|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
//-->.pos {position:absolute; z-index: 0; left: 0px; top: 0px;}Modele matematyczne obiektów energetycznych (o różnym stopniu komplikacji) znajdujązastosowanie w 3 zadaniach ich projektowania, monitoringu i diagnostyki , w zadaniu:1. obliczeń wstępnych obiektu,2. obliczeń dyspozycyjnych i szczegółowych,3. obliczeń obiektu w warunkach nie nominalnego obciążenia.Założenia i wyniki tych modeli, uszeregowanych według tradycyjnego podziału szkoły R.Szewalskiego, w największym skrócie przedstawiają się następująco:1. Obliczenia wstępne,2. Obliczenia dyspozycyjne,3. Obliczenia szczegółowe.W obliczeniach wstępnych:zadaje się:–strukturę obiektu,–moc obiektu,–parametry pary świeżej,–ciśnienie w kondensatorze,–uproszczone charakterystyki aparatów obiektu (zastępujące ich geometrię) iograniczone na ogół do sprawności przemiany w wybranych aparatach;otrzymuje się:na podstawie obliczeń wariantowych:–strumienie masy pary w wybranych miejscach obiektu,–przybliżoną linię ekspansji,–parametry w pierwszym upuście pary z korpusu wysokoprężnego i w pozostałychupustach z warunku optimum sprawności termicznej bloku,–parametry wody zasilającej kocioł,–zużycie ciepła obiektuObliczenia wstępne są więc swego rodzaju pierwszym krokiem optymalizacji obiektu, częstow nowszej nomenklaturze model ten nazywany jest modelem 0-wymiarowym.1W obliczeniach dyspozycyjnych:Zadaje się:–wyniki obliczeń wstępnych,–typ układu łopatkowego – akcyjny, reakcyjny, mieszany;Otrzymuje się:–podział turbiny na korpusy wysokoprężny,–średnioprężny i–niskoprężny,–wymiary łopatek i średnie średnice pierwszego i ostatniego stopnia tych korpusów,–liczbę stopni w korpusach i podział spadku entalpii w stopniach,–kluczowy dla konstrukcyjnej koncepcji turbiny sposób regulacji,–wymiary stopnia regulacyjnego,–pierwszego stopnia korpusu WP i–długości łopatki ostatniego stopnia wraz z określeniem ilości korpusów części NP.Wykorzystuje się tu różne kryteria konstrukcyjne:–dopuszczalnej najmniejszej długości łopatki,–dopuszczalnej największej długości łopatki – są one miarą stanu zaawansowania irozwoju aerodynamiki,–wytrzymałości i żywotności elementów maszyn i urządzeń energetycznych.Na tym etapie obliczeń przeprowadza się kolejny etap optymalizacji techniczno–ekonomicznej i posługuje się modelem 1–wymiarowym (1-D): wyniki obliczeń są funkcjąjednej współrzędnej wzdłuż osi maszyny.W obliczeniach szczegółowych:–precyzuje się i minimalizuje straty w układzie przepływowym,–koryguje się geometrię układu łopatkowego i–określa geometrię względnie dane do projektowania pozostałych aparatów obiektu.Wykorzystuje się tu ewentualnie wyrafinowane modele 2– i 3– wymiarowe (2-D, 3-D) zzastosowaniem narzędzi nowoczesnej, Numerycznej Mechaniki Płynów.2Obliczenia obiegu w warunkachnie nominalnych częściowego obciążenia:zakłada się:znajomość geometrii obiektu, (wyniki obliczeń projektowych w warunkach nominalnych),zespół parametrów niezależnych opisujący obiekt w warunkach nie nominalnych;otrzymuje się:opis parametrów termodynamicznych w wybranych, w zależności od stopnia szczegółowościobliczenia, punktach obiegu,charakterystyki cieplno-przepływowe aparatów izużycie ciepła obiektu.Modelem matematycznym obiektu energetycznego będziemy nazywali związek między–parametrami cieplno – przepływowymizależnymibloku, a–parametrami cieplno– przepływowyminiezależnymiigeometriąjego aparatów:W tym ujęciu model matematyczny określony jest przez układ równań bilansowych masy ienergii dla aparatów obiegu, zapisany symbolicznie w formiezmiennezmiennecharakt.cpzmiennezmiennezmienne zmienne geometria �½F,f,,wsp.kor.f,,2niezalezne zalezne aparatów �½zalezneniezalezneaparatów1niezaleznezalezne (3.1)Zasada zachowania momentu pędu respektowana jest w związkach między parametramitermodynamicznymi przed i za wieńcem łopatkowym (grupą stopni), sprawnością ekspansji,kinematyką strumienia czynnika i równaniem przelotności.Przezzmienne niezależne,determinujące stan cieplny bloku, będziemy określali zbiórparametrów związany z danymi górnego i dolnego źródła ciepła tj. kotła i kondensatora.Do tych parametrów zaliczać będziemy również ciśnienie w odgazowywaczu jeślifunkcjonuje on na zasadzie stałej nastawy tego ciśnienia.Do parametrów niezależnych należeć będą również strumienie masy wtrysku wodychłodzącej, uzależnione również od nastaw regulatorów temperatury pary świeżej i paryprzegrzanej.mwtr1,mwtr2zastępują charakterystyki wtryskiwaczy i ich nastawy dotyczącestałej temperatury.Do tych parametrów zaliczać będziemy również strumienie masy wody lub pary i ichtemperatury (lub strumienie energii cieplnej do systemów ciepłownictwa) jeśli blok pokrywarównież potrzeby ciepłownicze.Do tych parametrów zaliczać będziemy również strumienie masy pary i jej temperatury (lubstrumienie energii cieplnej) na potrzeby własne elektrowni jeśli blok pokrywa równieżpotrzeby własne elektrowni.W odniesieniu do bloku z turbiną parową kondensacyjną, z jednym przegrzewem pary, zregulacją temperatury pary świeżej i przegrzanej ten zbiór parametrów niezależnych będzieobejmował najczęściej:3N,m,t,p,tprz,pprz,mwtr1,mwtr2,pk,podgconsttj. 4 do 8 parametrów niezależnych.Ciśnieniepkw kondensatorze zastępuje w tym ujęciu charakterystykę kondensatora tj.zależność ciśnienia od temperatury i strumienia masy wody chłodzącej i geometriikondensatora;W tym ujęciu charakterystyka kotła reprezentowana jest przez parametrym,t,p, którezastępują nastawy ich regulatorów.Dobór parametrów niezależnych zależy od struktury bloku i od zadania przewidywanego dorozwiązania przez model matematyczny. Mogą one być zadawane dowolnie jako zespółdanych wejściowych lub stanowić fragment zespołu wielkości mierzonych bloku.Przezgeometrię aparatówbloku będziemy rozumieli te wymiary aparatów bloku, któredecydują o ich własnościach cieplno – przepływowych. Definicja omawianego modelumatematycznego zakłada, że związki między geometrią i charakterystykami tj.właściwościami cieplno-przepływowymi aparatów są znane.Zmiennymi zależnyminazywać będziemy wszystkie pozostałe parametry cieplno-przepływowe w wybranych punktach obiektu.Parametry cieplno-przepływowe bywają zresztą różnorodnie określane. Np.:parametry niezależne nazywane są parametrami zewnętrznymi (outside parameters) zaśparametry zależne parametrami wewnętrznymi (internal parameters).UWAGATrafność tego nazewnictwa nie zawsze odpowiada zadaniu stawianemu modelowimatematycznemu:w sformułowaniu (3.1)strumienie masy wody wtryskowejmwtr1,mwtr2są (fizycznie)parametrami wewnętrznymi, ale w postawionej definicji modelu muszą one być traktowanejako parametry niezależne. Gdyby określić je nastawami regulatorów wtrysku to wtedy tenastawy mogłyby być traktowane jako parametry zewnętrzne. W tym przypadku jednakmodel obiektu musiałby być uzupełniony charakterystyką wtryskiwacza, to jest złożonymzwiązkiem między nastawą a strumieniem masy wody chłodzącej i innymi dodatkowymiparametrami. W obliczeniach cieplno-przepływowych takie podejście na ogół nie jestwygodne.geometria aparatów(i wynikające stąd charakterystyki cieplno-przepływowe aparatów)nazywane są charakterystycznymi parametrami maszyn (machine charakteristic parameters)lub „fixed inputs”, cieplno-przepływoweparametry niezależneokreślane są punktem pracy maszyny (characteristic gas turbineworking point) lub „variable inputs”,zaśparametry zależnenazwano parametrami mierzalnymi (measurable parameters).Parametry punktu pracy maszyny są też „ mierzalne” więc ta nomenklatura wprowadzapewne zamieszanie pojęć.4W dalszym ciągu, na zasadzie umowy, będziemy konsekwentnie używali określeń:–zmienne niezależne,–zmienne zależne i–geometria aparatów (która determinuje cieplno-przepływową charakterystykę aparatówna podstawie cieplno-przepływowych modeli tych aparatów),z konsekwentnym pomijaniem charakterystyk (nastaw) regulatorów.Wykorzystanie modelu matematycznego dla wyznaczania parametrów zależnych napodstawie parametrów niezależnych pomiaru aktualnego, (najczęściej właściwych dlaczęściowego obciążenia) oraz na podstawie geometrii nie zdegradowanego stanu aparatów,sprowadza się to do iteracyjnego rozwiązania układu równań (3.2):zmiennezmiennecharakt.cpzmiennezmiennezmienne zmienne geometria �½F,f,,wsp.kor.f,,1niezalezne2niezalezne zalezne aparatów �½zalezneaparatówzalezneniezalezne (3.2)poszukiwanereferencyjnezmiennezależneznane zaktualnegopomiaruznana dla nie zdegradowanego(referencyjnego) stanu aparatówobieguZa stan nie zdegradowany, referencyjny przyjmuje się na ogół stan nowej maszyny lub stanmaszyny bezpośrednio po remoncie.Normy wyznaczają nieprzekraczalny czas między przejęciem do eksploatacji nowej,względnie wyremontowanej maszyny, a jej referencyjnym pomiarem cieplno-przepływowym.Dane z tego pomiaru mogą służyć do–określaniasymptomów degradacji ale także do–strojenia modelu,tj. wyznaczania charakterystyk cieplno-przepływowych aparatów napodstawie pomiaru cieplno-przepływowego przy ich nieuszkodzonej geometrii;zmiennezmiennecharakt.cpzmiennezmiennezmienne zmienne geometria �½F,f,,wsp.kor.f,,2niezalezne zalezne aparatów �½zalezneniezalezneaparatów1niezaleznezalezne (3.3)znane zaktualnegopomiaruposzukiwane charakterystyki c-p aparatów lub/i ichnowa zdegradowana geometria–Może też chodzić ookreślenie brakujących,np. niezmierzonych zmiennychniezależnych (po zestrojeniu modelu z nową zdegradowaną geometrią)5
|
Menu
|