Рассмотрены вопросы применения электрогенераторных установок с приводом от трактора для проведения поисково-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера. Эти установки помогут решить проблему нехватки мобильных источников энергии при чрезвычайных ситуациях.
В последние годы в различных регионах земного шара (в Гаити, Японии, Китае, Турции и т.д.) участились сильные землетрясения, сопровождающиеся значительными разрушениями зданий и сооружений, гибелью людей и огромными материальными потерями. Не исключены чрезвычайные ситуации в Казахстане, в частности в горде Алматы. В статистических материалах напоминается, что в 1887 году на территории г.Алматы (г.Верный) произошло землетрясение, в результате которого был разрушен практически весь город (1798 кирпичных домов). В 1910 году произошло второе сильное землетрясение.
Накопившийся опыт борьбы со стихийными бедствиями свидетельствует, что гибель жителей населенных пунктов при землетрясениях обусловлена не только недостаточной устойчивостью зданий к экстремальным нагрузкам, но неподготовленностью в техническом и организационном плане спасательных служб.
В первой фазе ликвидации последствий землетрясения максимальные усилия направляются на спасение людей из-под обломков и помощь раненым. Наибольшая интенсивность работы - первые 4 дня, хотя мероприятия по спасению из завалов следует продолжать значительно дольше. Основная нагрузка при поисково-спасательных и аварийно-восстановительных работах ложится на инженерно-технические службы, в том числе - энергетические [1].
При сильных землетрясениях, как правило, надолго отключается централизованное электроснабжение и важная роль отводится мобильным источникам электроэнергии.
В настоящее время основными мобильными источниками электроэнергии являются передвижные дизельные электростанции (ПЭС). Такие ПЭС способны решить ряд проблем, связанных с обеспечением общего и локального освещения поисково- спасательных работ и проведением неотложных аварийно-восстановительных работ в коммунальных сетях.
В Казахстане ПЭС не выпускаются, а предлагаемые на рынке электростанции относительно дороги и не могут решить проблему накопления их потребного количества для чрезвычайных ситуаций [2,3].
В данной статье в качестве мобильных источников электроэнергии для чрезвычайных ситуаций, дополнительно к имеющимся ПЭС, рекомендуется использовать электрогенераторные установки с приводом от вала отбора мощности тракторов (ЭГУТ).
Использованию тракторов для ЭГУТ способствует их широкая распространенность. Кроме того, все эти трактора при чрезвычайных ситуациях обязаны участвовать в поисково-спасательных и других неотложных работах [1].
Решение проблемы накопления ЭГУТ для г.Алматы ориентировано не только на численность тракторов в этом городе, но и на количество тракторов в близлежащих сельскохозяйственных районах (Илийском, Карасайском и Талгарском). Примерное распределение тракторов около г. Алматы (по статистическим данным на 1.01.2009г.) приведено на рисунке 1.
Рисунок 1 – Распределение тракторов в г.Алматы и прилегающих районах
В КазНАУ проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по совершенствованию конструкции ЭГУТ для резервного электроснабжения сельскохозяйственных предприятий и чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. На рисунке 2 показана разработанная конструкция ЭГУТ, которая состоит из электрогенератора с щитом управления, установленная на металлическом каркасе.
Рисунок 2 – Конструкция ЭГУТ
Вращение электрогенератора осуществляется от вала отбора мощности (ВОМ)
трактора через карданную и клиноременную передачи. Крепления ЭГУТ позволяют достаточно просто соединить их с рычагами навески распространенных тракторов (МТЗ- 80, МТЗ-82, ДТ-75, Т-150К и другие) и транспортировать на различные расстояния. Транспортное состояние ЭГУТ приведено на рисунке 3.
Рисунок 3 – ЭГУТ в транспортном положении
Для использования такой установки при чрезвычайных ситуациях нами предложены конструктивные доработки, целью которых является создание универсальной конструкции ЭГУТ, способной обеспечить оперативное проведение поисково- спасательных и других неотложных аварийных работ в коммунальных сетях. При этом, в верхней части каркаса выполнены отсеки с установленными в них перфоратором, «болгаркой», прожекторами и катушками-удлинителями, между электрогенератором и боковыми стенками каркаса закреплены заземлители и штативы для прожекторов. Щит управления ЭГУТ снабжен трехфазными и однофазными выводами.
Установка начинает работать с момента включения ВОМ трактора и доведения его частоты вращения до 1000 об/мин. После этого запускается электрогенератор и приборы на щите управления показывают соответствующие данные.
Подключение электрической нагрузки должно сопровождаться установкой и поддержанием номинальных значений напряжения и частоты. Первое регулируется ручкой на щите управления, второе - частотой вращения двигателя трактора.
В нормальных условиях электроснабжение группы потребителей от электрогенераторной установки осуществляется через существующие распределительные пункты, шкафы или щиты.
При чрезвычайных ситуациях (например, при сильных землетрясениях) существует большая вероятность значительных обрушений зданий и сооружений, в результате которых указанные распределительные пункты, шкафы и щиты будут разрушены, недоступны или непригодны для эксплуатации. В этих условиях для электроснабжения потребителей будут использованы трехфазные силовые клеммы и однофазные розетки, выведенные на щит управления установки. С помощью катушек-удлинителей электроэнергия будет распределяться во все стороны к электроприемникам, тем самым увеличивая обслуживаемую территорию разрушенного объекта.
При смене места работы ЭГУТ поднимается с помощью гидравлической навески трактора и транспортируется на необходимое расстояние. При дальней транспортировке установка погружается на прицеп или кузов автомобиля.
Таким образом, предложенная ЭГУТ проста в исполнении и обслуживании, мобильна, надежна в эксплуатации и не требуют специальных помещений для хранения. В качестве электрогенератора можно использовать новые и бывшие в употреблении (имеющиеся в хозяйствах) синхронные генераторы различных марок и типов без конструктивных изменений.
Работу установки может обеспечивать любой заведенный трактор, что повышает надежность электроснабжения в любых погодных условиях (в том числе в зимнее время). За счет наличия в конструкции минимально потребного количества осветительных установок и специальных электроинструментов, предлагаемая ЭГУТ может обеспечить оперативное проведение поисково-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера.
Результаты технико-экономических расчетов показали, что годовые приведенные затраты для ЭГУТ примерно в 3 раза меньше, чем для стационарной ДЭС или передвижной ПЭС аналогичной мощности. При этом установлено, что срок окупаемости ЭГУТ не превышает 1 года.
По результатам исследований получен патент на полезную модель РК № 617 от 21.09.2010г. «Электрогенераторная установка для чрезвычайных ситуаций».
Литература
- Закон Республики Казахстан. О чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера : принят 5 июля 1996 г. №19
- Умбеткулов Е.К. К ускорению обеспечения потребности сельского хозяйства автономными источниками электроэнергии //Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 2005.-№ - С.63.
- Умбеткулов Е.К. Снижение социального ущерба при землетрясениях применением электрогенераторных установок с приводом от тракторов / Желдибаева С.М.// Материалы международной научно-практической конференции. - Алматы: КазНАУ, 2010. - С.96-98.