253-260, mechanik artykuły
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i EksploatacjiMgr inż. Anna GRZYMKOWSKADr hab. inż. Jerzy GŁUCH, prof. nadzw. PGPolitechnika GdańskaWydział Oceanotechniki i OkrętownictwaDOI: 10.17814/mechanik.2015.7.237Prof. dr hab. inż. Andrzej GARDZILEWICZInstytut Maszyn Przepływowych im. Roberta SzewalskiegoPolskiej Akademii NaukNUMERYCZNY MODEL OBLICZENIOWYOBIEGU TURBINY KLASY 300 MWStreszczenie: Niniejszy artykuł stanowi opis modelu obiegu cieplnegoturbiny o mocy 360 MW, utworzonego w preprocesorze numerycznegoprogramu obliczeniowego o nazwie DIAGAR. Zadaniem opisywanegomodelu jest odtwarzanie zjawisk fizycznych zachodzących w poszczególnychurządzeniach składowych obiegu, zarówno podczas poprawnej (sprawnej)pracy bloku energetycznego, jak i w przypadku pojawienia sięniesprawności. Utworzony model posłuży w przyszłości jako narzędziecieplno-przepływowej diagnostyki analizowanego bloku energetycznego,pracującego w jednej z polskich elektrowni.THE NUMERICAL COMPUTATIONAL MODELOF THE 300 MW TURBINE CYCLEAbstract: In this article the model of the 360 MW turbine thermal cycle hasbeen described. The model has been created with the preprocessorof the numerical computational program called DIAGAR. The describedmodel is supposed to recreate the physical phenomena which occurin the particular cycle components, not only during the correct (efficient)work of the power unit, but also when a malfunction occurs. The createdmodel will be used in the future as the heat-flow diagnostic toolfor the analysed power unit, which works in one of the polish power plants.Słowa kluczowe: model obliczeniowy, turbina parowa, obieg cieplnyKeywords: computational model, steam turbine, thermal cycle1. WPROWADZENIE [1-4]Model matematyczny obiektu energetycznego, oparty na opisie zachodzących w nim zjawiskfizycznych, odgrywa istotną rolę w diagnostyce cieplno-przepływowej. Umożliwia bowiemwyznaczanie stanów referencyjnych oraz ocenę poprawnej (sprawnej) pracy obiektuenergetycznego i określenie przyczyn ewentualnych niesprawności.Opisany w dalszej części artykułu model obiegu turbiny parowej o mocy 360 MW zostałutworzony w numerycznym programie obliczeniowym DIAGAR. Program ten umożliwiamodułowe tworzenie struktury modelu obliczeniowego, dzięki czemu zjawiska fizyczne253MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacjizachodzące w analizowanym obiekcie energetycznym są modelowane w relatywnie prostysposób. DIAGAR zbudowany jest z dwóch typów modułów:1) modułów poszczególnych urządzeń składowych, np. grup stopni turbinowych,skraplaczy, wymienników regeneracyjnych itp.;2) globalnego modułu organizującego obliczenia obiegów cieplnych blokówenergetycznych.Zasadę działania obliczeniowego modelu urządzenia składowego obiektu energetycznegozilustrowano na rys. 1.Rys. 1. Przetwarzanie danych przez statyczny model urządzenia składowegoobiektu energetycznego [4]Budowa modelu urządzenia składowego wymaga znajomości jego konstrukcji, parametrówgeometrycznych oraz parametrów cieplno-przepływowych niezależnych od działaniaurządzenia. Parametrami niezależnymi, czyli mierzalnymi sygnałami wejściowymi modelu,są najczęściej wartości strumieni masowych czynnika roboczego oraz wartości ciśnieńi temperatur. Sygnałami wyjściowymi są natomiast parametry cieplno-przepływowe zależneod jakości pracy modelowanego urządzenia składowego.Rozpływ czynników roboczych w obiegu analizowanego obiektu energetycznegomodelowany jest poprzez podanie parametrów zależnych (sygnałów wyjściowych) danegourządzenia składowego na wejścia kolejnych urządzeń składowych. Parametry zależneurządzenia „poprzedniego” stają się wówczas niezależnymi parametrami cieplno--przepływowymi kolejnych urządzeń składowych występujących na drodze przepływuczynnika roboczego.2. MODEL OBLICZENIOWY2.1. Modelowany obiektPrzedmiotem rozważań jest obieg cieplny turbiny parowej o mocy 360 MW, pracującejw jednej z polskich elektrowni. Schemat ideowy analizowanego obiegu przedstawionona rys. 2. Spośród najważniejszych urządzeń modelowanego bloku energetycznego możnawyróżnić:kocioł parowy;dławnice labiryntowe;254MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacjiturbinę parową składającą się z części wysokoprężnej, dwukadłubowej częściśrednioprężnej oraz dwukadłubowej części niskoprężnej;odgazowywacz;wymienniki regeneracyjne zasilane parą pobieraną z upustów z poszczególnychczęści turbiny;skraplacz główny;pompę główną oraz pompy kondensatu, wody zasilającej i skroplin z poszczególnychwymienników regeneracyjnych;turbinę pomocniczą, zasilaną parą z upustu z części średnioprężnej turbozespoługłównego, stanowiącą napęd głównej pompy obiegu;skraplacz pary wylotowej z turbiny pomocniczejgenerator.2.2. Budowa modeluPierwszym krokiem było określenie struktury numerycznego obliczeniowego modeluanalizowanego obiegu cieplnego. Strukturę obiegu (rys. 3) utworzono w preprocesorzeprogramu DIAGAR, w oparciu o schemat ideowy (rys. 2) oraz rzeczywiste dane pomiarowemodelowanego bloku energetycznego. Ze względu na znaczne wymiary struktury modelucałego obiegu, na rys. 4 przedstawiono jedynie fragment struktury dla części wysokoprężnejturbozespołu (powiększono fragment struktury zaznaczony na rys. 3).Każdy element struktury odpowiada jednemu z urządzeń występujących w modelowanymobiegu cieplnym (zwanym również aparatem). Poszczególne elementy struktury widoczne sąw postaci kwadratów, w których lewa dolna liczba determinuje rodzaj modelowanegourządzenia, a prawa górna liczba oznacza numer aparatu. Oznaczenia, nazwy oraz numeryposzczególnych urządzeń zestawiono w tablicy 1.Następnie, edytując właściwości kolejnych urządzeń, wprowadzono odpowiadające im danekonstrukcyjne i geometryczne oraz wartości parametrów cieplno-przepływowych czynnikówroboczych (pary wodnej lub wody) płynących przez poszczególne aparaty. Należy tutajzwrócić uwagę na fakt, że wartości niektórych parametrów cieplno-przepływowych (przedewszystkim entalpii) nie są mierzone w sposób bezpośredni i – dla potrzeb tworzonego modelu– należało je wyznaczyć w sposób pośredni, korzystając np. z tablic parowych.W celu zamodelowania przepływów i rozpływów czynników roboczych, zdeterminowanopołączenia między poszczególnymi urządzeniami, czyli określono „skąd” (z któregourządzenia) i „dokąd” (do którego urządzenia) płynie dany czynnik.Przykładowo, dla części wysokoprężnej modelowanego turbozespołu wprowadzononastępujące dane:całkowitą entalpię przed grupą stopni w punkcie projektowym;ciśnienie za grupą w punkcie projektowym;natężenie przepływu pary w punkcie projektowym;sprawność przemiany w grupie stopni;ilość stopni w grupie;numer aparatu, do którego płynie para z upustuitp.255MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji3. PODSUMOWANIEW artykule opisano krok po kroku proces tworzenia numerycznego modelu obliczeniowegoobiegu turbiny parowej o mocy 360 MW w preprocesorze programu DIAGAR. Zwróconoszczególną uwagę na rodzaje urządzeń występujących w obiegu, sposób ich połączeniaoraz typy danych wejściowych modelu.Utworzony model posłuży w przyszłości jako narzędzie dla celów diagnostyki cieplno--przepływowej, której celem jest efektywna, ale przede wszystkim bezpieczna pracamodelowanego bloku energetycznego.LITERATURA[1]Gardzilewicz A., Głuch J.:Diagnostyka cieplno-przepływowa turbin 200 MWz prognozowaniem remontu urządzeń pomocniczych,[w:] Materiały II Konferencja„Potrzeby Własne Elektrowni” Eksploatacja – Remonty – Modernizacje, Słok,21-23 września 1995, s. 233-240.Gardzilewicz A., Głuch J., Bogulicz M.:Instrukcja do programu DIAGARdla turbozespołu No 3 w Elektrowni Kozienice,Maszyny Przepływowe, Sp. z o.o.,1994, Raport nr 19/94.Gardzilewicz A., Głuch J., Bogulicz M., Uziębło W., Jankowski T.:Programdiagnostyki cieplno-przepływowej DIAGAR jako narzędzie prognozowania remontuaparatów składowych turbinowych obiegów energetycznych,[w:] Materiały –V Krajowa Konferencja DPP 2001, Łagów, 17-19 września 2001, s. 459-462.Głuch J.:Metoda diagnostyki cieplno-przepływowej umożliwiająca rozpoznawaniemiejsca i stopnia degradacji turbozespołów energetycznych,Seria Monografie nr 81,Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2007.[2][3][4]256MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i EksploatacjiRys. 2. Schemat ideowy modelowanego obiegu cieplnego turbiny o mocy 360 MW257 [ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl charloteee.keep.pl
//-->MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i EksploatacjiMgr inż. Anna GRZYMKOWSKADr hab. inż. Jerzy GŁUCH, prof. nadzw. PGPolitechnika GdańskaWydział Oceanotechniki i OkrętownictwaDOI: 10.17814/mechanik.2015.7.237Prof. dr hab. inż. Andrzej GARDZILEWICZInstytut Maszyn Przepływowych im. Roberta SzewalskiegoPolskiej Akademii NaukNUMERYCZNY MODEL OBLICZENIOWYOBIEGU TURBINY KLASY 300 MWStreszczenie: Niniejszy artykuł stanowi opis modelu obiegu cieplnegoturbiny o mocy 360 MW, utworzonego w preprocesorze numerycznegoprogramu obliczeniowego o nazwie DIAGAR. Zadaniem opisywanegomodelu jest odtwarzanie zjawisk fizycznych zachodzących w poszczególnychurządzeniach składowych obiegu, zarówno podczas poprawnej (sprawnej)pracy bloku energetycznego, jak i w przypadku pojawienia sięniesprawności. Utworzony model posłuży w przyszłości jako narzędziecieplno-przepływowej diagnostyki analizowanego bloku energetycznego,pracującego w jednej z polskich elektrowni.THE NUMERICAL COMPUTATIONAL MODELOF THE 300 MW TURBINE CYCLEAbstract: In this article the model of the 360 MW turbine thermal cycle hasbeen described. The model has been created with the preprocessorof the numerical computational program called DIAGAR. The describedmodel is supposed to recreate the physical phenomena which occurin the particular cycle components, not only during the correct (efficient)work of the power unit, but also when a malfunction occurs. The createdmodel will be used in the future as the heat-flow diagnostic toolfor the analysed power unit, which works in one of the polish power plants.Słowa kluczowe: model obliczeniowy, turbina parowa, obieg cieplnyKeywords: computational model, steam turbine, thermal cycle1. WPROWADZENIE [1-4]Model matematyczny obiektu energetycznego, oparty na opisie zachodzących w nim zjawiskfizycznych, odgrywa istotną rolę w diagnostyce cieplno-przepływowej. Umożliwia bowiemwyznaczanie stanów referencyjnych oraz ocenę poprawnej (sprawnej) pracy obiektuenergetycznego i określenie przyczyn ewentualnych niesprawności.Opisany w dalszej części artykułu model obiegu turbiny parowej o mocy 360 MW zostałutworzony w numerycznym programie obliczeniowym DIAGAR. Program ten umożliwiamodułowe tworzenie struktury modelu obliczeniowego, dzięki czemu zjawiska fizyczne253MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacjizachodzące w analizowanym obiekcie energetycznym są modelowane w relatywnie prostysposób. DIAGAR zbudowany jest z dwóch typów modułów:1) modułów poszczególnych urządzeń składowych, np. grup stopni turbinowych,skraplaczy, wymienników regeneracyjnych itp.;2) globalnego modułu organizującego obliczenia obiegów cieplnych blokówenergetycznych.Zasadę działania obliczeniowego modelu urządzenia składowego obiektu energetycznegozilustrowano na rys. 1.Rys. 1. Przetwarzanie danych przez statyczny model urządzenia składowegoobiektu energetycznego [4]Budowa modelu urządzenia składowego wymaga znajomości jego konstrukcji, parametrówgeometrycznych oraz parametrów cieplno-przepływowych niezależnych od działaniaurządzenia. Parametrami niezależnymi, czyli mierzalnymi sygnałami wejściowymi modelu,są najczęściej wartości strumieni masowych czynnika roboczego oraz wartości ciśnieńi temperatur. Sygnałami wyjściowymi są natomiast parametry cieplno-przepływowe zależneod jakości pracy modelowanego urządzenia składowego.Rozpływ czynników roboczych w obiegu analizowanego obiektu energetycznegomodelowany jest poprzez podanie parametrów zależnych (sygnałów wyjściowych) danegourządzenia składowego na wejścia kolejnych urządzeń składowych. Parametry zależneurządzenia „poprzedniego” stają się wówczas niezależnymi parametrami cieplno--przepływowymi kolejnych urządzeń składowych występujących na drodze przepływuczynnika roboczego.2. MODEL OBLICZENIOWY2.1. Modelowany obiektPrzedmiotem rozważań jest obieg cieplny turbiny parowej o mocy 360 MW, pracującejw jednej z polskich elektrowni. Schemat ideowy analizowanego obiegu przedstawionona rys. 2. Spośród najważniejszych urządzeń modelowanego bloku energetycznego możnawyróżnić:kocioł parowy;dławnice labiryntowe;254MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacjiturbinę parową składającą się z części wysokoprężnej, dwukadłubowej częściśrednioprężnej oraz dwukadłubowej części niskoprężnej;odgazowywacz;wymienniki regeneracyjne zasilane parą pobieraną z upustów z poszczególnychczęści turbiny;skraplacz główny;pompę główną oraz pompy kondensatu, wody zasilającej i skroplin z poszczególnychwymienników regeneracyjnych;turbinę pomocniczą, zasilaną parą z upustu z części średnioprężnej turbozespoługłównego, stanowiącą napęd głównej pompy obiegu;skraplacz pary wylotowej z turbiny pomocniczejgenerator.2.2. Budowa modeluPierwszym krokiem było określenie struktury numerycznego obliczeniowego modeluanalizowanego obiegu cieplnego. Strukturę obiegu (rys. 3) utworzono w preprocesorzeprogramu DIAGAR, w oparciu o schemat ideowy (rys. 2) oraz rzeczywiste dane pomiarowemodelowanego bloku energetycznego. Ze względu na znaczne wymiary struktury modelucałego obiegu, na rys. 4 przedstawiono jedynie fragment struktury dla części wysokoprężnejturbozespołu (powiększono fragment struktury zaznaczony na rys. 3).Każdy element struktury odpowiada jednemu z urządzeń występujących w modelowanymobiegu cieplnym (zwanym również aparatem). Poszczególne elementy struktury widoczne sąw postaci kwadratów, w których lewa dolna liczba determinuje rodzaj modelowanegourządzenia, a prawa górna liczba oznacza numer aparatu. Oznaczenia, nazwy oraz numeryposzczególnych urządzeń zestawiono w tablicy 1.Następnie, edytując właściwości kolejnych urządzeń, wprowadzono odpowiadające im danekonstrukcyjne i geometryczne oraz wartości parametrów cieplno-przepływowych czynnikówroboczych (pary wodnej lub wody) płynących przez poszczególne aparaty. Należy tutajzwrócić uwagę na fakt, że wartości niektórych parametrów cieplno-przepływowych (przedewszystkim entalpii) nie są mierzone w sposób bezpośredni i – dla potrzeb tworzonego modelu– należało je wyznaczyć w sposób pośredni, korzystając np. z tablic parowych.W celu zamodelowania przepływów i rozpływów czynników roboczych, zdeterminowanopołączenia między poszczególnymi urządzeniami, czyli określono „skąd” (z któregourządzenia) i „dokąd” (do którego urządzenia) płynie dany czynnik.Przykładowo, dla części wysokoprężnej modelowanego turbozespołu wprowadzononastępujące dane:całkowitą entalpię przed grupą stopni w punkcie projektowym;ciśnienie za grupą w punkcie projektowym;natężenie przepływu pary w punkcie projektowym;sprawność przemiany w grupie stopni;ilość stopni w grupie;numer aparatu, do którego płynie para z upustuitp.255MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji3. PODSUMOWANIEW artykule opisano krok po kroku proces tworzenia numerycznego modelu obliczeniowegoobiegu turbiny parowej o mocy 360 MW w preprocesorze programu DIAGAR. Zwróconoszczególną uwagę na rodzaje urządzeń występujących w obiegu, sposób ich połączeniaoraz typy danych wejściowych modelu.Utworzony model posłuży w przyszłości jako narzędzie dla celów diagnostyki cieplno--przepływowej, której celem jest efektywna, ale przede wszystkim bezpieczna pracamodelowanego bloku energetycznego.LITERATURA[1]Gardzilewicz A., Głuch J.:Diagnostyka cieplno-przepływowa turbin 200 MWz prognozowaniem remontu urządzeń pomocniczych,[w:] Materiały II Konferencja„Potrzeby Własne Elektrowni” Eksploatacja – Remonty – Modernizacje, Słok,21-23 września 1995, s. 233-240.Gardzilewicz A., Głuch J., Bogulicz M.:Instrukcja do programu DIAGARdla turbozespołu No 3 w Elektrowni Kozienice,Maszyny Przepływowe, Sp. z o.o.,1994, Raport nr 19/94.Gardzilewicz A., Głuch J., Bogulicz M., Uziębło W., Jankowski T.:Programdiagnostyki cieplno-przepływowej DIAGAR jako narzędzie prognozowania remontuaparatów składowych turbinowych obiegów energetycznych,[w:] Materiały –V Krajowa Konferencja DPP 2001, Łagów, 17-19 września 2001, s. 459-462.Głuch J.:Metoda diagnostyki cieplno-przepływowej umożliwiająca rozpoznawaniemiejsca i stopnia degradacji turbozespołów energetycznych,Seria Monografie nr 81,Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2007.[2][3][4]256MECHANIK 7/2015XIX Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i EksploatacjiRys. 2. Schemat ideowy modelowanego obiegu cieplnego turbiny o mocy 360 MW257 [ Pobierz całość w formacie PDF ]