 %.
Из обогащённого урана (точнее диоксида урана UO 2 или окиси-закиси урана U 2 O 2 ) изготавливают тепловыделяющие элементы - ТВЭЛы - цилиндрические таблетки диаметром 9 мм и высотой 15-30 мм. Эти таблетки помещают в герметические циркониевые (поглощение нейтронов цирконием в 32,5 раза меньше чем сталью) тонкостенные трубки длиной около 4 м. ТВЭЛы собирают в тепловыделяющие сборки (ТВС) по несколько сотен штук.
Все дальнейшие процессы расщепления ядер 235 U с образованием осколков деления, радиоактивных газов и т.д. происходят внутри герметичных трубок ТВЭЛов .
После постепенного расщепления 235 U и уменьшения его концентрации до 1,26%, когда мощность реактора существенно уменьшается, ТВС извлекают из реактора , некоторое время хранят в бассейне выдержки, а затем направляют на радиохимический завод для переработки.
Таким образом, в отличие от ТЭС, где топливо стремятся сжигать полностью, на АЭС невозможно расщепить ядерное топливо на 100%. Поэтому на АЭС нельзя рассчитать КПД по удельному расходу условного топлива. Для оценки эффективности работы энергоблока АЭС используется КПД нетто
,
где - выработанная энергия, - выделившееся в реакторе тепло заодно и тоже время.
Подсчитанный таким образом КПД АЭС составляет 30 - 32 %, но сравнивать его с КПД ТЭС, составляющим 37 - 40 %, не вполне правомочно.
Кроме изотопа урана 235 в качестве ядерного топлива также используются:
- изотоп урана 233 ( 233 U ) ;
- изотоп плутония 239 ( 239 Pu );
- изотоп тория 232 ( 232 Th ) (посредством преобразования в 233 U ).
Пневмогидроусилитель привода сцепления служит для уменьшения усилия, прикладываемого к педали сцепления водителем.
Он состоит из:
- гидравлического цилиндра с поршнем, штоком и пружиной;
- пневматического цилиндра с поршнем, штоком (общий с поршнем гидроцилиндра) и возвратной пружиной;
- следящего механизма, состоящего из следящего поршня с манжетой, диафрагмы (зажата между двумя частями корпуса), в центре которой крепится седло выпускного клапана, возвратной пружины диафрагмы;
- выпускного и впускного клапанов (крепятся на одном штоке) с возвратной пружиной;
- седла впускного клапана;
- отверстия, закрытого уплотнителем от попадания грязи, соединяющего надпоршневую полость пневмоцилиндра с окружающей средой.
При включенном сцеплении общий шток прижат к поршням гидроцилиндра и пневмоцилиндра. Поршень следящего механизма занимает положение, соответствующее открытому выпускному клапану, соединяющему надпоршневое пространство пневмоцилиндра с окружающей средой и закрытому впускному клапану.
При выключении сцепления рабочая жидкость из главного цилиндра поступает в гидроцилиндр пневмогидроусилителя, и одновременно по каналу к поршню следящего механизма. Давление жидкости перемещает поршень в сторону седла выпускного клапана. Диафрагма, прогибаясь, перемещает седло к выпускному клапану, который садится в седло, изолируя надпоршневое пространство пневмоцилиндра от окружающей среды.
Далее усилие от выпускного клапана через шток передается на впускной клапан, который открывается, и сжатый воздух по каналу поступает в надпоршневое пространство пневмоцилиндра. Поршень пневмоцилиндра, перемешаясь, воздействует на шток поршня гидроцилиндра. Поршень передает усилие на толкатель, который воздействует на рычаг вилки выключения сцепления. Часть сжатого воздуха поступает в полость диафрагмы.
Таким образом, следящий поршень находится под действием двух противоположно направленных сил: действие рабочей жидкости с одной стороны и сжатого воздуха с другой. Поршни следящего механизма и пневмоцилиндра подобраны так, чтобы обеспечить необходимое снижение усилия на педаль сцепления.
При отпускании педали сцепления давление рабочей жидкости падает, и все детали под действием возвратных пружин возвращаются в исходное положение, надпоршневое пространство пневмоцилиндра через открытый выпускной клапан сообщается с окружающей средой.
При выходе из строя пневмосистемы перемещение поршня гидроцилиндра осуществляется только под давлением рабочей жидкости.
Выше рассмотрена ПГУ самого простого и самого распространенного типа - утилизационного. Однако многообразие ПГУ столь велико, что нет возможности рассмотреть их в полном объеме. Поэтому ниже рассмотрим основные типы ПГУ, интересные для нас либо с принципиальной, либо с практической точки зрения. Одновременно попытаемся выполнить их классификацию, которая, как и всякая классификация, будет условной.
По назначению ПГУ подразделяют на конденсационные и теплофикационные. Первые из них вырабатывают только электроэнергию, вторые - служат и для нагрева сетевой воды в подогревателях, подключаемых к паровой турбине.
По количеству рабочих тел, используемых в ПГУ, их делят на бинарные и монарные. В бинарных установках рабочие тела газотурбинного цикла (воздух и продукты горения топлива) и паротурбинной установки (вода и водяной пар) разделены. В монарных установках рабочим телом турбины является смесь продуктов сгорания и водяного пара.
Схема монарной ПГУ показана на рис. 9.4. Выходные газы ГТУ направляются в котел-утилизатор, в который подается вода питательным насосом 5 . Получаемый на выходе пар поступает в камеру сгорания 2 , смешивается с продуктами сгорания и образующаяся однородная смесь направляется в газовую (правильнее сказать - в парогазовую турбину 3 . Смысл этого понятен: часть воздуха, идущего из воздушного компрессора и служащая для уменьшения температуры рабочих газов до допустимой по условиям прочности деталей газовой турбины, замещается паром, на повышение давления которого питательным насосом в состоянии воды затрачивается меньше энергии, чем на повышение давления воздуха в компрессоре. Вместе с тем, поскольку газопаровая смесь покидает котел-утилизатор в виде пара, то тепло конденсации водяного пара, полученное им в котле и составляющее значительную величину, уходит в дымовую трубу.
Техническая трудность организации конденсации пара из парогазовой смеси и связанная с этим необходимость постоянной работы мощной водоподготовительной установки является главным недостатком ПГУ монарного типа.
Рис. 9.4. Принципиальная схема монарной ПГУ
За рубежом описанная монарная установка получила название STIG (от Steam Iniected Gas Turbine). Их строит в основном фирма General Electric в комбинации с ГТУ сравнительно малой мощности. В табл. 9.1 приведены данные фирмы General Electric, иллюстрирующие увеличение мощности и КПД двигателей при использовании впрыска пара.
Таблица 9.1
Изменение мощности и экономичности при вводе пара в камеру сгорания монарной ПГУ
Видно, что при впрыске пара и мощность, и КПД растут.
Отмеченные выше недостатки не привели к широкому распространению монарных ПГУ, по крайней мере, для целей производства электроэнергии на мощных ТЭС.
На Южно-турбинном заводе (г. Николаев, Украина) построена демонстрационная монарная ПГУ мощностью 16 МВт.
Большинство ПГУ относится к ПГУ бинарного типа. Существующие бинарные ПГУ можно разделить на пять типов:
Утилизационные ПГУ . В этих установках тепло уходящих газов ГТУ утилизируется в котлах-утилизаторах с получением пара высоких параметров, используемого в паротурбинном цикле. Главными преимуществами утилизационных ПГУ по сравнению с ПТУ являются высокая экономичность (в ближайшие годы их КПД превысит 60 %), существенно меньшие капиталовложения, меньшая потребность в охлаждающей воде, малые вредные выбросы, высокая маневренность. Как показано выше, утилизационные ПГУ требуют высокоэкономичных высокотемпературных газовых турбин с высокой температурой уходящих газов для генерирования пара высоких параметров для паротурбинной установки (ПТУ). Современные ГТУ, отвечающие этим требованиям, пока могут работать либо на природном газе, либо на легких сортах жидкого топлива.
ПГУ со сбросом выходных газов ГТУ в энергетический котел. Часто такие ПГУ называют кратко «сбросными» , или ПГУ с низконапорным парогенератором (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Схема сбросной ПГУ
В них тепло уходящих газов ГТУ, содержащих достаточное количество кислорода, направляется в энергетический котел, замещая в нем воздух, подаваемый дутьевыми вентиляторами котла из атмосферы. При этом отпадает необходимость в воздухоподогревателе котла, так как уходящие газы ГТУ имеют высокую температуру. Главным преимуществом сбросной схемы является возможность использования в паротурбинном цикле недорогих энергетических твердых топлив.
В сбросной ПГУ топливо направляется не только в камеру сгорания ГТУ, но и в энергетический котел (рис. 9.5), причем ГТУ работает на легком топливе (газ или дизельное топливо), а энергетический котел - на любом топливе. В сбросной ПГУ реализуется два термодинамических цикла. Теплота, поступившая в камеру сгорания ГТУ вместе с топливом, преобразуется в электроэнергию так же, как и в утилизационной ПГУ, т.е. с КПД на уровне 50 %, а теплота, поступившая в энергетический котел - как в обычном паротурбинном цикле, т.е. с КПД на уровне 40 %. Однако достаточно высокое содержание кислорода в уходящих газах ГТУ, а также необходимость иметь за энергетическим котлом малый коэффициент избытка воздуха приводят к тому, что доля мощности паротурбинного цикла составляет примерно 2/3, а доля мощности ГТУ - 1/3 (в отличие от утилизационной ПГУ, где это соотношение обратное). Поэтому КПД сбросной ПГУ составляет примерно
т.е. существенно меньше, чем у утилизационной ПГУ. Ориентировочно можно считать, что в сравнении с обычным паротурбинным циклом экономия топлива при использовании сбросной ПГУ примерно вдвое меньше, чем экономия топлива в утилизационной ПГУ.
Кроме того, схема сбросной ПГУ оказывается очень сложной, так как необходимо обеспечить автономную работу паротурбинной части (при выходе из строя ГТУ), а поскольку воздухоподогреватель в котле отсутствует (ведь в энергетический котел при работе ПГУ поступают горячие газы из ГТУ), то необходима установка специальных калориферов, нагревающих воздух перед подачей его в энергетический котел.
Основная литература:
Ваш собственный конспект;
Основы современной энергетики: Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. В двух частях. / Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. ISBN 5-7046-0889-2. Часть 1. Современная теплоэнергетика / Трухний А.Д., Макаров А.А., Клименко В.В. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 368 с., ил. ISBN 5-7046-0890-6 (ч. 1). Часть 2. Современная электроэнергетика / Под ред. профессоров А.П. Бурмана и В.А. Строева. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 454 с., ил. ISBN 5-7046-0923-6 (ч. 2)
