Юный техник, 2012 № 11 - [4]
ППД могут работать в широком диапазоне давлений пара — от 0,5 до 4,0 МПа (5 — 40 атм) и при температурах от 150 до 440 °C. И по частоте вращения вала двигатели превосходят своего «прадедушку», о котором говорилось в самом начале статьи: они могут «раскручиваться» до 3000 об/мин! Управление ППД полностью автоматическое.
Обычно в состав энергоагрегата, кроме одного или нескольких ППД и электрогенераторов, входит еще блок возбуждения, управления и защиты электрогенератора (БВУЗ), который, в свою очередь, состоит из блоков возбуждения и управления (БВУ), защитной автоматики (БЗА), системы управления (БСУ). На схеме показан вариант электроагрегата с асинхронным электрогенератором, поэтому для его работы блок возбуждения БВ снабжен еще и конденсаторами. Распределительное устройство связывает электроагрегат с потребителями энергии.
Пунктирной линией на схеме показаны электрические связи от других генераторов.
Такой паровой мотор, в отличие от турбины, может обеспечивать прямой привод электрогенератора. (Обычной турбине для этого требуется редуктор, так как для обеспечения приемлемого расхода пара она должна работать на высоких оборотах.) Паровой турбине требуется еще и система охлаждения, а это — дополнительный расход воды и потери энергии. ППД же достаточно просто теплоизолировать, а охлаждать его и вовсе не нужно, ведь температура в его цилиндрах сравнительно невелика.
Выше у ППД и ресурс работы — в 20 раз дольше, чем у паровых турбин. Не нужны здесь и дорогостоящие сплавы, обычно идущие на лопатки турбин.
Далее, для технического обслуживания турбин необходим высококвалифицированный персонал. Паровые моторы могут обслуживать специалисты менее высокой квалификации, а ремонт можно производить прямо на месте эксплуатации.
Все поршневые двигатели, в том числе и паровые, обладают свойством самостабилизации частоты вращения вала, чего нельзя сказать о турбинах. Открытие инженера B.C. Дубинина позволяет обеспечивать поддержание частоты вращения вала двигателя с такой точностью, что приводимый электрогенератор способен очень точно поддерживать частоту выходного напряжения.
Правда, справедливости ради надо заметить, что подавляющее большинство паровых моторов пока несколько уступают турбинам по массе и габаритам. Но это для котельных не существенно — свободного места там достаточно.
Паровые котлы, конечно, дороже водогрейных, но затраты на их содержание ниже, и они могут надежно работать не менее 35 лет, то есть примерно втрое дольше.
Кроме того, стоит отметить, что электрогенерирующие агрегаты с паровыми моторами как нельзя лучше подходят для экологически чистых солнечных мини-ТЭЦ, в которых для получения пара используются котлы не с топками, а с солнечными коллекторами. Вот уж получается воистину экологически чистая в работе электростанция — солнце, вода и пар!
И. ТРОХИН,
инженер Института электрификации сельского хозяйства
Российской академии сельскохозяйственных наук
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Чудеса света
Мы привыкли к тому, что свет распространяется строго по прямой, а для его появления нужен какой-то источник. Многие также знают, что свет может проявлять свойства как волны, так и частицы, обладать силой как давления, так и притяжения.
Но вот еще какие удивительные свойства света удалось недавно продемонстрировать зарубежным исследователям.
В конце 70-х годов позапрошлого столетия физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нандор Балаш из Университета Стони Брук (США) открыли, что луч света даже в однородной среде, например в воздухе, может быть кривым. В 2007 году исследователям из Университета Центральной Флориды в Орландо (США) впервые удалось получить лучи Эйри на практике при помощи лазера.
Теоретики объясняют, что изгибаются лучи Эйри потому, что содержат комбинации волн, где одна, ведущая, несет большую часть интенсивности общего луча. Другие, более слабые, колебания отстают от предыдущей на половину длины волны. При этом волны двух видов так влияют друг на друга, что ведущая искривляется в одну сторону, а хвостовые, гасящие друг друга, — в противоположную.
При этом, как оказалось, видимая часть луча Эйри почти не рассеивается при удалении от своего источника, превосходя в этом отношении даже лазерный луч.
А недавно Мордехай Сегев и его коллеги из Израильского технологического института в Хайфе нашли способ изгибать луч света под любым углом, вплоть до 360°. То есть, говоря попросту, вязать световые петли и узлы.
По словам Сегева, прежде этого не удавалось сделать из-за ограниченности самой функции Эйри, которая позволяла рассчитывать колебания волн с высокой точностью лишь для небольших углов. Но когда исследователи обратились к уравнениям Максвелла, которые описывают распространение электромагнитных волн (в том числе света), выяснилось, что существуют и такие решения, которые точно описывают подбор фаз излучаемых световых волн, необходимый, чтобы добиться получения изгибающегося пучка света.
Теоретические изыскания израильтян подтвердила на практике другая группа ученых, возглавляемая Джоном Дадли из Университета Франш-Конте (Везансон, Франция). Ученые провели эксперименты, основываясь на модификации изначальной функции Эйри. Используя пространственный модулятор света, исследователи искривили луч под углами до 60°.
