Optymalizacja przebiegu temperatury czynnika w trakcie rozruchu i odstawiania nadkrytycznego bloku energetycznego
Wariant tytułu
Numerical method for determining the optimum medium temperature during heating and cooling operations in a supercritical steam power plant
Autor
Rząsa, Dariusz
Promotor
dr hab. inż. Piotr Duda, prof. PK
Data wydania
2014
Data obrony
29.01.2014
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
metody optymalizacji, naprężenia sumaryczne, kotły parowe, przepływ ciepła
optimization methods, total stresses, steam boilers, heat transfer
Abstrakt
Podczas procesów rozruchu oraz odstawiania z ruchu bloków energetycznych na parametry nadkrytyczne powstają wysokie naprężenia w ich elementach kryterialnych. Są one wywołane dużą różnicą temperatury w ściankach elementów ciśnieniowych, jak również wysokim ciśnieniem wewnątrz. Z uwagi na wysokie naprężenia procesy te powinny być przeprowadzane w taki sposób, ażeby naprężenia sumaryczne, pochodzące od temperatury i ciśnienia, nie przekraczały naprężeń dopuszczalnych określonych przepisami.
Polska Norma czy niemieckie przepisy kotłowe TRD 301 pozwalają określić dopuszczalne naprężenia oraz dopuszczalne szybkości nagrzewania w trakcie operacji rozruchu oraz odstawiania z ruchu. Wielkości te są wyznaczane przy założeniu, że w elemencie ciśnieniowym powstaje quasi-ustalony stan pola temperatury występujący przy długotrwałym nagrzewaniu i ochładzaniu elementu ze stałą szybkością. W rzeczywistości podczas rozruchu oraz wyłączania z ruchu bloków energetycznych stan quasi-ustalony występuje rzadko. Założenia te mogą prowadzić do błędnego oszacowania parametrów a tym samym przekroczenia naprężeń
dopuszczalnych.
W pracy przedstawiono metodę, która pozwala wyznaczyć optymalny przebieg temperatury czynnika roboczego tak, aby maksymalne naprężenia sumaryczne w dowolnym punkcie elementu konstrukcyjnego nie przekraczały naprężenia dopuszczalnego a sam proces odbywał się w możliwie najkrótszym czasie. Pozwala ona na zmniejszenie strat rozruchowych poprzez skrócenie czasu rozruchu i odstawiania z ruchu, jednocześnie nie powodując spadku żywotności elementów konstrukcyjnych .
Heating and cooling processes of supercritical power block devices cause high stresses in the construction elements. Theses stresses come from the temperature gradient and from the high working medium pressure inside the components. In order to operate safely, it is important to monitor stresses, especially during start-up and shut-down phase. The maximum stresses in the construction elements should not exceed the allowable stresses that are defined according to boiler regulations.
Polish Norms or German boiler regulations allow to find rates of temperature change during heating and cooling operations. However, those regulations assume the quasi-steady one dimensional temperature distribution in the entire element. Since the heating and cooling processes are transient operations the quasi-steady state often does not occur. Thus, the operations conducted according to those regulations, may account for the state, where the allowable stresses are exceeded.
The aim of this work is to present the method, which makes it possible to find the optimum temperature change rate of working medium, so that the total stresses during the transient processes are kept at an acceptable level and the transient operation time is as short as possible. This method allows to operate in a cost-effective way and increases reliability of construction elements.
Klasyfikacja PKT
442100 Energetyka cieplna
440000 Energetyka
Wydział
Wydział Mechaniczny
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
