|
|
практика. Учебная_практика_21_17_Жапекенова,Торехан,Сапарбек,Турсунова. Отчет по учебной практике Исполнители фио Жапекенова Н. М. Трехан . С. Сапарбек З. С. Турсунова М. А
КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. С. Сейфуллина
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
ОТЧЕТ
по учебной практике
Исполнители:
ФИО: Жапекенова Н.М.
Төрехан Ұ.С.
Сапарбек З.С.
Турсунова М.А.
Группа:063-21-17
Руководитель: Абланов М.Б.,
ст. преподаватель, кафедра ЭЭ,
КазАТУ им. С.Сейфуллина
Нур-Султан
24-31 марта, 2022 г.
Цель учебной практики: Ознакомление с направлениями научной деятельности и учебного процесса Кафедры эксплуатации электрооборудования, а также с основными процессами электроснабжения и автоматизации объектов агропромышленного комплекса (АПК).
Введение: Миссия КАТУ - генерация, внедрение, распространение и применение передовых знаний для улучшения качества жизни, повышения производительности труда и конкурентоспособности АПК и других отраслей экономики Казахстана. История университета — это ряд последовательно сменяющих друг друга этапов становления и динамичного развития. Из института, состоящего всего из трех факультетов, он превратился в исследовательский университет, научный и образовательный центр не только северного региона, но и страны.
Энергетический факультет был образован в 1965 году.
За период работы факультетом подготовлено более 8 тыс. специалистов, многие из которых занимают ведущие инженерные и административные должности в энергетических организациях Республики Казахстан. Факультет считается одним из ведущих в Центральном и Северном Казахстане по своему профилю.
В составе факультета действуют 4 кафедры:
Кафедра электроснабжения
Кафедра теплоэнергетики
Кафедра радиотехники, электроники и телекоммуникации
Кафедра эксплуатации электрооборудования
Подготовка специалистов осуществляется по следующим специальностям бакалавриата:
5В071700 - «Теплоэнергетика»
5В071800 - «Электроэнергетика»
5В071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
5В081200 - «Энергообеспечение сельского хозяйства»
Магистратуры:
6M071700 - «Теплоэнергетика»
6M071800 - «Электроэнергетика»
6M071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Докторантуры:
6D071700 -Теплоэнергетика
6D071800 -Электроэнергетика
Профессорско-преподавательский состав Энергетического факультета включает более 90 высококвалифицированных специалистов, среди которых 11 докторов наук, 25 кандидатов наук, 3 доктора PhD, 17 магистров, 6 - имеют ученое звание профессора, 13 - ассоциированных профессоров и доцентов, 5 преподавателей являются обладателями звания «Лучший преподаватель вуза», 2 преподавателя являются выпускниками программы «Болашақ», 11 преподавателей ведут занятий на английском языке.
Для обеспечения учебного процесса и проведения научных исследований на факультете действует 21 лаборатория, отвечающая по уровню оснащения всем необходимым требованиям, 5 компьютерных классов.
В 2013 году по программе Европейского Союза «TEMPUS», совместно с партнерами из Туркмении, Австрии и Германии, разработана и внедрена в учебный процесс бакалавриата образовательная программа «Энергетический менеджмент» по специальности «Электроэнергетика».
Научные исследования проводятся в следующих направлениях:
- повышение эффективности сжигания казахстанских энергетических углей на ТЭС и котельных;
- создание энергосберегающей технологии и плавильного агрегата для комплексной переработки золошлаковых отходов ТЭС;
- применение возобновляемых источников энергии в агропромышленном комплексе;
- разработка инновационных технологий повышения эффективности работ собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций;
- повышение качества процесса переработки шерсти на многопрочесных чесальных аппаратах с глубокорегулируемым, ресурсо- и энергосберегающим асинхронным электроприводом;
- разработка конструкционных материалов для керамических фильтров;
- разработка сверхвысокочастотных систем сбора и передачи информации через неоднородные среды.
На факультете ведется международный проект Tempus Project 544601-TEMPUS-1-2013-1-DE-TEMPUS-SMGR – «Разработка и внедрение системы менеджмента качества e-Learning-обучения в Центрально-Азиатских вузах.
В качестве самостоятельного структурного подразделения кафедра «Эксплуатация электрооборудования» была организована 15 января 1997 года на базе кафедр «Применение электроэнергии и тепла в сельском хозяйстве» и «Электропривод и электрические машины. История этих кафедр определила направления деятельности в научной и образовательной сферах.
Основные виды промышленной генерации электроэнергии (краткий обзор). ТЭЦ, ГЭС, АЭС, альтернативные источники – солнечная, ветровая, приливная. Принципы генерации электроэнергии.
Генерация электричества — процесс получения электроэнергии из источников первичной энергии. Особенностью электричества является то, что оно не является первичной энергией, свободно присутствующей в природе в значительных количествах, и ее необходимо производить. Производство электричества происходит, как правило, с помощью генераторов на промышленных предприятиях, которые называются электростанциями.
В электроэнергетике генерация электроэнергии является первым этапом доставки электроэнергии конечным пользователям, другие этапы — передача, распределение, накопление и восстановление энергии на гидроаккумулирующих электростанциях.
Основной принцип выработки электроэнергии был открыт в 1820-х и начале 1830-х годов британским ученым Майклом Фарадеем . Его метод, который используется и сегодня, заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при движении этого контура между полюсами магнита, возникает электрический ток.
С развитием техники экономически выгодной стала следующая схема производства электричества. Электрические генераторы, установленные на электростанции, централизованно вырабатывают электрическую энергию в виде переменного тока. С помощью силовых трансформаторов электрическое напряжение вырабатываемого переменного тока повышается, что позволяет передавать его по проводам с низкими потерями. На месте потребления электрической энергии, напряжение переменного тока снижается с помощью понижающих трансформаторов и передаётся потребителям. Электрификация наряду с бессемеровским способом выплавки стали стала основой Второй промышленной революции. Основные изобретения, сделавшие электричество общедоступным и незаменимым, сделали Томас Алва Эдисон и Никола Тесла .
Производство электроэнергии на центральных электростанциях началось в 1882 году, когда на станции Пёрл-стрит в Нью-Йорке[1] паровой двигатель, приводил в движение динамо-машину, которая производила постоянный ток, для освещения Пёрл-стрит. Новая технология была быстро внедрена во многих городах по всему миру, которые быстро перевели осветительные фонари на электрическую энергию. Вскоре после этого электрические лампы стали широко использоваться в общественных зданиях, на предприятиях и для питания общественного транспорта, (трамваев и поездов). С тех пор производство электрической энергии в мире постоянно возрастает.
Основным способом производства электрической энергии является её выработка электрическим генератором, находящимся на одной оси с турбиной и преобразующим кинетическую энергию вращения турбины в электричество. В зависимости от вида рабочего агрегата, вращающего турбину электростанции делятся на гидравлические и тепловые (включая ядерные).
Гидроэнергетика
Саяно-Шушенская ГЭС, самая крупная гидроэлектростанция России
Гидроэнергетика — отрасль производства электроэнергии от возобновляемого источника, использующая для производства электроэнергии кинетическую энергию водного потока. Предприятиями по производству энергии в этой области являются гидроэлектростанции (ГЭС), которые строят на реках.
При строительстве гидроэлектростанции с помощью плотин на реках искусственно создается перепад уровней водной поверхности (верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний, специальными водоводами, в которых расположены водные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина вращает соосный ротор электрогенератора.
Конструктивные особенности гидроэлектростанции: A — водохранилище, B — машинный зал здания ГЭС, C — гидравлическая турбина, D — электрогенератор, E — водоприемник, F — напорный водовод, G — линия электропередачи, H — русло реки
Особой разновидностью ГЭС является гидроаккумулирующие электрические станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы.
Тепловая электроэнергетика
Сургутская ГРЭС-2, самая крупная тепловая электростанция в России
Предприятиями тепловой электроэнергетики являются тепловые электростанции (ТЭС), на которых в электрическую энергию превращается тепловая энергия сгорания органического топлива. Тепловые электростанции бывают двух основных видов:
Конденсационные (КЭС, для которых в прошлом использовалась аббревиатура ГРЭС — государственная районная электростанция). Конденсационной называют тепловую электростанцию, которая предназначена исключительно для производства электрической энергии. На КЭС тепло, которое было получено при сжигании топлива, нагревает воду в парогенераторах, и образовавшийся перегретый водяной пар подается в паровую турбину, на одной оси с которой находится электрический генератор. В турбине внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию, которая в электрическом генераторе создает электрический ток, подаваемый в электрическую сеть. Отработанный пар отводится в конденсатор. Оттуда сконденсировавшаяся вода перекачивается насосами обратно в парогенератор.
Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикационной называется тепловая электростанция, в которой часть тепловой энергии направляется на выработку электрической энергии, а часть поступает для обогрева окрестных жилых районов. Комбинированная выработка тепла и электрической энергии на ТЭЦ значительно повышает эффективность использования топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях, а тепла для обогрева — в домашних котельных установках
Технологические схемы КЭС и ТЭЦ похожи. Принципиальное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в том, что часть образовавшегося в котле пара идет на нужды теплоснабжения.
Ядерная энергетика
Балаковская АЭС, самая крупная ядерная электростанция России
В ядерной энергетике для производства энергии и тепла используется ядерная энергия. Предприятиями ядерной энергетики являются атомные электростанции (АЭС). Принцип выработки электроэнергии на АЭС то же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании органического топлива, а в результате ядерной реакции в ядерном реакторе. Дальнейшая схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: парогенератор получает тепло от реактора и вырабатывает пар, тот поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС их рентабельно использовать только для производства электричества, хотя отдельные эксперименты в области атомной теплофикации проводились.
Схема работы ядерной электростанции
Альтернативная электроэнергетика
Ветровые турбины обычно обеспечивают выработку электроэнергии в сочетании с другими методами производства электроэнергии.
К альтернативной электроэнергетике относятся способы генерирования электроэнергии, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с «традиционными» (упомянутыми выше), но по разным причинам не получили широкого распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:
Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии. Интересно, что согласно закону Беца КПД ветряной турбины не может быть больше, чем 59,3 %
Солнечная энергетика (гелиоэнергетика) — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей посредством фотоэлектрического эффекта. Солнечные батареи преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Несмотря на то, что солнечный свет бесплатен и имеется в изобилии, крупномасштабное производство электроэнергии на солнечных электростанциях, обходится дороже, чем производство электроэнергии с помощью электрических генераторов. Это связано с высокой стоимостью солнечных батарей, которая, однако, постоянно снижается. В настоящее время коммерчески доступны батареи с КПД преобразования почти 30%. В экспериментальных системах была продемонстрирована эффективность более 40%[2]. До недавнего времени фотоэлектрические устройства чаще всего использовались на космических орбитальных станциях, в малонаселенных местах, где нет доступа к коммерческой электросети, или в качестве дополнительного источника электроэнергии для отдельных домов и предприятий. Последние достижения в области эффективности производства и фотоэлектрических технологий в сочетании с субсидиями, обусловленными экологическими проблемами, значительно ускорили развертывание солнечных панелей. Установленная мощность растет на 40% в год благодаря росту производства электроэнергии в Марокко[3], Германии, Китае, Японии и США. Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики является необходимость создания аккумулирующих мощностей для функционирования в ночное (для гелиоэнергетики) или безветренное (для ветроэнергетики) время.
Геотермальная энергетика — промышленное получение энергии, в частности электроэнергии, из горячих источников, термальных подземных вод. По сути, геотермальные станции являются обычными ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара вместо котла или ядерного реактора используются подземные источники тепла из недр Земли. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть, там, где эти природные источники тепла являются самыми доступными.
Водородная энергетика — использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода является абсолютно экологически чистым (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика пока не может из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах.
Стоит также отметить такие альтернативные виды гидроэнергетики: приливную и волновую энергетику. В этих случаях для производства электрической энергии используется естественная кинетическая энергия морских приливов и ветровых волн соответственно. Распространению этих видов электроэнергетики мешает необходимость совпадения очень многих факторов при проектировании электростанции: необходимо такое побережье, на котором приливы (и волнение моря соответственно) были бы достаточно сильными и устойчивыми.
Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Ветропарк в Эстонии
Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. 2020 год стал лучшим годом в истории для мировой ветроэнергетики, когда было установлено 93 ГВт новых мощностей, что на 53 % больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. В 2020 году рекордный рост был обусловлен всплеском установок в Китае и США — двух крупнейших мировых рынках ветроэнергетики — которые вместе установили почти 75 % новых установок в 2020 году, что составляет более половины всей мировой ветроэнергетики. В 2020 году общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 743 ГВт, что эквивалентно годовым выбросам углерода в во всей Южной Америке или более 1,1 миллиарда тонн C02 в год. В 2019 году общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 651 гигаватт и, таким образом, превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики (однако на практике использованная в среднем за год мощность ветрогенераторов (КИУМ) в несколько раз ниже установленной мощности, в то время как АЭС почти всегда работает в режиме установленной мощности). В 2019 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 1430 тераватт-часов (5,3 % всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. Согласно данным WindEurope, в 2019 году в Дании с помощью ветрогенераторов было произведено 48 % всего электричества, в Ирландии — 33 %, в Португалии — 27 %, в Германии — 26 %, в Великобритании — 22 %, в Испании — 21 %, в Европейском Союзе в целом — 15 %. В 2014 году 85 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе. По итогам 2015 года в ветроэнергетике занято более 1 000 000 человек во всем мире (в том числе 500 000 в Китае и 138 000 в Германии).
Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой доле ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой доли возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии. Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.
Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой или солью для последующего использования нагретой воды для отопления, горячего водоснабжения или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP — Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч света. Этот луч используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости. В 2020 году общая установленная мощность всех работающих солнечных панелей на Земле составила 760 ГВт. В 2019 году общая установленная мощность всех работающих солнечных панелей на Земле составила 635 ГВт. В 2019 году всего работающие солнечные панели на Земле произвели 2,7 % мировой электроэнергии.
Прили́вная электроста́нция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующими электростанциями.
Также гидротурбины для выработки электроэнергии могут устанавливаться на морское судно (SR-2000).
Преимуществами ПЭС являются экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.
Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствия. Однако ввиду колоссальной массы Земли кинетическая энергия её вращения (1029 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на
10−14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (
2⋅10−5 с в год).
ПЭС используются во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах.
Первая в мире ПЭС «Ля Ранс» (La Rance) была построена в 1966 году во Франции, в эстуарии реки Ранс (Северная Бретань). Она имеет самую большую в мире плотину, её длина составляет 800 м. Имеет 24 турбины общей мощностью 240 МВт. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Сен-Мало и Динард
Другие известные станции: южнокорейская Сихвинская ПЭС (построена в 2009 году, мощность 254 МВт, на данный момент является крупнейшей ПЭС мира ,британская СиДжен, канадская ПЭС Аннаполис (с 1985 года, 20 МВт), норвежская ПЭС Хаммерфест, ПЭС у острова Рузвельта (Нью-Йорк)
В России c 1968 года действует экспериментальная Кислогубская ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря; на 2009 год её мощность составляла 1,7 МВт.
На этапе проектирования находится Северная ПЭС в губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове мощностью 12 МВт. В советское время также были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 ГВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — её проектная мощность 87 ГВт.
Генерация электричества — процесс получения электроэнергии из источников первичной энергии. Особенностью электричества является то, что оно не является первичной энергией, свободно присутствующей в природе в значительных количествах, и ее необходимо производить. Производство электричества происходит, как правило, с помощью генераторов на промышленных предприятиях, которые называются электростанциями.
В электроэнергетике генерация электроэнергии является первым этапом доставки электроэнергии конечным пользователям, другие этапы — передача, распределение, накопление и восстановление энергии на гидроаккумулирующих электростанциях.
Основной принцип выработки электроэнергии был открыт в 1820-х и начале 1830-х годов британским ученым Майклом Фарадеем . Его метод, который используется и сегодня, заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при движении этого контура между полюсами магнита, возникает электрический ток.
С развитием техники экономически выгодной стала следующая схема производства электричества. Электрические генераторы, установленные на электростанции, централизованно вырабатывают электрическую энергию в виде переменного тока. С помощью силовых трансформаторов электрическое напряжение вырабатываемого переменного тока повышается, что позволяет передавать его по проводам с низкими потерями. На месте потребления электрической энергии, напряжение переменного тока снижается с помощью понижающих трансформаторов и передаётся потребителям. Электрификация наряду с бессемеровским способом выплавки стали стала основой Второй промышленной революции. Основные изобретения, сделавшие электричество общедоступным и незаменимым, сделали Томас Алва Эдисон и Никола Тесла .
Производство электроэнергии на центральных электростанциях началось в 1882 году, когда на станции Пёрл-стрит в Нью-Йорке[1] паровой двигатель, приводил в движение динамо-машину, которая производила постоянный ток, для освещения Пёрл-стрит. Новая технология была быстро внедрена во многих городах по всему миру, которые быстро перевели осветительные фонари на электрическую энергию. Вскоре после этого электрические лампы стали широко использоваться в общественных зданиях, на предприятиях и для питания общественного транспорта, (трамваев и поездов). С тех пор производство электрической энергии в мире постоянно возрастает.
Вывод : Мы изучили все виды альтернативной энергии, которые в дальнейшем будут нужны для нашей професии. Эти способы вырабатывания энергии не вредят окружающей среде. Электрическая энергия играет в жизнедеятельности современного человечества важнейшую роль. Она используется во всех сферах деятельности: быту, производстве, транспорте, добыче и переработке сырья и. т.д. ЭФ КАТУ один из самых нужных в данной время.
|
|
|
Скачать 221.94 Kb.