Первичных двигателей

В период перехода к рыночным отношениям с 1990 по 1999 гг. общее производство первичных энергоресурсов в России снизилось почти на 30 %. Это произошло прежде всего за счет уменьшения добычи нефти (на 41 %) и угля (на 39 %). Снижение добычи газа было незначительным (7,7 %). Спад производства угля и нефти и устойчивая добыча газа прогнозировались, а весь период устойчивого газоснабжения был назван «газовой паузой». По разведанным запасам газа и при устойчивых инвестициях в инфраструктуру газовой отрасли этот период мог длиться до 50 лет. В период «газовой паузы» предполагалось создать новые экологически чистые технологии добычи и сжигания угля, повысить КПД использования газа за счет внедрения газотурбинных энергоблоков, развить атомную энергетику. Однако Чернобыльская авария и переход России к рыночным отношениям не позволили реализовать этот замысел. Фактически уже к 1999 г. произошло снижение объемов добычи газа (7,7 %), и хотя разведанные запасы газа с избыточным давлением в 2000 г. приблизились к 41 трлн куб. м, без новых инвестиций добыча то-

В течение 1983 г. на Земле была использована энергия всех видов первичных энергоресурсов, равная приблизительно (80—83) 1012 кВт-ч. Средняя мощность потребления первичных энергоресурсов составила 9— 10 млрд. кВт. Производство электроэнергии в мире за год равно 8360 ТВт-ч, а мощность всех электростанций составляет 2 млрд. кВт. В СССР в 1985 г. было произведено 1544 млрд. кВт-ч электроэнергии, добыто 595 млн. т нефти **, 643 млрд. м3 газа и 726 млн. т угля, а за 9 месяцев 1987 г. соответственно 1213 млрд. кВт-ч, 467 млн. т, 534 млрд. м3 и 568 млн. т.

На 1 км2 поверхности Земли приходится средняя мощность излучения Солнца, равная 17-104 кВт, и средняя мощность использования первичных энергоресурсов, равная примерно 19 кВт. Эти мощности значительно, почти в 104 раз, различаются между собой. Солнце играет основную роль в тепловом балансе Земли. Его мощность излучения, приходящаяся на Землю, во много раз больше мощности явлений природы и мощностей, получаемых человеком. Мощность Солнца соизмерима только с мощностью, развиваемой вращением Земли вокруг

Если общую энергию применяемых первичных энергоресурсов принять за 100%, то полезно используемая энергия составит только 35—40%; остальная часть теряется, причем большая часть — в виде теплоты ( 1.1).

солнца, ветра, тепловая энергия земных недр и др. По предварительным оценкам, на долю таких источников энергии, включая ядерную, будет приходиться около 40% суммарного производства первичных энергоресурсов в СССР. Поэтому уже сейчас в нашей стране ведутся интенсивные теоретические и экспериментальные исследования по эффективному освоению практически неисчерпаемых возобновляемых источников энергии.

обеспечение опережающих темпов роста производства электроэнергии по сравнению с темпами роста добычи и производства первичных энергоресурсов;

обеспечение стабильного высокого уровня добычи первичных энергоресурсов;

В течение 1975 г. на Земле была использована энергия всех видов первичных энергоресурсов в количестве 73-Ю12 кВт • ч. Условная средняя мощность, определяемая этой величиной потребления человеком первичных энергоресурсов, составила 8—9 млрд. кВт.

Примерная (средняя) структура потребления энергетических ресурсов в мире приведена на 1.1,6. При этом надо учесть, что если общую энергию применямых первичных энергоресурсов принять за 100%, то полезно используемая энергия составит только 35—40%. Остальная часть теряется, причем большая часть в виде тепла.

Вопрос об увеличении к. п. д. процессов получения энергии является очень острым. В целом это увеличение непрерывно происходит. Так, производство электроэнергии в мире за 10 лет (1955— 1965 гг.) выросло в 1,97 раза (табл. 1.4), за 15 лет (1950— 1965 гг.) — в 3,5 раза. За этот последний период производство первичных энергоресурсов возросло только в 2 раза. Это произошло вследствие повышения к. п. д. энергетических установок и увеличения доли расходования первичных ресурсов для выработки электроэнергии.

В заключение заметим, что первичные эпергорссурсы, имеющиеся в природе, используются человеком для получения энергии только после преобразований к виду, удобному для практического применения. Характер энергетических потоков первичных энергоресурсов, таких, как нефть, уголь, газ, гидроэнергия и др., был показан па 1.1,6. Следует обратить внимание на то, что примерно 30 40% от добытых и предназначенных к полезному использованию ресурсов теряется при добыче, транспортировке и храпении. Распределение топливных ресурсов потребителям — для выработки электроэнергии, получения горячей воды и пара в котельных установках, непосредственного использования в промышленности и на транспорте происходит по довольно сложной схеме с возможной взаимозаменяемостью. Это распределение также сопровождается потерями энергии. Гидроэнергия в основном используется для выработки электроэнергии.

Одиночно работающие синхронные генераторы встречаются сравнительно редко. Они используются в электрифицированных передвижных установках, на небольших сельских электростанциях и в ряде других случаев. На крупных электростанциях устанавливают, как правило, несколько генераторов, включаемых параллельно и работающих на общую нагрузку. Это дает возможность увеличить мощность электростанции, повысить надежность электроснабжения потребителей и экономичность электростанции. При уменьшении общей нагрузки станции часть генераторов и первичных двигателей может быть остановлена, вследствие чего оставшиеся будут работать с большей нагрузкой и более высоким КПД. С целью повышения надежности электроснабжения и экономичности несколько электростанций соединяют между собой в энергетическую систему.

Для перевода всей нагрузки на второй генератор G2 достаточно постепенно уменьшать возбуждение первого генератора G1 и увеличивать возбуждение второго генератора G2, следя за тем, чтобы напряжение сети U оставалось постоянным. Когда ЭДС генератора G1 станет равной напряжению сети, его ток уменьшится до нуля, вся нагрузка будет с него снята и его можно будет отключить. Регуляторы частоты вращения первичных двигателей дополнят эту работу по переводу нагрузки.

На автономных электроэнергетических установках работают оди. ночные генераторы значительно меньшей мощности или два-три гене, ратора параллельно. В качестве первичных двигателей чаще всего ис-пользуют дизели или газовые турбины.

Местные стационарные электростанции, обслуживающие предприятия, расположенные в районах, где отсутствуют сети энергосистем, или передвижные электростанции, питающие энергией строительные объекты (см. гл. 12, § 78), имеют сравнительно небольшую мощность (десятки, сотни или тысячи киловатт). В качестве первичных двигателей здесь применяются дизели, газовые турбины, газовые поршневые двигатели, бензиновые автомобильные двигатели. Очень редко применяются собственные ТЭЦ.

Агрегаты имеют в основном одинаковое конструктивное исполнение. Их отличие заключается в установке различных первичных двигателей и генераторов (по номинальным мощности и частоте вращения), в различных способах возбуждения генераторов и использовании различных приборов и аппаратов (по номинальному току).

Если активная мощность в электрической цепи постоянна, а реактивная мощность в ней увеличивается, то ее коэффициент мощности понижается, что сопровождается увеличением полной силы тока. Это в свою очередь приводит к неэкономичной работе всей системы электроснабжения, так как возрастают потери активной мощности, увеличиваются размеры (мощность) электрооборудования, недостаточно эффективно используются мощности генератора и первичных двигателей на электростанциях.

Основные преимущества регулируемого электропривода основных механизмов буровой установки: упрощение кинематической схемы установки и сокращение числа трансмиссий; возможность использования приводных двигателей буровой лебедки для торможения; возможность регулирования производительности механизмов по оптимальным законам; улучшение пусковых характеристик; повышение к. п. д. в режимах nycjca и регулировании скорости; удобство управления; возможность удаления первичных двигателей от рабочего места бурильщика; возможность реализации наиболее выгодных режимов работы первичных двигателей.

Применение тиристорных преобразователей переменного тока в постоянный вместо коллекторных генераторов постоянного тока повышает надежность привода. Следует учитывать еще ряд преимуществ системы привода переменно-постоянного тока. Свобода в выборе числа и мощности первичных двигателей позволяет унифицировать преобразовательные агрегаты для установок разного назначения и использовать первичные двигатели лучших моделей. Создается возможность полностью унифицировать конструкцию установок, предназначенных для питания от автономных электростанций и от энергосистем при переводе установок с одного вида электроснабжения на другой, что очень важно при освоении новых районов бурения.

Важнейшее свойство ЭМП переменно-постоянного тока состоит в том, что здесь число генераторов не связано непосредственно с числом работающих двигателей. Необходимо лишь, чтобы мощность генераторов соответствовала мощности, потребляемой двигателями. Благодаря этому обеспечивается большая гибкость в распределении электроэнергии и реализуются наиболее выгодные режимы работы первичных двигателей. Конструкция преобразовательных агрегатов упрощается, так как в каждый агрегат входит только один генератор. От общих шин

В более широком плане следует учитывать еще ряд преимуществ ЭМП переменно-постоянного тока. Свобода в выборе числа и мощности первичных двигателей позволяет унифицировать преобразовательные агрегаты на установках разного назначения и использовать первичные двигатели лучших моделей. Создается возможность полностью унифицировать конструкцию установок, предназначенных для питания от автономных электростанций и от электрических сетей, и обеспечить удобство перевода установок с одного вида энергоснабжения на другой, что очень важно при освоении новых районов бурения.

Исключение механических транс- Упрощение конструкции установки, миссий от первичных двигателей повышение к. п. д. и надежности, к приводу транспортабельности и монтажеспо-