Электрические станции. I. Общие понятия. — II. Типы Э. станций по производству Э. энергии. — III. Классификация их. — IV. Здания и помещения Э. станций. — V. Оборудование Э. станций. — VI. Эксплуатация Э. станций. — VII. Судовые Э. станции. — VIII. Вагонные и поездные Э. станции. — IX. Полевые Э. станции. — X. Литература об Э. станциях.
I. Э. станции (Centrales, Usines centrales, Usines électriques, Stations centrales électriques. Stations centrales géneratrice d’énergie electrique, Elektricitätswerke, Electric station, Central elektrical stations) называются также центральными станциями, генераторными или силовыми станциями и представляют сложные технические сооружения, предназначаемые для производства или выработки Э. энергии для промышленных целей. Э. станций являются главными центрами Э. установок, питая их Э. энергией. которая на них добывается и распределяется в системе установки по абонентам для освещения, электродвижения и различных других целей — применения или пользования Э. энергией. Производство, добывание или «выработка» Э. энергии на Э. станциях достигается процессом превращения механической энергии двигателей-машин в энергию Э. тока при посредстве электромашин: динамо- или альтернаторов (см. Динамо-Э. машины).
II. Источниками механической энергии, которая может быть преобразована в энергию Э. тока, могут служить: а) водяной пар под давлением, б) водопады или естественный напор воды, в) ветер, г) вода под давлением, д) сжатый воздух, е) разреженный воздух, ж) газ, з) нефть, керосин, спирт. В кратких чертах преобразование этих источников механической энергии в электрическую заключается в следующих принципах. Пар. В паровых котлах, превращая энергию горючего (топлива), получают водяной пар под давлением. Пар приводит в движение паровые машины, кои непосредственно или при помощи передач ременной или канатной приводят в движение электромашины. При наличности канализации пара в городах паровые котлы могут отсутствовать на Э. станциях, пользующихся паром, уже доставляемым к ним (напр. в Нью-Йорке). Водопады, или естественный напор воды. Силой падения воды или ее напором приводятся в действие турбины или водяные колеса, кои и приводят в действие при посредстве различных передач или непосредственно — электромашины. Ветер. В исключительных случаях господства постоянных ветров или частых периодических сильных воздушных течений при посредстве особых ветряных двигателей (ветряков) приводят в действие электромашины, заряжающие обыкновенно аккумуляторные батареи. Вода под давлением. В некоторых городах имеются специальные напорные водопроводы (Force motrice) для технических устройств, пользующихся их энергией. При помощи водяных двигателей вращают электромашины и получают Э. энергию. Сжатый воздух. При наличности канализации в городах сжатого воздуха им пользуются при посредстве воздушных машин для вращения электромашин. Разреженный воздух дает возможность также работой воздушных машин приводить в движение электромашины и получать Э. энергию. Газ. При устройстве газовых двигателей можно употреблять или светильный газ, или другие газы, напр. газы доменных печей, «бедный» или водяной газ, и этими моторами приводить в движение электромашины. Нефть, керосин и пр. Жидкие углеводороды служат энергией для нефтяных, керосиновых, бензиновых и других двигателей, являющихся моторными машинами для электромашин. В последнее время в технике двигателей этого рода сделаны огромные успехи. Ввиду значительной экономичности этого рода двигателей они получают сильное распространение (наприм. дизель-моторы). Основной частью Э. станций являются механические двигатели; эти последние, приводя в движение Э. машины, развивают в них Э. энергию, поступающую обыкновенно на особую часть Э. станций — распределительную, или коммутационную, доску, откуда она и распределяется по кабелям или магистралям сети (канализации Э. энергии) к абонентам, различным приборам потребления или расходования Э. энергии.
III. Предназначенные для разнообразных целей применения электрической энергии и утилизируя различные источники механической силы, Э. станции получают довольно обширную классификацию. Э. станции устраиваются: 1) по назначению: городские — осветительные и трамвайные, частные или домовые — для отдельных зданий, усадеб и проч., заводские и фабричные — главным образом, для передачи силы, крепостные — для оборудования крепостей и их обороны, судовые — для военных судов и коммерческих, учебные — при высших технических и электротехнических школах для практических занятий и обучения. 2) По движущей силе машин: водяные, или гидравлические, паровые, ветряные, газовые, нефте- или керосиномоторные и др. 3) По характеру доставляемой электрической энергии Э. станции устраиваются: постоянного тока, переменного тока, низкого и высокого напряжения. 4) по характеру сооружений — постоянные, временные и подвижные. Как особый класс Э. станций существуют такие, которые движущей силой машин имеют также электрическую энергию, получаемую от другой Э. станции. Такого рода как бы несамостоятельные Э. станции носят название подстанций (Sous-stations, Unterstationen), или «вторичных» станций. Двигателями на подстанциях являются электромоторы. Назначение подстанций — видоизменять характер электрического тока, что может быть вызвано весьма многими обстоятельствами эксплуатации Э. станций.
IV. Здания и помещения электрических станций. Сооружения Э. станций представляют значительный технический интерес по обширности разнообразных и серьезных условий, предъявляемых к такого рода устройствам. Представляя из себя центры обычно обширных электрических установок, они являются местом, где сосредоточены иногда десятки и сотни тысяч лошадиных сил в мощных и сложных машинах станций. Обслуживая огромное число разнообразных абонентов, Э. станции представляют слишком ответственные сооружения по отношению надежного и всегда исправного удовлетворения нужд района их действия, и поэтому сторона постоянного исправного состояния механизмов и их работы является весьма важным обстоятельством сооружения. Расходуя весьма часто значительные количества топлива, напр. при паровых Э. станциях, станции должны быть всегда обеспечены им в достаточных количествах запаса горючего, воды для котлов и охлаждения машин и проч. Наконец, экономические соображения этих устройств, в которые промышленные предприятия вкладывают миллионные капиталы, выдвигают вопросы наиболее целесообразного конструирования Э. станций, выбора их работающих типов машин, характера постройки зданий и места их расположения как по отношению снабжаемого электрической энергией района, так и по расположению электрических станций в городах и промышленных центрах в отношении стоимостей земельных участков. Утилизация естественных сил природы, напр. водопадов, в настоящее время создала ряд разнообразных Э. станций, расположенных непосредственно вблизи этого рода источников сил природы. Водопады Старого и Нового Света снабжены уже или оборудуются гидравлическими Э. станциями, иногда поразительных мощностей. Пороги рек, горные ручьи и вообще реки с большим падением привлекают внимание промышленных компаний с целью устройством Э. станций утилизировать их огромную мощность и превратить ее в электрическую энергию. В настоящее время энергия белого угля уже в громадных цифрах лошадиных сил применена Э. станциями на службу промышленности и прогресса. В нашем отечестве этого рода устройствам принадлежит будущая утилизация естественных сил Кавказа, Финляндии и Сибири, изобилующих малоисследованными источниками водяной силы. В сооружениях гидравлических Э. станций главное место по серьезности технических задач занимают гидротехнические устройства, к которым и относятся: постройка заграждающих плотин, отводных каналов или искусственных русел, водоемов или главных резервуаров, куда проводится вода источника отводом от русла утилизируемого водоската и, наконец, напорного или рабочего трубопровода к водяным машинам или турбинам станций. Иногда подобная схема упрощается, и здание станций устанавливается прямо на искусственном русле, отведенном от реки (см. табл. I). Достаточно ясная схема гидравлической станции изображена на табл. II. На верховье падающей по горному склону реки в месте главного ската или порога (1) сооружается водоотводная плотина, в которой имеется возможность при излишке воды открывать пропускные задвижки (2 и 3). Впуск воды для работы станций находится при шиберах в стенке плотины (4). Вода из русла реки направляется в искусственное русло (6), одна из стен которого имеет порог для переливания излишка (5). Вторичное обеспечивание пропуска воды, если она не направляется на станцию, имеется в воротах (7 и 8) с шиберными щитами. Из верхнего искусственного русла вода направляется через щиты (9) в тоннель или канал, подающий воду в верхний напорный резервуар-бассейн. В этом резервуаре также имеется обходной канал, куда вода при излишке ее может переливаться через боковую стенку-водослив (12); этот канал открывается особым выпускным (16) руслом излишней воды, куда также может быть спускаема вода и из всего верхнего бассейна задвижками (15) в особой стенке. Из верхнего бассейна-резервуара вода через щиты (14) направляется уже в напорный трубопровод (17) на станцию. Гидравлическая станция в своем оборудовании имеет как двигательные машины — различные турбины или водяные колеса. Вал этих гидравлических машин или непосредственно несет насаживаемый на него якорь, или ротор (вращающиеся части) электромашин. Иногда это вращение передается при промежуточном механизме, напр. коническими шестернями. Применяемые на станциях турбины и колеса работают при разнообразных скоростях (оборотах в минуту). Так, например, колеса Пельтона средних мощностей делают до 800 оборотов в минуту. Турбины значительной величины с непосредственно насаженными на их вертикальные оси роторами работают со скоростью менее ста оборотов в минуту. Детали турбин, их установки и чрезвычайно важный для Э. станций вопрос об урегулировании этого рода двигателей см. статью о турбинах (Тюрбины, турбины). Коэффициенты полезного действия или промышленная отдача турбин = 65—75°. Несмотря на заманчивость, с экономической точки зрения, пользоваться такими естественными силами природы, как водяная сила, приходится иногда при сооружениях этого рода серьезно считаться как с пропуском периодического излишка вод речного бассейна, так равно и с возможным также недохватом воды в некоторую часть года на сравнительно некрупных водопадах или порогах. Такое обстоятельство, а иногда заведомая недостача мощности гидравлической станции вызывают необходимость одновременно с комплектами гидравлических машин — иметь на подобных станциях агрегаты паровых машин и электрических, а следовательно, и связанную с ними установку паровых котлов. Эти станции носят название «mixte». Несомненно, что паровые агрегаты машин являются как бы запасными механизмами станции и или работают при временном бездействии гидравлической установки, или пускаются в ход в часы таких нагрузок района, когда водяная установка не развивает потребной от станции мощности. Наконец, такие комплекты машин являются весьма целесообразными в тех случаях, когда стихийные повреждения гидравлической установки могут вызвать ремонт ее, сопряженный с временным прекращением действия турбин станции. Э. часть оборудования гидравлических станций не представляет каких-либо особенностей; она будет по аналогии понятна при дальнейшем изложении о станциях паровых. Гидравлические станции ввиду обычного их удаления от района в места, где можно утилизировать естественные силы природы, вырабатывают электрические токи высоких напряжений, которые не требуют для их проведения к населенным или промышленным центрам толстых кабелей (дорогих медных проводов). Эти электрические станции обычно сопровождаются подстанциями в городах или местечках, обслуживаемых такими гидравлическими установками. Паровые Э. станции являются наиболее распространенными сооружениями этого рода и паровые машины-двигатели этих станций представляются самыми популярными механизмами, связанными с Э. машинами для получения промышленного Э. тока в наше время. Повсеместная наличность дешевого горючего, огромная добыча каменного угля и нефти — создают возможность сложному процессу превращения энергии топлива в Э. энергию занимать выдающееся место при оборудованиях Э. станций. Муниципальные хозяйства городов, частные и общественные здания, фабрики и заводы, суда флота и рудники в обширных размерах пользуются Э. энергией, получаемой от паровых станций, и действительно, число паровых лошадиных сил, превращаемых в энергию Э. тока для самых разнообразных его применений, растет с каждым годом и достигает огромных размеров. Место расположения паровых Э. станций обусловливается, как вообще и всякой другой центральной станции, по отношению питаемого ею района экономическими соображениями расстояний передачи энергии в места ее потребления. С этим обстоятельством тесно связаны как единовременные затраты на медь главных проводов, так равно и те годовые потери по передаче энергии, кои ложатся накладными расходами на стоимость выработки энергии и на величину коммерческих тарифов эксплуатации станции. Впрочем, эти обстоятельства являются ощутительными для станций сравнительно малой и средней мощности, работающих с низким напряжением тока. При отпуске со станции значительной мощности токов высоких напряжений условия влияния расстояний отходят на второй план, оставляя место для других факторов по выбору расположения станции, а именно дешевизне земельного участка и удобству доставки топлива и близости воды. Благоустройство обширных населенных центров, в широких размерах применяя Э. энергию для различных нужд городского обихода, ставит в то же время почти везде в своих санитарно-гигиенических мерах и законоположениях — самые тяжелые условия и требования ко всем значительным фабрикам и заводам в городах, и Э. станции, являясь такими же заводскими сооружениями, должны отступать из центров и распланировываться в предместьях и за городом. Таким образом, на ситуационное положение Э. станций получают сильное влияние обстоятельства удобства и экономии эксплуатации этих станций и желание строителей их быть вне тяжелых требований городов по отношению дыма их труб, шума работающих механизмов, а также весьма неприятных сторон от влияния сотрясения грунта, передающегося соседним сооружениям.
Снабжение топливом значительных паровых Э. станций представляет серьезную задачу при сооружениях подобного рода. Чтобы представить оборот суточного расхода, напр., каменного угля некоторых из них, можно взять такую станцию, как сооружаемую ныне в Лондоне для подземного метрополитена (Underground Electric Railways Company), для которой в сутки необходимо сжигать по три поезда в 40 вагонов каменного угля при ее полной работе. Таким же специальным вопросом явится и решение — ежедневной уборки золы и шлаков, этих остатков работы колоссальной в мире кочегарки. Из этого одного соображения вытекают появившиеся идеи — строить паровые мощные Э. станции вблизи самых месторождений каменного угля и уже оттуда транспортировать в промышленные центры не сырой продукт их добычи, а непосредственно электрическую энергию, стоимость которой явится значительно пониженной.
Угольное хозяйство Э. станции, связанное со значительными затратами подвоза и склада топлива, в большой мере оказывает влияние на расположение станции на берегах рек, пользуясь обычно более дешевым путем его постоянной или периодической доставки. Водная доставка топлива производится или во время навигации, при замерзающих реках или заливах, или идет непрерывно круглый год. В первом случае принимаемое топливо складывается в штабелях вблизи станции, во втором — оно подается к кочегарке для ее ежедневного обихода. Большие склады каменного угля необходимо оберегать от возможности самовозгорания, для чего штабели должны иметь систему вентиляционных труб, закладываемых в их толщу. При подвозе топлива Э. станции по железной дороге угольный склад станции приспосабливается к наиболее целесообразной подаче и разгрузке вагонов дороги. Рациональным приемом решения этой задачи является устройство дорожных путей на эстакаде, с которой топливо выгружается в соответствующие штабели. По земле территории склада прокладывается вторая сеть путей для циркуляции вагонеток в кочегарку Э. станции, обыкновенно узкоколейная, с ручной или электровозной тягой для движения вагонеток. В больших американских и английских паровых Э. станциях ежедневно подвозимое топливо особыми угольными транспортерами-элеваторами, приводимыми в действие электромоторами, принимается или прямо в угольное помещение, располагаемое сверху кочегарки, или же складывается в особое отделение рядом с котельной, куда оно в том и другом случае поступает по особым каналам силой тяжести собственного веса, направляясь прямо к соответствующим топкам паровых котлов. На станциях менее значительных подача топлива к котлам кочегарки достигается путем устройства особого рельсового узкоколейного пути, по которому циркулируют специальные ручные угольные вагонетки. Из них топливо или складывается перед топками котлов, или они устанавливаются перед котлами во избежание неопрятности рассыпаемого на полу угля. Емкость таких вагонеток обыкновенно 30—40 пд. угля, удобная для перевозки одним человеком. Такие специальные вагонетки и рельсовые пути в кочегарках можно видеть на фигурах прилагаемых таблиц. Удаление шлаков и золы из топок паровых котлов устраивается подобным же способом; зольники топок имеют возможность выбрасывать содержимое через отверстия в их дне, и остатки попадают также в вагонетки, располагаемые в специальном ходу — тоннеле под котлами, откуда и могут, подымаясь на особых лифтах, вывозиться со станции. При употреблении жидкого топлива: нефти, нефтяных остатков — мазута для котлов, обиход этого хозяйства значительно упрощается. Форсунки имеют специальный трубопровод, а чистота содержания кочегарок может быть доведена до изящества. В последнем случае вопрос сводится или к устройству нефтехранилищ при станции, или к организации ежедневного подвоза нефти, требуемого суточным ее расходом. В местностях с суровой зимой нефтепровод необходимо оградить от замерзания или сгущения нефти. Топливо, являясь первоисточником энергии паровых Э. станций, составляет естественную серьезную заботу в их обиходе. Представляя эквивалент отпускаемой электрической энергии, оно требует постоянного контроля своего расхода и наблюдения за его надлежащим качеством. Поэтому учет топлива на паровых Э. станциях необходим. Для угля обычно устанавливаются весы, часто с автоматической записью (как на хлебных элеваторах); для нефти ту же роль выполняют нефтемеры. В журналах суточной работы Э. станции расход топлива постоянно отмечается, и график сжигаемого угля соответствует и следит за нагрузками станции и отпускаемыми киловаттами Э. энергии.
Водяное хозяйство паровых Э. станций обслуживает различные потребности их и представляет на больших Э. станциях также сложные системы разнородных водопроводов и канализаций. Так, на Э. станциях имеются: 1) водопровод для питания котлов, 2) водопровод для конденсации паровых машин, 3) водопровод для охлаждения нагревающихся частей машин (устраивается при больших типах паровых машин), 4) питьевой или хозяйственный водопровод для уборных и ванн бригады служащих и 5) водопроводная сеть с пожарными кранами. При некоторых системах регулировки машин является 6) специальный водопровод для регуляторов или сигналов к машинам. Если принять во внимание, что некоторые из этих водопроводов несут теплую (напр. для ванн и умывальников), а некоторые горячую воду (напр. для питания паровых котлов) и что давление в этих водопроводах также различное, от отрицательного в заборных трубах холодильников до рабочего давления паровых котлов, напр., 10—14 атм., то ясным представляется та сложная сеть этой категории трубопроводов, которая укладывается почти во всех помещениях станции (см. таб. III). Наиболее существенными и требующими больших количеств воды являются системы питания котлов и охлаждения машин. Эта огромная потребность в воде Э. станций также является серьезным мотивом выбора места расположения станции на берегах естественных водоемов. Обстоятельство этого постоянного потребления воды на станциях является причиной устройства собственных водопроводных сооружений или для забора речной или озерной воды вблизи станции, или устройства отдельных артезианских колодцев. Вода для питания котлов Э. станции может требовать специальных аппаратов, если в природе она обладает большим процентом жесткости. Наконец, для удовлетворения обыкновенного расхода значительных масс воды для охлаждения пара паровых машин (конденсации) устраиваются особые сооружения для охлаждения такой отработанной воды, чтобы вновь утилизировать ее в круговом процессе охлаждения паровых машин (см. Градирни). Оборот воды Э. станции связан с устройством также и систем отведения или вод загрязненных, или вод нагретых из холодильников паровых машин, и станционные сооружения заключают в себе и этого рода специальные работы. Места расположения Э. станции вблизи рек или на берегах их и тесно связанные в своем водяном хозяйстве с бассейном реки — оказываются иногда под влиянием колебаний их уровня. Иногда горизонт рек может опускаться в весьма значительных пределах, а иногда, наоборот, поднятие уровня рек может вызвать не только затруднения в ответственной работе станции, но даже затопить таковые и остановить их действие. Изучение колебаний уровня рек является весьма существенным обстоятельством при столь серьезных устройствах, и пренебрегать этим неблагоразумно. Из конструкций выпуска отработанных вод Э. станции необходимо обратить особое внимание на очистку конденсационных вод паровых машин от постоянно содержимого в них масла (из смазки цилиндров). В заботах о надежном содержании паровых котлов Э. станций в городах, имеющих питьевые водопроводы, воду для питания (небольших) Э. станций берут из городской сети. В таких установках в городах необходимы дополнительные устройства на станции, обеспечивающие питание котлов на случай возможных «запираний» воды во внешней сети города, в противных случаях станции могут угрожать совершенно неожиданные остановки ее действия.
Здания и помещения Э. станций. Утилитарные назначения Э. станций не дают для внешности этого рода построек особых архитектурных задач строителям, и обычно наружный вид Э. станций не отличается изысканной отделкой, но конструкция зданий станций вообще ставит эти постройки в ряд одних из сложных технических и строительных сооружений. Отдельно стоящие в предместьях на обширных земельных участках Э. станции представляют почти всегда одноэтажные здания. Построенные в городах в ряду других зданий улицы Э. станции часто сами располагаются при сравнительно малом месте в виде многоэтажных зданий, с размещением своих помещений в различных уровнях. Как бы в противоположность такого рода многоэтажным Э. станциям весьма большое число небольших и средних по мощности частных станций (для обслуживания вокзалов, рынков, театров, больших магазинов, отелей, частных домов и проч.) расположены исключительно в подвальных этажах зданий, ниже уровня поверхности улиц города. Независимо от мощности электрических станций здания для них содержат обычно небольшое число отдельных помещений. Все помещения Э. станций по их назначению можно разделить на две группы. I. Помещения рабочие: 1) котельное или кочегарка, 2) машинное и 3) аккумуляторное. II. Служебные помещения: 1) ремонтные мастерские, 2) кладовые или магазины материалов, 3) склады топлива, 4) запасы воды — баки или резервуары, и 5) помещения контор для запасных служащих или дежурных, уборные и, наконец, в некоторых случаях жилые помещения. Небольшие паровые Э. станции состоят исключительно из двух помещений: это кочегарка и машинное помещение; наконец, малые или временные станции имеют всего одно помещение с установленным котлом и машиной или локомобилем.
Котельное отделение, или кочегарка, Э. станций. Правила (закон 8 июня 1889 г. о паровых котлах) устанавливают ряд требований к устройству кочегарок вообще. По отношению Э. станций необходимо подтвердить лишь то замечание, что в отличие от обычных заводских кочегарок котельное отделение Э. станций всегда сосредоточивает на себе большое внимание и, находясь под постоянным и неослабным вниманием инженеров станции, благоприятно отличается как в отношении устройства, так и хода работы от первых. Являясь одним из двух (машинное) помещений Э. станции, где сосредоточен весь процесс превращения энергии, кочегарка Э. станции представляет всесторонне обдуманное устройство, в котором находит место всякое новое, усовершенствованное приспособление, имеющее целью или облегчить тяжелую службу бригады рабочих, или в той или иной мере улучшить производство пара и поднять промышленную отдачу котлов — их коэффициент полезного действия. Ввиду специальных условий паровых Э. станций работать при постоянно и довольно сильно колеблющихся потреблениях Э. энергии (нагрузки) и непрерывности действия Э. станций, обслуживающих большие районы, выбор типов котлов, расположение и группировка их, системы их взаимного соединения и выключения — являются основными задачами оборудования. Наконец, характер роста Э. станций по мере развития района и нарастания абонентов вносят в соображения планировки кочегарок своеобразные условия, влияющие несомненно на общий план сооружения и в частности на размещение котлов Э. станций в котельном отделении. Здания Э. станций по своему расположению на участке земли должны быть так размещены, чтобы в будущем без особых неудобств и легко можно было пристройкой как бы продолжать сооружение и даже удвоить его. При самых небольших паровых Э. станциях рекомендуется если и не устанавливать сразу, то во всяком случае оставлять место для дополнительного или запасного парового котла. В больших Э. станциях запасные комплекты являются прямой необходимостью. Кочегарки больших Э. станций располагаются параллельно машинному отделению по одну или по обе его стороны; иногда эти два рабочих помещения Э. станций в плане образуют фигуру тавра Т, соприкасаясь под прямым углом одно к другому. Размещение паровых котлов Э. станций в котельном отделении устраивается или в один ряд, или в два ряда — пассажем. Группы паровых котлов образуют так наз. батареи котлов. При односторонней кочегарке подача топлива легко производится через отверстия в наружной стене, примыкающей к складу угля. При установке батарей котлов пассажем уголь подается или по среднему рельсовому пути, или из воронок сверху кочегарки, куда он загружается транспортерами в верхний над кочегаркой склад. Устройство паровых котлов и их арматуры — см. Паровые котлы. Из данных, относящихся до кочегарок Э. станций, можно указать следующие: количество пара, доставляемое паровым котлом на 1 кв. м поверхности нагрева, в водотрубных котлах, значительных по величине котлов (для единиц 500 и 1000 киловатт), в среднем 15 кг сухого пара, а при форсированной работе котла — до 23 кг. На 1 киловатт мощности (среднее число) поверхности нагрева (для единиц 700—1400 лош. сил) около 0,6 кв. м стоимость установки водотрубных котлов, считая обмуровку, фундаменты и боров до дымовой трубы — 48—53 руб. на 1 кв. м поверхности нагрева или на 1 KW мощности станций в 36—40 руб.
Питание котлов. Каждый паровой котел должен иметь два независимых способа питания. Обычно этому удовлетворяют установкой при котлах инжекторов и парового насоса. Для обслуживания больших кочегарок питание котлов вызывает отдельное специальное устройство питательного водопровода; для этого при кочегарке устанавливается насосная напорная станция, а у котлов прокладывается отдельная питательная сеть. Питание котлов обеспечивается как со стороны надежности приема воды, так равно и полной гарантии снабжения котлов. Питательную сеть паровых котлов устраивают кольцевую (по схеме) или параллельную. На табл. III показаны трубопроводы питательных сетей. Температура питательной воды для паровых котлов играет большую роль в экономии их действия, так как в котлах поступающую воду необходимо нагреть до общей температуры воды котла, а следовательно, расходовать топливо более того, чем нужно для образования пара. В целях большей экономии действия котлов устраивается питание их подогретой или горячей водой, применяя для названной цели особые приспособления — водоподогреватели или экономейзеры. Для нагревания питательной воды пользуются теплотой продуктов горения или отходящих газов перед выпуском их из борова (дымохода) в дымовую трубу. В уширенном борове устанавливается особая батарея труб, через которые и пропускают питательную воду от насосов к котлам. Регулируя открытие шиберов или задвижек в боровах, достигают нагревания питательной воды в экономейзерах до 80° и даже до 100° С. Величина поверхности нагрева экономейзеров принимается от 1/4 до 1/2 поверхности нагрева котлов при наличности в боровах температуры отходящих газов до 200° С. При температуре в борове до 300° С. вода приходит в котел нагретой до 150° С. Для очистки поверхности экономейзеров от налета сажи на них они снабжаются особыми металлическими щетками, приводимыми во все время работы в движение (от насосов или электромоторами). Чтобы возможно было производить ремонт экономейзеров или их разборку, в боровах устраивается обход газов запасным каналом. Стоимость экономейзеров — от 45 до 55 руб. на и кв. м их поверхности нагрева.
Паропроводы Э. станций представляют систему трубопровода для передачи пара от паровых котлов кочегарки к паровым машинам Э. станций. Устройство это представляет чрезвычайно важную часть конструкции Э. станций, так как всякий дефект паропровода может быть причиной серьезных нарушений работы всей Э. станции. Рациональное устройство паропровода дает гарантию надежной эксплуатации Э. станций и избавляет впоследствии от больших затруднений, которые часто создаются на Э. станциях по причинам неудачного решения этой ответственной части сложной общей конструкции их. При наличности батарей котлов кочегарки и многих паровых машин двигателей Э. станций паропровод вообще устраивается сложный, т. е. не ограничиваются простым соединением котлов с машинами. Целесообразным решением являются системы кольцевых паропроводов и параллельных; при этих схемах транспортировка пара обеспечивается двумя независимыми направлениями от котлов к паровым машинам, и при случае порчи труб на одном направлении — пар посылается системой разделительных вентилей по другой ветви. Дополнительными устройствами паропроводов являются: отделение из них конденсационной воды, осушение пара, а также конструкции, обеспечивающие этого рода трубопроводы от дефектов при температурных изменениях (см. табл. III). Против охлаждения пара устраивают изоляцию труб плохими проводниками, делая обмазку наружных поверхностей труб особыми теплосберегающими составами с таким расчетом, чтобы температура наружной поверхности труб отличалась от температуры окружающего их воздуха не выше как на 10° С. Количество воды, конденсирующейся при трубопроводе без обмазки, достигает 7—8 кг на 1 кв. м поверхности труб. Отделяемую из паропровода воду необходимо отводить из трубопровода и автоматически выбрасывать ее, что достигается особыми аппаратами — водоотводчиками или конденсационными горшками. Надежная изоляция паропроводов доводит число конденсата до 1—1,5 кг. Температурные деформации паропроводов — влияние их линейного удлинения и обратного сжатия — устраняют вставкой особых компенсирующих колен и петель. Укрепления и поддержки труб делают с приспособлениями, дающими возможность некоторого постоянного их движения. Материал труб, конструкция их соединения, арматура паропроводов должны быть обдуманы в мельчайших деталях. Место установки вентилей, число их и удобство управления ими требуют особого внимания. Приблизительную стоимость устройств паропроводов можно считать от 10 до 15 % стоимости котлов и машин.
Пароперегреватели. На больших Э. станциях длинные паропроводы дают заметную потерю пара при его передаче к паровым машинам. Эти потери выражаются как в отделении конденсационной воды, так равно и в потере давления пара. Одной из действительных мер устранения этого служит идея перегревания пара, вышедшего из котла. Достигается это обычно тем, что пар из котла проходит через ряд труб или специальных аппаратов, устанавливаемых в пламенных ходах котла и в которых насыщенный пар получает добавочный нагрев (температуру). Практически температура перегрева не должна превосходить 250° С. без специальных изменений конструкции паровых машин. Пользуясь особыми устройствами и применяя горячие паровые машины, работают с паром, перегреваемым до 350° С. и более. При этих условиях уже получены, напр., такие цифры расхода пара (для машин в 120 инд. HP.), как 4,25 кг и расход угля только 0,64 кг на 1 индикаторную пар. лошад. силу-час.
Дымовые трубы Э. станций. Каждая установка котлов постоянно сопровождается устройством дымовой трубы (одной или нескольких) для поддерживания необходимой тяги в топках котлов и для отведения продуктов горения. При больших кочегарках, содержащих много групп (батарей) паровых котлов, обычно устраивают несколько дымовых труб, причем в каждую направляют продукты горения от нескольких котлов боровами с двух противоположных по диаметру трубы сторон. Дымовые трубы бывают самой разнообразной конструкции. Высокие дымовые трубы больших городских станций достигают от 50 до 80 м; они обыкновенно круглой (конической) формы, из кирпичной кладки. Дымовые трубы снабжаются громоотводами и скобами внутри трубы для лазания. В многоэтажных Э. станциях при расположении котлов во втором и третьем этажах дымовые трубы, к которым на этих горизонтах примыкают котельные борова (дымоходы), в нижней части (цоколе их) утилизируются под устройство лестниц. В последнее время высокие, дорогостоящие кирпичные дымовые трубы паровых котлов начинают заменять особыми дымососами — вентиляторами, высасывающими продукты горения топок и поддерживающими тягу паровых котлов. Дымососы, являясь приборами механической тяги, требуют для своего действия движущей силы в виде отдельных паровых двигателей или электромоторов. В России до сего времени на Э. станциях не применяются «дымососы», и тяга развивается дымовыми трубами. Между тем в Америке дымососы получают огромное распространение по несомненной их практичности. Из опытов, произведенных на Никольской мануфактуре Морозовых с батареей котлов «Бабкок и Вилькокс» с экономейзерами, получены также самые благоприятные результаты, послужившие основанием принять решение при оборудовании кочегарки новой электрической центральной станции на 4000 KW. устроить вместо дымовых труб — дымососы. Применяя дымососы, вопрос о дыме, столь тяжкий в больших городах, может быть легко разрешен. Продукты горения могут быть направляемы в канализацию, пропуская их чрез поглотительные и растворяющие газы — аппараты с падающей сеткой воды. Дымососы не требуют столь солидных и дорого стоящих сооружений труб и фундаментов, а расход мощности на вентиляторы сравнительно весьма невелик. На Э. станциях дымовые трубы требуют для своего расположения по отношению котельного (и машинного отделения) серьезного обсуждения как в смысле более целесообразного соединения с котлами, так и по отношению к стенам здания станции, которое всегда должно быть сообразовано с ростом и расширением кочегарки. При грунтах плохих, с близко лежащими грунтовыми водами, дымовые трубы могут оказаться под влиянием соседства работающих машин с неизбежным сотрясением от них грунта.
Паровые машины — двигатели Э. станций. Рабочими механизмами паровых Э. станций служат паровые машины самых разнообразных типов, систем и конструкций. Главными существенными требованиями, предъявляемыми к этого рода механизмам Э. станций, являются условия возможной экономичности их работы, т. е. minimum потребления пара на 1 НР.-час, а также особенно точная равномерность хода. Последнее обстоятельство расширяется еще и требованием безупречной саморегулировки машин-двигателей в условиях широких изменений их нагрузок. Паровые машины Э. станций, представляя их движущую силу, ставят при выборе как числа их, так равно и единиц их мощности серьезную задачу в оборудовании сооружаемых Э. станций.
Выбор единиц, т. е. решение относительно установки паровых машин Э. станций той или иной мощности, является всегда в полной зависимости от рода службы Э. станций, характера потребления Э. энергии и вообще от всестороннего изучения как суточного, так и годового графика работы станций. Несомненно, что в каждом отдельном случае могут быть в отношении выбора «единиц» машин их комплектов или рабочих агрегатов (паровые машины вместе с электромашинами) приняты решения более или менее удачные в зависимости от всестороннего предварительного изучения элементов работы станций. У нас, напр., в Петербурге ввиду особенностей распределения темных дней и светлого времени весной и летом Э. станции, напр. для освещения, в такое светлое время могут почти совершенно лишаться нагрузки; однако в темные зимние дни от Э. станций требуется удовлетворение наибольшего расхода энергии. Такая неравномерность в работе Э. станций вызывает особую их «эластичность» по отношению рабочих единиц, обслуживающих машинное отделение. Надежность Э. станций как центральных устройств ставит также условие о необходимости иметь на них постоянно запасные комплекты; наконец, при большом числе машин и непрерывности работы Э. станций необходимо предусмотреть то обстоятельство, что почти всегда которая-либо из машин будет находиться в ремонте. Еще три-пять лет тому назад паровые машины в 500 HP. на Э. станциях были весьма редкими по величине единицами; на электрической станции «Гелиос» в СПб. горизонтальные машины в 1000 HP. были огромными экземплярами для Э. станций. В настоящее время в Лондоне, на строящейся Э. станции для подземного метрополитена, будут установлены турбоальтернаторы (паровые турбины с электромаш. трехфазного тока) мощностью по 7500 HP., т. е. одна машина будет эквивалентна всей Э. станции «Гелиос», и таких машин на этой Э. станции будет десять. Горизонтальные и вертикальные типы паровых машин употребляются на Э. станциях с одинаковым успехом. Экономия места, занимаемого вертикальными паровыми машинами по сравнению с горизонтальными типами, весьма часто является существенным значением при сравнении различных условий. С другой стороны, вертикальный тип паровых машин больших мощностей требует значительной высоты машинного помещения Э. станций. Паровые машины Э. станций почти всегда суть машины с охлаждением пара и обычно (для больших станций) тройного расширения пара. В последнее время получают распространение как машины-двигатели на Э. станциях так называемые паровые турбины, или турбогенераторы, конструированные в непосредственном соединении с динамо или альтернаторами. Появившись уже давно, эти машины имели огромное число оборотов, оно доходило в некоторых типах до 40000 в минуту. Это обстоятельство ограничивало круг их применений. Современные типы турбодинамо или турбоальтенаторов, представляя единицы в 1500—2000 до 7500 НР., имеют уже только 800—1500 оборотов в минуту; они работают, утилизируя расширение пара перед охлаждением, заставляя его проходить по группам турбинок машины как бы каскадом. Распространению этого рода машин на станциях в значительной мере способствует небольшое требуемое для них место, а также сравнительно дешевые фундаменты. Приведем небезынтересные данные по отношению потребления пара турбогенераторами. Мощность 1500 KW., давление пара 10,5 кг на кв. см; вакуум — 660 мм. Турбогенератор Парсонса, изготовленный на заводе Westinghous’a Mfg. Сo в Питтсбурге:
| При | полной | нагрузке | 8,67 кг на 1 KW./час |
| 3/4 | 9,20 1 | ||
| 1/2 | 10,44 1 | ||
| 1/4 | 12,70 1 |
Другой опыт дает цифры испытаний турбогенератора в 1000 KW. Броун-Парсонса (в Эльберфельде).
| Нагрузка 1190 KW. | 8,81 кг на 1 KW./час |
| 994,8 | 9,14 1 |
| 749,3 | 10,12 1 |
Эти цифры хотя и более таковых, которые гарантируются паровыми машинами, работающими с перегретым паром, но они, во-1-х, могут быть понижены при мощностях 5000—8000 HP., во-2-х,значительные удобства ухода, экономия места и постоянство расхода, независимого от изнашивания, напр., поршней или цилиндра, как в паровых машинах, выдвигают турбогенераторы в последнее время сильными конкурентами поршневым паровым машинам на Э. станциях. Паровые машины-двигатели Э. станций питаются паром паровых котлов по специальному паропроводу. Если для целесообразного соединения между собой отдельных котлов и их батарей — котельного отделения, как выше было изложено, — паропровод получает большое значение, то распределение пара в машинном отделении, способ его канализации и конструкция трубопроводов к машинам-двигателям несомненно являются существенными элементами в общем оборудовании машинного отделения. Здесь необходимо прибавить к соображениям, уже изложенным нами, некоторые особенности. Удобство присоединения паровых машин Э. станций к паропроводу весьма существенно, так как при порче трубопровода в каком-либо одном его месте может вызвать остановку работы одной или целой группы машин; поэтому схема паропроводов Э. станций представляет серьезную задачу в каждом отдельном случае.
Электромашины. Паровые машины Э. станций приводят в движение электромашины; это производится различными приемами: 1) паровые машины вращают общую трансмиссию, с которой уже работа передается к динамо-машинам или альтернаторам; 2) паровые машины при посредстве ременной или канатной передачи приводят в движение электромашины или же 3) паровые машины Э. станций непосредственно имеют соединение (на одном валу) с электромашинами; при этом такое соединение может быть жесткое, когда вращающиеся части динамо (якорь) или альтернаторов (ротор) насажены на вал паровой машины или это соединение устраивается эластичное (эластичные муфты), когда вал паровых машин и вал с вращающимися частями электромашин сопряжены особыми муфтами. Существуют типы специальных машинных комплектов: паровых машин, непосредственно соединенных с электромашинами, которые собраны на одной фундаментной раме и, следовательно, устанавливаются также на одном коренном фундаменте; это относится только к довольно мелким единицам для весьма небольших Э. станций. Такие комплекты называются пародинамо. Значительные по мощности Э. станции имеют в большинстве случаев агрегаты в виде пародинамо или пароальтернаторов, соединяющихся общим валом, но фундаменты этих комплектов не всегда соединены между собой, иногда они самостоятельны, т. е. представляют два независимых массива.
Фундаменты паровых и электромашин Э. станций. Одной из особенностей в общей конструкции Э. станций являются фундаменты работающих на них машин. Машинное отделение Э. станций обычно представляет из себя одно помещение, в котором и размещены работающие комплекты. Паровые машины, соединенные с электромашинами, располагаются в машинном отделении Э. станций или в один ряд, т. е. одна к другой рядом, или они образуют между собой два ряда со средним между ними проходом. Таким образом, внутри машинного отделения Э. станций, огражденного своими стенами, является необходимость сооружать отдельные массивные фундаменты паровых машин. Два условия необходимо соблюдать при исполнении сооружения этой части Э. станции — это оградить фундаменты от неправильной осадки под влиянием нагрузки стен и друг друга, а также уменьшить влияние сотрясений, передаваемых работающими паровыми машинами на грунт, по которому этого рода удары и вибрации могут распространяться на весьма обширную зону, причиняя беспокойство соседям, а иногда и повреждения их имущество. Выработанными практикой указаниями в настоящее время при сооружении фундаментов машин считается необходимым массивы их отнюдь не соединять с фундаментами стен, а оставлять между ними возможно большие промежутки. Сами массивы фундаментов должны иметь один или несколько таких прослоек, как, напр., из фундаментного асфальтового толя или литого асфальта. Общую площадь основания для всех фундаментов машин целесообразно разбить шпунтовыми рядами, забиваемыми в грунт, на ряды отдельных клеток, имея в виду задержать и исказить гармонические вибрации грунта от ударов работающих машин. Кладка фундаментов обычно производится из кирпича, также в последнее время предпочитают их делать массивами из бетона. При наличности крепких пород в грунтах на месте постройки Э. станций машинные фундаменты предпочтительно основывать на таких глубинах. Пол машинного здания обыкновенно значительно выше уровня земли, т. е. горизонта двора или улицы, и фундаменты машин естественно образуют более или менее высокие подвальные помещения, весьма необходимые для расположения сложного оборудования машинного отделения. В подвале машинного отделения располагаются трубопроводы конденсационных вод, продувания машин, водопроводы для конденсации, а также весьма часто и машинный паропровод. Там же обыкновенно прокладывают провода и кабели, соединяющие динамо или альтернаторы с коммутационной, или распределительной, доской машинного отделения. Таким образом, загроможденный массивами фундаментов подвал машинного отделения представляется на Э. станции помещением серьезного значения. Освещение его, обыкновенно искусственное, должно быть вполне достаточным, равно как и хорошая его вентиляция с обменом воздуха должна быть исполнена надежно и действовать вполне исправно. При расположении Э. станций вблизи рек подвалы их почти всегда опускаются ниже уровня грунтовых вод, а это, в свою очередь, вносит в конструкцию устройства фундаментов, стен и пола подвала — еще новое, весьма неприятное и серьезное требование борьбы с этими водами, проникающими уже в подвал под некоторым напором. Весенние и осенние подъемы вод рек и их разливы должны быть строго определены в цифровых данных при проектировании станций. Многочисленные вводы и выходы различных трубопроводов в толще фундаментов стен здания должны быть конструированы особенно тщательно; при этом возможность деформаций нормальной осадки сооружения должна быть принята во внимание.
Машинное хозяйство Э. станции. Обслуживание паровых машин Э. станций, имея в виду значительной мощности станции, вызывает сложные дополнительные устройства и приспособления машинного отделения. К числу необходимых конструкций этого рода относятся подвижные или катучие мостовые краны для разборки частей паровых машин при их осмотрах и ремонтах. Такие краны должны обладать иногда огромной подъемной силой; на Э. станции «Эдиссон» в Нью-Йорке его подъемная сила 50 тонн, т. е. 3100 пудов. В малых по мощности Э. станциях над машинами заделывается двутавровая балка с подвижным крюком или блоком.
Обслуживание паровых машин Э. станций маслом при употреблении столь огромных единиц на электрич. станции значительной мощности вызывает также ряд особых устройств, связанных с его хранением, передачей, фильтрованием и удалением остатков.
Управление паровыми машинами Э. станции из одного места, которым является станционная распределительная доска, где сосредоточено командование всей установкой, требует иногда весьма обширной сети сигнализации от доски к машинам, которая может быть устроена: электрическая, пневматическая, гидравлическая или масляная (сжатое масло) или комбинированная. На табл. III в последовательном порядке видна связь между собой механизмов Э. станций, начиная с паровых котлов и кончая генераторами Э. энергии.
Локомобили (см.) представляют также на Э. станциях машины-двигатели, распространенные на небольших установках в заводах и фабриках, а также и для подвижных Э. станций. Техника постройки современных локомобилей сделала большие успехи, и в настоящее время неподвижные локомобили (без колес) или, как их также называют, машины demi fix, работают с перегретым паром с расходом его при системе компаунд с конденсацией на 1 индик. паровую лошадиную силу в 1 час 4,85 килогр. или при расходе угля на 1 эффективный НР.-час в 0,618 кг. Чрезвычайно интересным является ныне сооружаемая, наиболее выдающаяся по своей мощности паровая центральная Э. станция в Лондоне для снабжения энергией подземного лондонского метрополитена. Мощность станции — 75000 паров. лошадиных сил, причем единицей, или агрегатом, являются десять турбоальтернаторов, каждый мощностью в 7500 HP. Кроме паровых двигателей электромашин центральных Э. станций, большим распространением пользуются моторы, работающие светильным газом, газом доменных печей, а также керосином и нефтью.
Рассматривая существенные составные части Э. станций, как то: их первоисточники утилизируемой или превращаемой энергии, машины двигатели электромашин, мы остановимся несколько на самих машинах, дающих электрическую энергию, — это на динамо-машинах и альтернаторах Э. станций. Как уже выше было упомянуто, Э. станции вырабатывают для целей промышленного пользования электрической энергией Э. ток «постоянный» и «переменный», при этом «рабочим» напряжением являются цифры низкого и высокого напряжения от 105 V (вольт) до 3000 и 6500 V. При расстояниях весьма значительных, при передачах Э. энергии за много сот километров, рабочее напряжение тока подымают до 30—40 и 60000 V при переменном токе (обычно — трехфазном). В то время, когда динамо-машины постоянного тока, в большинстве случаев низкого напряжения, не представляют при станционных устройствах особо сложных сооружений в отношении группировки машин, «собирания» их энергии в одно место (коммутационный щит или комната) — на Э. станции высокого напряжения обиход рабочих комплектов электромашин и обращение с сетью и машинами на станции представляет серьезные задачи.
Соединений машин-двигателей с электромашинами на практике можно встретить несколько способов, главными мы назовем: непосредственное, или прямое, соединение, когда якорь электромашины насажен на вал машины-двигателя и, вращаясь, делает с машиной-двигателем одно и то же число оборотов в минуту, и затем соединение ремнем — при ременной, или канатом — при канатной передаче. При непосредственном соединении между собой машин-двигателей и электромашин при небольших типах таковые получают специальную конструкцию и имеют общую под собой фундаментную раму для постановки и прикрепления к каменному фундаменту. Этого рода машины носят название пародинамо. Таким образом, машинное отделение Э. станций содержит агрегаты или рабочие единицы станций, т. е. комплекты машин-двигателей с электромашинами. Получаемая на машинах Э. энергия направляется не непосредственно для той или другой потребности или службы — вся Э. энергия Э. станций собирается или направляется от машин на так наз. коммутационную, или распределительную, «доску» станции. Если, как мы выяснили ранее, Э. станция является центром значительных по сложности электротехнических устройств, раскинутых иногда в очень большом по площади районе, то на самой станции ее центром является станционная распределительная, аппаратная или коммутационная доска. На видном месте машинного отделения, занимая обычно одну из стен или часть ее, на каждой почти Э. станции располагают все те приборы и аппараты для наблюдения и управления, по которым с удобством можно следить в одном месте, на самой Э. станции, как за правильностью и точностью работы станционных агрегатов машинного отделения, так равно и за всеми изменениями нагрузок, т. е. расходом энергии района станции. По самой сути назначения все приборы и аппараты станционной распределительной доски разделяются на две группы: 1) приборы и аппараты для наблюдения, контроля и управления рабочих механизмов Э. станций — приборы машинные и 2) приборы для наблюдения, контроля и управления за сетью района, магистралями и цепями — приборы цепей, или районные.
I группа — станционные приборы разделяются на А) приборы электромашин: вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики энергии, фазометры, выключатели и переключатели, сигналы для машин, реостаты и предохранители (машинные). Б) Приборы паровых машин — центральное регулирование хода — для параллельного включения. В) Котельные приборы — манометры (холодные); сигналы низкого уровня воды. Г) Аккумуляторные приборы станционных батарей для зарядки, разрядки, включения и наблюдения.
II группа — приборы сетей: контрольные вольтметры, амперметры, предохранители, выключатели и переключатели, реостаты цепные, индикаторы (при моторах или дуговых лампах), сигналы из района. Кроме перечисленных приборов, обычно на коммутационных досках устанавливают: громоотводы (при воздушных линиях), приборы для измерения состояния изоляции цепей и часы. Ввиду того, что распределительная доска находится как бы в корне установки, все приборы ее являются максимального типа по пропуску тока и напряжения. Включение, напр., или выключение рабочего комплекта в несколько тысяч лошадиных сил создает требования к таким приборам особой их надежной и солидной конструкции. С другой стороны, место расположения станционных досок вблизи работающих механизмов станции, всегда в большей или меньшей степени дающих некоторое сотрясение зданию, требует в конструкции как самой доски, так и всех соединений приборов особой тщательности и надежности. Из разнообразных типов конструкций станционных распределительных, или коммутационных, досок для примера приводим характерные типы (табл. IV) доски-щита с приборами, расположенными на плоскости мраморных планшетов. Как особый вид конструкции в решении задачи станционной коммутации на табл. V фиг. 1 изображена распределит. доска, где, в сущности, доски совершенно нет, а группы машинных приборов соединены для каждого агрегата вместе и размещены на особых колоннах. Передача управления приборами производится при помощи рычажной системы, а часть по управлению сетью района выделена совершенно. В некоторых значительных по мощности Э. станциях распределительные, коммутационные доски представляют уже отдельное помещение, примыкающее к машинному отделению и выходящее в него открытой аркой или балконом с приборами, установленными в таком месте, где все машинное помещение видно дежурному при доске. На станциях, вырабатывающих Э. энергию высокого напряжения, распределительные доски являются местом на Э. станции, где сосредоточивается вся энергия машин перед ее распределением в районе. Не говоря о значительной опасности для жизни рабочих или служебного персонала Э. станций при обиходе на таких установках, забота о правильности и надежности конструкции таких коммутаций, где каждый дефект в их функционировании весьма серьезен, меры гарантий их надежности еще более выступают на первый план. Распределительная коммутация в таких устройствах делится на две части: одну исключительно с аппаратами низкого напряжения, трансформированного от рабочего тока, и на другую, где работают и действуют приборы и аппараты первичного высокого напряжения. Эксплуатация Э. станций составляет особую специальность в сложном деле пользования Э. энергией и вполне зависит от характера работы (потребления), района и типов машин и проч. оборудования Э. станций. Чтобы составить себе представление о работе станций, необходимо знать график ее работы. Записывая ежечасно расход Э. энергии, отпускаемой со станций в киловаттах, легко графически изобразить суточную диаграмму работы станции. Из такой диаграммы, изображающей суточную работу, ясно видно, что в зависимости от времени суток расход энергии колеблется в весьма значительных пределах. Максимальная работа станции, снабжающей Э. энергией городской район, является лишь на очень незначительном промежутке времени суток, а в году приходится на небольшое число дней наиболее темного времени. Все остальное время дня, а в СПб., напр., во время «белых ночей» весной, потребность в освещении падает до минимума. Между тем, оборудование станций, комплект рабочих механизмов, штат прислуги, запасы сечений магистралей и проч. — все должно не только удовлетворить необходимый максимум, но и быть в возможности всегда принимать все новых абонентов. Совокупность всех этих условий, затем организация хозяйства топлива, коммерческая часть по отношению эксплуатационного общества, отношения с абонентами, налоги города и проч. — является в деле Э. станций особой частью — их эксплуатацией технической и коммерческой. Чтобы иметь представление о расходах по эксплуатации Э. станций (не считая прибылей и амортизации), можно их выразить в таком процентном соотношении, имея в виду паровую Э. станцию:
| Топливо и смазка | около | 40% |
| Персонал | 16% | |
| Администрация | 15% | |
| Налоги | 5% | |
| Эксплуатационные расходы, ремонт, страхование, конторские расходы |
24% | |
| Σ | 100 | |
Судовые Э. станции. Современные коммерческие пароходы, а также все военные суда не только имеют отдельные, самостоятельные установки для нужд искусственного освещения электричеством различных частей судна, но также и управление почти всеми вспомогательными механизмами на корабле. Начиная от подъемного крана, шпиля, помп и кончая сложным управлением боевой башней, артиллерией и рулем, производятся при посредстве электромоторов, и всюду Э. энергия является необходимым фактором их сложных устройств. На судах, пользуясь паром судовых котлов, устраивают в настоящее время значительные паровые Э. станции; особые отделения Э. машин составляют жизненные центры могучих боевых судов и представляют в своих устройствах ряд специальных для них требований. Динамо-машины на больших современных кораблях разделяются на боевые, предназначенные для действия в бою, и вспомогательные (обыкновенно меньшей мощности), предназначенные для постоянного действия. Боевые динамо-машины должны быть помещены в подводной части корабля или за ее главным броневым прикрытием. Вспомогательные динамо-машины могут устанавливаться в надводных помещениях и вне броневой защиты. Боевые динамо-машины должны быть разделены на две группы, из которых предпочтительнее устанавливать одну в носовом, а другую в кормовом отделениях. Если все динамо-машины помещены в одном отделении, то следует разбить их на 2 независимые группы с отдельными паропроводами к их двигателям от самых котлов. Динамо-машины, в особенности большие, следует устанавливать так, чтобы вал якоря их был параллелен диаметральной плоскости, т. е. в направлении наименьших размахов корабля. Динамо-машины должны быть установлены в таких помещениях, чтобы к ним всегда был свободный доступ, как для управления и ухода во время действия, так и для полной их разборки, для чего должно устраивать необходимые приспособления. От своего двигателя динамо-машина должна быть отделена щитом, который предохранял бы ее совершенно от брызг масла. Вблизи динамо-машины запрещается устанавливать станки во избежание попадания в машину стружек и опилок. Через помещение динамо-машин не следует проводить паровые трубы к другим механизмам во избежание излишнего нагревания этих помещений. Перед всем помещением динамо-машин палуба должна быть настолько подкреплена, чтобы она не испытывала колебаний и сотрясений при работе динамо-машин. Палуба в помещениях динамо-машин должна быть покрыта негорючим изолирующим веществом. Помещения эти должны хорошо вентилироваться. Фундаменты динамо-машин и их паровых двигателей крепятся к палубе болтами. На военных судах русского флота обычно применяется постоянный ток с рабочим напряжением в 100—105 вольт; соответственно этому и все исполнительные моторы электродвижения — двигатели постоянного тока.
Вагонные и поездные Э. станции. Рельсовая железнодорожная сеть среди самых разнообразных специальных вагонов для циркуляции их по сети имеет в настоящее время особый тип вагона Э. станций, который и может следовать с поездами или же, будучи поставленным на путях, представлять отдельное устройство для целей местных освещений производства экстренных ночных работ, ремонтов, погрузок, наконец, торжеств и иллюминаций. Вагон-станция представляет из себя род служебного вагона, приспособленного для размещения в нем парового котла, паровой машины, динамо-машины с распределительным щитом и всех необходимых запасов топлива, воды, масла и материалов временных установок. Обыкновенно, часть вагона уделена одному или двум служащим при такой станции монтерам. Двигателями электромашин таких вагонов-станций с успехом употребляют нефтяные или керосиномоторы. На табл. VI приведены примеры подобных электрических станций.
Освещение вагонов поездов устраивается в настоящее время весьма различными способами. Распространены Э. станции поездов с приведением электромашин в движение от осей вагона (система Стона). В Америке ставят воздушную турбину перед паровозом.
Полевые Э. станции. Для целей Э. освещения военных полевых работ и для «боевого» освещения — служат специальные Э. станции — в виде сравнительно легких повозок с агрегатом двигателя и динамо-машины. Двигатель обычно керосиновый или нефтяной. Фиг. 2 табл. V представляет такую Э. станцию русской армии.
Литература об Э. станциях: Charles, Wordinghan, «Central electrical stations» (Лондон, 1901); A. Gay and С. Н. Reamann, «Central station electricity supply» (Нью-Йорк, 1899); F. Uppenborn, «Die Versorgung von Städten mit elektrischem Strom» (Б., 1891); Gustav Kemmann, «Die Berliner Elektrizitätswerke» (Б., 1897); Dr. Н. Lux, «Die öffentliche Beleuchtung von Berlin» (Б., 1896); Henri Maréchal, «L’éclairage à Paris» (П., 1894); John Riha, «Die Aufstellung von Projekten und Kostenvoranschlagen» (Лпц., 1897); H. Leisse, «Projectierung städtischer Elektricitätswerke» (Дюссельдорф, 1902); von Oscar Miller, «Elektrische Werke»; A. Monmerqué, «Contrôle des installations électriques» (П., 1896); Bos et Laffarque, «Distribution de l’énergie électrique en Allemagne» (П., 1899); «Электричество в Боржоме по проекту Ф. Ф. Мольденгауера»; «Центральные станции Общ. электрического освещения 1886 г. в Москве и СПб.», «Чертежи Э. станций гг. Гуэ и Шматцер для освещения города СПб.».
Приложения
править
Электрическая станция (гидравлическая), непосредственно расположенная на водопаде.
Электрическая станция (гидравлическая) на отведенном искусственном ручье.
Схема трубопороводов на паровых электрических станциях и взаимное расположение их главных частей.
Станционная (коммутационная) распределительная доска электрической станции.
Фиг. 1. Распределительная доска электрических станций в виде колонок.
Фиг. 2. Полевая электрическая станция с керосиновым двигателем.
Вагон-электрическая станция. План и разрез с указанием размещения в нем рабочих механизмов.