БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ГИ)
Гидровскрышные работы
Гидровскрышны'е рабо'ты, удаление вскрыши на карьерах средствами гидромеханизации. См. также Вскрышные работы.
Гидрогенератор
Гидрогенера'тор (от гидро... и генератор), генератор электрического тока, приводимый во вращение гидротурбиной. Обычно Г. является явнополюсный синхронный генератор, ротор которого соединён с валом рабочего колеса гидротурбины. Конструкция Г. в основном определяется положением оси его ротора, частотой вращения и мощностью турбины. Мощные тихоходные Г. обычно изготовляются с вертикальной осью вращения (за исключением капсульных гидроагрегатов), быстроходные гидроагрегаты с ковшовой гидротурбиной — с горизонтальной осью вращения. Существуют также опытно-промышленные образцы Г. оригинальной конструкции (с фазным ротором, контрроторные, проточные и др.). В СССР из-за топологических и геологических особенностей рек большинство быстроходных генераторов устанавливают с вертикальной осью вращения.
Г. подразделяются по мощности на Г. малой мощности — до 50 Мвт, средней — от 50 до 150 Мвт и большой мощности — свыше 150 Мвт и по частоте вращения — на тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (свыше 100 об/мин). Отечественные и зарубежные Г. нормального использования имеют диапазон генерируемого напряжения от 8,8 до 18 кв; коэффициент мощности (cos j) от 0,8 до 0,95; кпд быстроходных Г. 97,5—98,8%, тихоходных — 96,3—97,6%.
Первые советские Г. мощностью 7,25 Мвт были созданы в 1925 на заводе «Электросила» (Ленинград) для Волховской ГЭС им. В. И. Ленина. В начале 30-х гг. на Днепровской ГЭС были установлены Г. мощностью 65 Мвт, а в 1939—40 изготовлены для того времени крупнейшие по моменту вращения, габаритам и массе Г. для Угличской и Рыбинской ГЭС. Созданы уникальные Г. для Братской (1960) и Красноярской (1964) ГЭС мощностью 225 и 508 Мвт и капсульные Г. (20 Мвт) с водяным охлаждением для Череповецкой ГЭС; установлены обратимые гидроагрегаты на Киевской гидроаккумулирующей электростанции; в 1966 на заводе «Уралэлектротяжмаш» изготовлен опытный экономичный высоковольтный (110 кв) Г. мощностью 20 Мвт; проектируется (1971) Г. на 650 Мвт для установки на Саяно-Шушенской ГЭС.
При конструировании и монтаже Г. особое внимание уделяют креплению вращающихся частей гидроагрегата и охлаждению обмоток ротора и статора. По расположению и конструкции опорного подшипника (подпятника) различают подвесные и зонтичные Г. В подвесном Г. опорный подшипник, воспринимающий все вращающихся частей гидроагрегата, а также осевое давление воды на рабочее колесо турбины, расположен выше ротора генератора, на верхней крестовине агрегата. В зонтичном Г. подпятник располагается под ротором генератора, на нижней крестовине или на крышке турбины; вал генератора вращается в двух или трёх направляющих подшипниках. Мощные тихоходные Г. обычно велики по размерам; для уменьшения их габаритов и снижения веса целесообразно зонтичное исполнение. Пример Г. зонтичного типа — гидрогенератор Красноярской ГЭС (рис. 1): частота вращения 93,8 об/мин, диаметр ротора 16 м и масса 1640 т. Для быстроходных Г. меньших габаритов предпочтительна конструкция подвесного типа, которая по сравнению с зонтичной обладает большей устойчивостью к механическим колебаниям ротора, имеет меньший диаметр опорного подшипника и проще в монтаже. Примером может служить гидрогенератор Братской ГЭС (рис. 2): частота вращения 125 об/мин, диаметр ротора 10 м, масса 1450 т.
Для охлаждения крупных генераторов (до 300 Мвт) обычно применяется замкнутая система вентиляции: косвенная, или поверхностная, когда воздух обдувает обмотку с поверхности, и форсированная, когда воздух подаётся внутрь проводника с током или между проводниками. Значительно более эффективно охлаждение обмоток статора дистиллированной водой с форсированным воздушным охлаждением обмотки ротора. Применение форсированного охлаждения повышает коэффициента использования Г., снижает расход изоляции, меди и активной стали.
Возбуждение Г. обычно осуществляется от вспомогательного генератора постоянного тока, установленного на валу; на крупных Г. имеется дополнительно подвозбудитель для возбуждения вспомогательного генератора. В некоторых случаях для этой цели используется синхронный генератор с выпрямителями, который одновременно служит и вспомогательным генератором.
Лит.: Бернштейн Л. Б., Прямоточные и погруженные гидроагрегаты, М., 1962; Зунделевич М. И., Прутковский С. А., Гидрогенераторы, М. — Л., 1966; Костенко М. П., Суханов Л. А., Аксенов В. Н., Современные мощные гидрогенераторы, М., 1967; Электрические машины и аппараты. 1966—1967, М., 1968.
В. А. Прокудин.
Рис. 2. Гидрогенератор (225 Мвт), установленный на Братской ГЭС.
Рис. 1. Гидрогенератор (508 Мвт), установленный на Красноярской ГЭС.
Гидрогенизация
Гидрогениза'ция (от лат. hydrogenium — водород), гидрирование, каталитическая реакция присоединения водорода к простым веществам (элементам) или химическим соединениям. Обратная реакция — отщепление водорода от химических соединений — называется дегидрогенизацией (дегидрированием). Г. и дегидрогенизация — важные методы каталитического синтеза различных органических веществ, основанные на реакциях окислительно-восстановительного типа, связанных подвижным равновесием (см. Равновесие химическое). Примером может служить обратимое каталитическое превращение этилового спирта в ацетальдегид:
Повышение температуры и понижение давления H2 способствуют образованию ацетальдегида, а понижение температуры и повышение давления H2 — образованию этилового спирта; такое влияние условий типично для всех реакций Г. и дегидрогенизации. Катализаторами Г. и дегидрогенизации являются многие металлы (Fe, Ni, Со, Pt, Pd, Os и др.), окислы (NiO, CoO, Cr2O3, MoO2 и др.), а также сульфиды (WS2, MoS2, CrnSm).
Г. и дегидрогенизация широко используются в промышленности. Например, синтез такого важного продукта, как метиловый спирт, служащий сырьём для многих химических производств и растворителем, осуществляют Г. окиси углерода (CO + 2H2 ® CH3OH) на окисных цинк-хромовых катализаторах при 300—400°С и давлении водорода 20—30 Мн/м2 (200—300 кгс/см2). При другом составе катализаторов этим методом можно получать и высшие спирты. Г. жиров лежит в основе производства маргарина (см. Жиров гидрогенизация). В связи с возникновением производства таких материалов, как капрон, найлон и пр. (см. Полиамидные волокна), метод Г. стал широко применяться для получения промежуточных продуктов — циклогексанола из фенола, циклогексана из бензола, гексаметилендиамина из динитрила адипиновой кислоты (на никелевых катализаторах) и циклогексиламина из анилина (на кобальтсодержащих катализаторах).
Для облагораживания топлив, получаемых из сернистых нефтей, большое значение имеет гидроочистка (см. Очистка нефти) — Г. на алюмо-кобальт-молибденовом или вольфрамо-никелевом катализаторах, приводящая к разрушению органических сернистых соединений и удалению серы в виде H2S. Другой процесс облагораживания нефтепродуктов — гидрогенизация деструктивная (на вольфрамсульфидных и некоторых др. катализаторах) — приводит к увеличению выхода светлых и лёгких продуктов при переработке нефти. При Г. CO на различных катализаторах можно получать бензин, твёрдые парафины или кислородсодержащие органические соединения. Синтез неорганического вещества аммиака взаимодействием азота и водорода под высоким давлением также относится к Г. и является примером Г. простого вещества.
Один из простейших примеров дегидрогенизации — дегидрирование спиртов. Значительное количество ацетальдегида производится дегидрогенизацией гидролизного (получаемого из древесины) этилового спирта. Дегидрогенизация углеводородов является одной из основных реакций, протекающих на смешанных катализаторах в сложном процессе риформинга, который приводит к существенному улучшению качеств моторных топлив; эта реакция позволяет получать также различные ароматические углеводороды из нафтеновых и парафиновых (см. также Ароматизация нефтепродуктов).
Широкое применение дегидрогенизация нашла в производстве мономеров для синтеза каучуков и смол. Так, парафиновые углеводороды бутан и изопентан дегидрируются при 500—600°С на катализаторах, содержащих окись хрома, соответственно в бутилены и изопентен (изоамилен), которые, в свою очередь, дегидрируются на сложных катализаторах в диолефины — бутадиен и изопрен. В производстве полимеров стирола и его производных большое значение приобрела дегидрогенизация алкилароматических углеводородов — этилбензола в стирол, изопропилбензола в метилстирол и т.п.
