Проблемы развития энергомашиностроения

 

 

 

Содержание

 

1 История энергомашиностроения                                                                              4

2 Отрасли энергомашиностроения                                                                              10

3 Показатели                                                                                                                  11

4 Энеромашиностроительные  предприятия                                                               14

5 Структура рынка энергомашиностроения                                                               17

6 Анализ отрасли                                                                                                           18

7  Заключение                                                                                                                 21

8 Список литературы                                                                                                     22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АлтГТУ РЕФЕРАТ группа КиРС-81 специальность 140502 Мещерякова  Ирина Александровна 2012 г.

 

ФГБОУ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. И.И. ПОЛЗУНОВА

 

Кафедра                 Котло- и реакторостроение                           

 

Реферат защищен ‎

с оценкой                     

Руководитель ____________   

должность, ученое звание

                                 

подпись

  Пронь Генадий Петрович 

фамилия, имя, отчество

                                 

дата

 

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ

 ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ

 

РЕФЕРАТ

 

 

           140502.10.000           

обозначение документа

 

 

 

Выполнил студент

группы  КиРС-81                                               И.А.Мещерякова              

и.о., фамилия

 

 

 

Барнаул 2012 

 

Введение

Энергетическое машиностроение(Э.М.)-отрасль машиностроения, производящая первичные двигатели и связанные с ними аппараты и устройства для выработки различных энергоносителей (водяного пара, газа и др.), являющихся рабочими телами тепловых двигателей.

Основная продукция энергетического машиностроения: паровые, гидравлические и газовые турбины, оборудование для атомных и геотермальных электростанций,парогазотурбинные установки, двигатели внутреннего сгорания (кроме автомобильных, самолетных, тракторных, локомотивных, которые выпускаются соответствующими отраслями промышленности), локомобили, газотурбинные компрессоры и нагнетатели, парогенераторы, паровые котлы, оборудование промышленной и коммунальной энергетики, тягодутьевые машины и др. Э. м. также производит автоматические устройства, регулирующие процессы горения топлива и питание котлов, подачу газа в газовые турбины, давление в паровых магистралях, температуру перегретого пара, число оборотов турбоагрегатов и т. п.

Экономическое значение Э. м. характеризуется его ролью в создании технической основы энергетики. С точки зрения конструктивных особенностей энергооборудования Э. м. состоит из производства машин и теплообменной аппаратуры. Производство машин, в свою очередь, подразделяется на изготовление двигателей лопаточного (паровые, гидравлические и газовые турбины) и поршневого типа (двигатели внутреннего сгорания, локомобили).

Поскольку электроэнергетика  является базовой отраслью экономики  России, обеспечивающей потребности экономики и населения страны в электрической и тепловой энергии, то процесс устойчивого и опережающего развития электроэнергетической отрасли, в свою очередь, является необходимым фактором успешного экономического развития России.

Задача обеспечения  предприятий электроэнергетики надежным, высокотехнологичным, энергоэффективным оборудованием возложена на предприятия энергетического машиностроения./7/

 

 

 

1 ИСТОРИЯ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ

    Создание паровой машины, как универсального теплового двигателя, во второй половине XVIII столетия явилось важной вехой в развитии практически всех отраслей промышленного производства. 
    Первые тепловые двигатели. Промышленное производство в XVIII веке повсеместно (в том числе и в Англии, которая опережала в развитии промышленности другие страны) было мануфактурным, то есть ручным, основывалось на мускульной силе человека и использовании для транспорта и тяжелых работ конной тяги. Ограниченные возможности человека и гужевого транспорта сдерживали развитие трудоемких отраслей производства (горной промышленности, металлургии, машиностроения, сухопутного транспорта). 
При плавке металлов в XVII веке использовалась теплота сгорания древесного угля. Развитие металлургии приводило, таким образом, к вырубке и опустошению лесов, в особенности, в Англии с ее ограниченной территорией. В связи с этим в Англии последовал королевский запрет рубки леса. Он был вызван опасением, что леса не хватит для строительства судов. Ведь островная Англия — центр Британской империи — считалась «владычицей морей». Поэтому началась интенсивная добыча каменного угля.

    Паровая машина. Изобретателем или, правильнее, создателем паровой машины (поршневого парового двигателя) считают шотландца Джеймса Уатта (1736-1819). Он внес в работу паровой поршневой машины целый ряд принципиальных и оригинальных усовершенствований. 
    Паровая турбина. Энергетические установки с поршневыми паровыми машинами, тем не менее, сохраняли свои недостатки. Они оставались относительно тихоходными. Между тем промышленность и энергетика ощущали растущую потребность в быстроходных тепловых двигателях. На изготовление поршневых машин, особенно, для мощных тепловых электростанций расходовалось много металла. Неоднократные попытки снижения их веса и габаритов не давали положительных результатов. Требовалась разработка новых типов тепловых двигателей, более быстроходных, компактных и экономичных. Поэтому одновременно с совершенствованием паровых машин инженерная мысль работала над созданием лопаточных паровых турбин, использующих не только теплоту и давление пара, но и кинетическую энергию его потока. 
Идея паровой турбины была известна давно, она высказывалась еще Героном Александрийским во II веке до нашей эры и ее схема часто приводится в школьных учебниках физики. Однако эта идея смогла быть реализована только в конце XIX века, «века пара». 
Работоспособная активная паровая турбина была изобретена в 1883-1889 гг. шведским инженером Густавом де Лавалем (1845— 1913). Турбина первоначально предназначалась автором изобретения для привода быстроходных центрифуг (сепараторов). 
    Двигатели внутреннего сгорания. Важнейшим недостатком паросиловых установок внешнего сгорания является необходимость передачи теплоты от первичного теплоносителя (дымовых газов) рабочему телу (водяному пару), значительно усложняющая энергетическую установку. 
Паровой двигатель удовлетворял предприятия с непрерывным производственным процессом (горная, текстильная промышленность, энергетика). На тех же предприятиях, где машины использовались нерегулярно, они были нерентабельны из-за необходимости непрерывного поддержания в работоспособном состоянии котельной установки. Та же необходимость поддержания давления пара в котле при простое паровозов (так называемого «горячего» резерва) увеличивала на транспорте затраты топлива на перевозки. 
Был необходим двигатель принципиально нового типа: без котла, с небольшим временем пуска, обеспечивающим оперативность работы. 
Многие ученые, инженеры и изобретатели в XIX веке пытались создать более совершенный, чем паровая машина Джеймса Уатта, тепловой двигатель и получить на его основе более легкую и более дешевую энергетическую систему, чем паросиловая установка паровоза, чтобы получить возможность применить ее для наземного и водного транспорта. Рабочим телом такого двигателя не должен быть водяной пар. 
    Газовые турбины. Аналогично истории паровых машин и турбин, попытки реализации газовых турбин, работающих без парокотельной установки, стали практически рассматриваться после определенного этапа развития поршневых двигателей внутреннего сгорания, хотя идеи таких лопаточных двигателей возникали еще в конце XVIII столетия. 
Трудности состояли в том, что, с одной стороны, в устройстве собственно паровой и газовой турбин много общего. Лопаточное колесо, элементы проточной части: лопатки, сопла очень похожи. Однако различия состоят в устройстве и действии остальных частей энергетической установки. Вместо парового котла в роли теплового генератора, размеры которого в паротурбинной установке превышают размеры самой паровой турбины, у газовой турбины тепловым генератором может служить более компактная камера сгорания, в которой топливо может непрерывно гореть в атмосфере предварительно сжатого воздуха. 
      В самом конце XIX и начале XX века попытки создания газовых турбин были предприняты в Германии, России и Франции. Вплоть до 1920 г. было сконструировано несколько мощных турбин, но все они были не совершенны и не нашли широкого применения. А.Н. Шелест в 20-х годах разрабатывал проект локомотива, в котором роль теплового генератора должен был играть поршневой д.в.с. (как механический генератор газа), а в качестве теплового двигателя могла быть предусмотрена и газовая турбина. Эта идея так же оказалась неработоспособной и не могла быть реализована. 
До 1940-х годов газовая турбина как самостоятельный двигатель не могла составить конкуренцию ни паровой турбине, ни двигателям внутреннего сгорания. 
   С начала 19 в. в России стали выпускаться паровые машины и котлы. В конце 19 — начале 20 вв. освоено промышленное производство двигателей внутреннего сгорания. Петербургский металлический завод в 1907 изготовил первую паровую турбину мощностью 200 квт. Однако специализированных предприятий Э. м. не было. Потребности в энергооборудовании в значительной степени удовлетворялись за счет импорта, в частности 92% паровых турбин для электростанций ввозилось из-за границы (1916).

   Развитие Э. м. в СССР связано с осуществлением плана ГОЭЛРО(Государственная комиссия по электрификации России). В годы индустриализации машиностроительные заводы, производящие энергооборудование, были реконструированы, расширены и специализированы; построены новые.

   Среди достижений советского Э. м. — создание энергетического оборудования со сверхкритическими параметрами пара — давлением 24 Мн/м² и температурой 560°С, энергоблоков мощностью 300, 500, 800 и 1200 Мвт в одном агрегате; изготовлена одновальная паровая турбина мощностью 800 Мвт,рассчитанная на параметры пара 24 Мн/м² и 545 °С для Славянской ГРЭС (1970); создана (1964) крупнейшая в мире радиально-осевая гидротурбина мощностью 508 Мвт (Красноярская ГЭС); сконструирована (1977) гидротурбина мощностью 640 Мвт (Саяно-Шушенская ГЭС); выпущена газотурбинная установка мощностью 100 Мвт (1968); освоено производство (1951) теплофикационных турбин мощностью 100, 215, 300 Мвт; созданы турбины для Костромской ГРЭС мощностью 1200 и 500Мвт для высокоманевренного энергоблока, рассчитанная на давление пара 13 Мн/м² и температуру 510°С. Динамика производства основных видов энергетического оборудования отражена в табл. 1.

Табл. 1. — Выпуск основных видов энергооборудования в СССР

Виды оборудования	1940	1965	1970	1975	1977
Турбины, тыс. шт.	0,1	0,3	0,3	0,4	0,5
Турбины, Гвт	1,2	14,6	16,2	18,9	19,0
Паровые котлы производительностью свыше 10 тпара/ч, тыс. т пара/ч	4,4	53,2	48,3	55,6	53,2
Дизели (без автотракторных), млн.л. с.	0,3	13,6	16,5	18,6	18,9

В зарубежных социалистических странах Э. м. развивается высокими темпами. Энергетическое оборудование для ТЭС производится в ГДР, Чехословакии, Польше, Болгарии, Югославии. Одно из крупнейших предприятий Э. м. по выпуску энергетического оборудования — Магдебургский завод им. К. Маркса (ГДР). В Чехословакии освоено производство паровых котлов и турбин мощностью 60—500Мвт. С 70-х гг. между странами — членами СЭВ расширяется сотрудничество в области производства оборудования для атомных электростанций.

В капиталистических  странах Э. м. наиболее развито в  США, Японии, странах Западной Европы (см. табл. 2).

Табл. 2. — Выпуск основных видов энергетического оборудования в ряде капиталистических стран.

	США		Япония		Страны "общего рынка"
	1970	1975	1970	1975	1970	1975
Паровые турбины, Гвт	25,95	33,0	12,17	12,0	22,88	37,0
Гидравлические турбины, Гвт	1,11	2,2	2,5	5,3	5,36	11,1
Паровые котлы, тыс. тпара/ч	96,5	80,0	40,1	22,0	68,96	64,0

В США выпускаются  энергоблоки для ТЭС мощностью 660, 800, 880, 900, 950, 1205, 1220, 1300 Мвт, в которых используется пар со сверхкритическими параметрами (давление 24,7 Мн/м² и температурой 538°С—552°С), в Великобритании энергоблоки мощностью 500, 550 и 660 Мвт, в ФРГ — мощностью 371 и 600 Мвт, Франции — 250 и 600 Мвт, Японии — 150, 250, 450, 500 и 600 Мвт, в том числе рассчитанные на сверхкритические параметры пара. В ФРГ, Франции, Италии, Великобритании, США, Японии освоено производство энергоблоков для АЭС мощностью 560, 900, 1000 и 1100 Мвм.Энергооборудование для ТЭС, ГЭС и АЭС производят крупные фирмы США — "Дженерал электрик" (General Electric), "Вестингауз" (Westinghouse), "Галф дженерал атомик" (Gulf General Atomic), Великобритании — "Бабкок энд Уилкокс" (Babcock and Wilcox), ФРГ — "Крафтверк унион" (Kraftwerk Union), "Броун, Бовери" (Brown, Boveri), Италии — "Франко Този" (Franco Tosi), ФИАТ (FIAT), Канады — "Канейдиан Виккерс" (Canadian Vickers), Франции — "Альстом" (Alstom), "Фраматом" (Framatom), Японии — "Мицубиси", "Тосиба", "Хитати" и др./5/

В настоящее время  мировой рынок энергетического  машиностроения оценивается в $70 млрд. в год, в перспективе до 2025 года его годовой объем может достигнуть $100-110 млрд. (в текущих ценах). Крупнейшими игроками на рынке являются корпорации Siemens, Alstom, General Electric, Mitsubishi Heavy Industries и другие.

Наибольшую долю на рынке  имеет американская корпорация General Electric (GE), покрывающая всю производственную линейку продукции энергетического машиностроения и контролирующая около 24% мирового рынка. Для сравнения: доля всех российских компаний на мировом рынке составляет лишь 2% (Рисунок 1).