Развитие Центральной электростанции - Москва 1907-1913 гг

План кабельной сети, относящийся к концу 1912 года ( рис. 9 ), дает представление, насколько широко развилась и распространилась по всему городу за пятнадцать лет ( рис. 10 ) сеть этой новой системы канализации тока. Параллельно этому успеху непрерывно возрастал и валовой доход предприятия, превысивший в 1913 году 7 милл. рублей ( рис. 5 ).

Развитие оборудования станции

Машинный зал Центральная станция должна точно соответствовать возраставшему спросу на энергию. Этот спрос выражается максимальными нагрузками, которые изображены нижней пунктирной кривой рис. 4 (1913 г. - около 39 000 KW). Ступенчатые линии соответствуют мощности двигателей станции, пунктирная кривая - мощности трансформаторов, присоединенных к сети. Обе линии указывают правильный рост мощностей аппаратов и наличность прочти всегда достаточного резерва.

Верхняя сплошная кривая изображает в том же масштабе мощность всех присоединенных к сети установок, как для освещения, так и для технических целей. Сопоставление этой мощности с максимальной нагрузкой наглядно демонстрирует громадное преимущество централизации производства энергии. Рост мощности станции не был только количественным. Прогресс техники и все увеличивающиеся перспективы предприятия заставляли менять первоначальный проект в сторону более экономичного и, ввиду недостатка места, более компактного оборудования.

Проект 1897 г. 
По первоначальному проекту 1897 года предположено было установить в старом машинном здании 12 паровых машин тройного расширения с конденсацией общей мощностью 12 000 лошад. сил. Для дальнейшего увеличения мощности проектирована была постройка второго машинного здания перпендикулярно к первому, для постановки в нем машин еще на 10 000 сил [(старое машинное здание располагалось вдоль Раушской наб., а от его левого торца в направлении Садовнической ул. шла старая котельная, тем самым новое машинное здание должно было занять угол между старыми постройками, в сторону Москворецкого моста, а следом за ним, еще ближе к Москворецкому мосту, должна была расположиться новая котельная на 10 000 л.с.)]. Уже в 1903 году развитие предприятия заставило думать об увеличении мощности станции выше этого предела. К этому времени техника создала новый тип паровых двигателей, быстро завоевавших рынок, - паровую турбину . Ее компактность, дешевизна, удобство соединения с электрическими машинами, высокое число оборотов и, наконец, экономичность работы открыли ей широкую дорогу на большие электрические станции. Взамен двух последних паровых машин по 1 200 лошад. сил в 1904 и 1906 году установлены были на том же месте в старом машинном здании две турбины по 3 000 сил системы "Броун Бовери - Парсонс". Подобное изменение проекта 1897 г. дало возможность увеличить мощность старого здания до 15 500 сил.

Проект 1907 г. 
Прежде чем приступить к дальнейшему расширению, переработан был, в связи с применением турбин, проект расширения станции. Согласно новому проекту в 1907 году увеличено было в продольном направлении [в сторону Москворецкого моста, вдоль Раушской наб.] старое машинное здание и вдоль его построена новая котельная. Еще в том же 1907 году была установлена в новом машинном здании первая турбина системы "Целли" в 3 000 сил. В течение четырех лет новое машинное здание было заполнено постановкой еще трех турбин по 4 500 сил, и станция достигла возможной максимальной мощности 32 000 сил.

Проект 1910 г. 
В 1910 году усиленный рост предприятия еще раз поставил вопрос о необходимости дальнейшего и крупного увеличения мощности машин. Недостаток места и уже устаревшее оборудование старого машинного здания и старой котельной дали мысль заменить это оборудование новым. На месте десяти паровых машин, работавших насыщенным паром и производивших в сумме 9 600 сил, по новому проекту 1910 года решено было установить 7 паровых турбин общей мощность 60 000 сил. Шесть из этих турбин уже установлены, седьмая, в 15 000 сил, будет установлена в 1914 году. Мощность станции, несмотря на продажу всех паровых машин, достигнет таким образом 82 500 лошад. сил или 55 000 KW. Дальнейшее увеличение мощности двигателей может быть получено только едва ли выгодной заменой малых турбин мощности 2 000 -3 000 KW бoльшими. Это последнее переустройство могло бы увеличить мощность станции до 80 000 KW, что и является высшим пределом мощности данной установки при современном уровне техники. Нужно оговориться, что это переустройство, вероятно, не будет иметь места. Вместо этого О-ву 1886 года придется в ближайшем будущем строить вторую станцию.

Котельная 
За постоянным увеличением мощности паровых двигателей и отчасти за их свойствами должно следовать развитие котельного хозяйства. Старая котельная вмещала до 1906 го-да 15 горизонтальных водотрубных паровых котлов [с нагревательной поверхностью] по 300 кв. метров, дававших насыщенный пар 12 атмосфер давления. Постановка первых турбин дала толчок применению перегретого пара и в 1906 г. установлены были в этой котельной 4 котла "Симонис и Ланц" по 400 кв. метров с пароперегревателями, давав-шими пар 2600 Ц. В 1907 году была построена параллельно машинному зданию новая котельная, в которой установлены были 8 котлов "Бабкок и Вилькокс" по 400 кв. метров с пароперегревателями, повышающими температуру пара до 3000 Ц. Дымовые газы из этих котлов собирались в общий боров и проходили через два железных экономайзера непрямого действия системы "Шмидта" общей поверхностью нагрева 1 200 кв. метров. Вместе с принятием решения переустраивать старое машинное здание и устанавливать в нем большие турбины, возник в 1910 г. вопрос о значительном увеличении мощности котельных. Между тем место для них ограничено скромными размерами владения Общества и по последнему проекту, несмотря на увеличение мощности двигателей в 4 раза, немногим превышает ту площадь, которая отведена была первоначальным проектом (1897 года). Приходилось поэтому обращать особое внимание на лучшее использование каждой пяди земли.

Новые веяния в технике котлостроения значительно изменили к этому времени понятие о нормальной напряженности поверхности нагрева и создали новые типы котлов высокой паропроизводительности при малой поверхности нагрева и небольшой площади, занятой котлом. Эти новые принципы прежде всего побудили повысить производительность 8-ми котлов "Бабкок и Вилькокс" до 25 клг. пара [в час] с 1 кв. м поверхности нагрева. Это увеличение достигается постановкой в 1911 году в дополнение к кирпичной дымовой трубе центробежного вентилятора, для усиления тяги, и соответствующим переустройством топок котлов. Одновременно с этим выброшены были проржавевшие железные экономайзеры и установлен перед дымососом экономайзер "Грина" поверхностью 1 200 кв. метров, который, благодаря лучшему коэффициенту теплопередачи, значительно повысил подогрев воды. Затем оставшееся в новой котельной свободное место используется более расчетливо постановкою в 1910 и 1911 гг. сдвоенных вертикальных котлов системы "Гарбе" по 500 и 540 кв. метров и больших экономайзеров над ними на особом железном помосте. Обе пары котлов снабжаются искусственной тягой. Экономия места в горизонтальном направлении заставила волей-неволей идти вверх и крыша этой части котельной значительно повышена; расстояние от пола до стропил равно здесь 17 метров. Первое время котлы были снабжены горизонтальными нефтяными топками и могли производить лишь 30 клг. пара с 1 кв. метра. Замена горизонтальных топок вертикальными системы [нашего сотрудника] инж. Зауэр повысила максимальную испаряемость до 40 клг. Оборудованная таким образом часть котельной, несмотря на свои малые размеры в горизонтальной плоскости, могла дать нормально до 73 000 клг. пара 3250 Ц. в час. Максимальная же паропроизводительность достигает 95 000 клг. или 200 клг. пара с 1 кв. метра площади пола, занятой всем оборудованием и проходами для обслуживания. Эта установка являлась пробной и потому имеет различное оборудование двух пар котлов. На первой паре мы имеем два экономайзера "Грина" общей поверхностью 720 кв. метров или 72% поверхности котлов, на второй - 2 группы ребристых экономайзеров "Каблиц", всего 1 440 кв. метров или 133% поверхности котлов. Первая пара имеет искусственную тягу по системе "Швабаха" с образованием разрежения струей холодного воздуха, вдуваемого вентилятором в систему конусов. Вторая пара снабжена двумя параллельно работающими дымососами, высасывающими непосредственно горячие газы. Опыт этой установки позволил выбрать наилучшее оборудование для переустройства старой котельной, к которому из-за недостатка пара и свободного места пришлось приступить уже в 1911 году. Отсутствие экономайзеров и перегревателей в связи с применением естественной тяги обуславливали слабую напряженность и неэкономичность работы этой котельной. Продажа паровых машин уничтожила потребность в насыщенном паре, а замена их турбинами увеличивала необходимость перегрева. Решено было выбросить старые котлы, увеличить вдвое высоту здания при незначительном удлинении и расширении его и установить в нем 12 больших котлов "Гарбе" сдвоенного типа.

В основу проекта положена группа из двух котлов по 750 кв. метров поверхности нагрева с двумя экономайзерами по 608 кв. метров и двумя параллельно работающими дымососами. Котлы становятся в два ряда по стенам котельной с проходом перед топками. Каждый котел снабжен двумя группами экономайзеров с сборным боровом между ними, помещенным на железном помосте над котлами. Все котлы имеют вертикальные нефтяные топки системы инж. Зауэра. Особенностями расположения этой котельной являются:

1) Короткий путь дымовых газов из-за отсутствия длинного борова, наличности всего трех последовательных ходов для газов в котлах и параллельного течения газов одного котла через 2 группы своего экономайзера. Все эти причины дают возможность ограничиться малой тягой даже при очень большой нагрузке. Вертикальная топка оказывает свое влияние в этом же направлении. В результате котлы могут давать до 25 клг. пара с 1 кв. метра без работы вентиляторов с разрежением, образуемым короткой дымовой трубой, равным 5-6 м/м. водяного стол-ба.

Наличность малого разрежения повышает экономичность установки, как за счет меньшего расхода энергии на искусственную тягу, так и за счет малого просачивания воздуха через кладку.

2) Уменьшение площади наружных стен горячих аппаратов за счет большой паропроизводительности, расположения всех экономайзеров вплотную один к другому и отсутствия длинных боровов.

3) Постановка на два котла двух дымососов, рассчитанных на максимальную нагрузку обоих, чем обеспечена возможность экономичной регулировки тяги в широких пределах и возможность работать при поломке одного дымососа обоими котлами с нормальной нагрузкой (до 35 кг./м.2).

4) Разделение котельной на самостоятельные законченные элементы, состоящие из двух котлов каждый со своим экономайзером, из двух дымососов и паровой турбинки для питания. Описанным расположением, а также топками инж. Зауэра достигнуты следующие важные для котельной преимущества:

1) Компактность, характеризующаяся получением 280 клг. пара с 1 кв. метра пола или в 3. раза больше, чем получалось при старом оборудовании.

2) Необходимая для осветительных станций способность быстро повышать паропроиз-водительность и выносить форсировку.

3) Высокий коэффициент полезного действия котельной установки при сильно переменной нагрузке (от 10 до 45 кг.) равный 80% (учитывая потери на питание, тягу, распыливание нефти и охлаждение паропровода).

4) Дешевизна оборудования (оборудование на 1 000 кг. пара в час стоит 4 100 руб. или на 1 лош. силу около 20 рублей).

5) Дешевизна обслуживания.

6) Надежность производства пара, ввиду выключаемости каждого элемента и достаточного резерва во всех частях оборудования. К описанному переустройству приступлено было в 1911 г., для чего были в первую голову выведены стены нового здания и перекрыты стропилами и крышей. Далее, сломана была старая крыша и стены и убраны котлы левой половины котельной. В 1912 году эта половина оборудована шестью котлами Гарбе, которые уже находятся в работе.

Здесь необходимо отметить, что все эти работы происходили без остановки работы котлов этой котельной, что очень сильно усложняло дело. По окончании нового оборудования всей котельной она может дать максимально до 400 тонн пара, что при расходе 7 килограммов на 1 киловатт соответствует мощности турбин 57 000 киловатт. Прибавляя сюда 170 тонн пара новой котельной, что соответствует 23 000 киловатт, мы получим возможную максимальную мощность станции равной 80 000 киловатт. При увеличении мощности станции, как предложено только до 55 000 киловатт, котельные совершенно свободно, при наличности большого резерва, дадут требуемое количество пара.

Водоснабжение Водоснабжение является так же таким элементом оборудования, который должен точно следовать за ростом мощности машин. Потребность в большом количестве охлаждающей воды сказалась впервые при постановке турбин, экономичность которых сильно зависит от вакуума. Первоначальное водоснабжение состояло из приемного деревянного колодца, находящегося среди реки, откуда вода поступала самотеком по трубам во второй колодец с приемными клапанами. Отсюда 5 центробежных насосов общей мощностью 215 лошадиных сил нагнетали воду в открытый бак. Далее вода опять самотеком проходила через фильтры из медных сеток и поступала в сборные баки.

Конденсаторы машин по сложной сети труб засасывали воду из этих баков. При расширении станции в 1907 году, ввиду необходимости иметь дело с большими количествами воды, пришлось отказаться от принципа самотека и открытых резервуаров и применить более быстрое течение воды по трубам и закрытым фильтрам под давлением.

Водоснабжение 1907 года имеет оригинальную и очень дешевую приемную часть, состоящую из приемных головок, лежащих прямо на дне реки и снабженных для осмотра и ремонта поворотными шарнирами. Это водоснабжение имеет 4 горизонтальных центробежных насоса общей мощностью 400 сил и 4 плоских закрытых фильтра с сетками. Из фильтров вода поступает в метровые трубы, подводящие воду к конденсаторам. Давление, нужное для прохода воды через всю систему, включая всасывание, равно максимально 1 атмосфере. Перед заменой паровых машин старого машинного здания турбинами перестроена была в 1910 году нагнетательная часть старого водоснабжения по той же системе, как в водоснабжении 1907 года. Только фильтры здесь применены не плоские, а цилиндрические, более прочные в механическом отношении и более удобные для очистки. Мелкие горизонтальные насосы заменены большими вертикальными, так что мощность старой насосной удвоилась и сравнялась с новой насосной. Вслед, затем возник вопрос о дальнейшем крупном увеличении водоснабжения.

Решено было отказаться от расширения старых и построить отдельную насосную с самостоятельною приемною частью. На эту последнюю обращено было особое внимание. Собственно приемная часть расположена в реке ниже летнего уровня и представляет из себя закрытый деревянный ящик с решетками в передней шпунтовой стене и верхнем перекрытии. Из этого ящика через 6 шлюзов вода поступает в 3 кирпичных колодца, которые могут быть изолированы друг от друга и от реки. В каждом колодце находятся приемные трубы двух насосов. Обратные клапана помещены над водою и их обслуживание производится с верхнего пола. На высоте этого пола все колодцы соединяются между собою чугунными дверями корабельного типа. Первый колодец соединяется с насосной подземным туннелем. Для забора во время высоких вод чистой верхней воды имеются специальные задвижки. Обслуживание их и нижних шлюзов может производиться в экстренных случаях и с набережной.

Все это дорогое сооружение обеспечивает таким образом удобное обслуживание приемных клапанов и решеток во все времена года и гарантирует непрерывную подачу громадных количеств воды (до 18 000 т. в час). Для подъема воды проектировано установить в насосной 6 вертикальных центробежных насосов мощностью 200 сил каждый. Вода поступает из насосов в нижнее кольцо метровых труб, затем проходит через цилиндрические фильтры с медными сетками для очистки воды от более мелкой грязи и поступает в верхние трубы, подающие воду в старое и новое машинные здания. В настоящее время в этой насосной работаю 4 насоса. Полная производительность этой насосной равна 6 х 3 000 т. = 18 000 т. в час и вместе с двумя прежними водоснабжениями, подающими по 6 000 т. в

Ссылки: