Wykonanie obliczeń hydraulicznych dla turbiny TRC dla układów zasilania wyspowego (OFF-GRID) w obiektach sieciowych MPEC
Wariant tytułu
Hydraulic calculations for a TRC turbine for island power supply systems (OFF-GRID) in MPEC network facilities
Autor
Natkaniec, Piotr
Promotor
Piotr Dzierwa, dr hab. inż. prof. PK
Dariusz Borkowski, dr hab. inż. prof. PK
Data wydania
2024
Data obrony
13.03.2025
Język
polski
Uwagi
Praca zrealizowana w ramach programu Doktorat Wdrożeniowy, umowa DWD/4/25/2020
Słowa kluczowe
ciepłownictwo, regulacja hydrauliczna, układy turbinowe, odzysk energii
district heating, hydraulic adjustment, turbine systems, energy recovery
Abstrakt
W rozprawie zaprezentowano metody wykorzystania obliczeń hydraulicznych dla modelu sieci ciepłowniczej zarządzanej przez Miejskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej (MPEC) S.A. w Krakowie w celu wdrożenia instalacji turbinowej regulacji ciśnienia (TRC). Rozprawa obejmuje przegląd informacji o stosowanych w branży ciepłowniczej metodach odwzorowania pracy sieci cieplnych, ze szczególnym uwzględnieniem modelowania procesów hydraulicznych oraz metodologii obliczania rozkładu przepływu i ciśnienia. Wykonane obliczenia hydrauliczne i analizy posłużyły ocenie możliwości zastosowaniu instalacji TRC, mających za zadanie regulację i stabilizację ciśnienia przy jednoczesnym odzysku energii mechanicznej czynnika grzewczego i jej zamianie na użyteczną energię elektryczną, która mogłaby być wykorzystana na pokrycie zapotrzebowania na prąd w obiektach infrastruktury ciepłowniczej (autonomiczne zasilanie w „systemie wyspowym” - OFF-GRID - bez konieczności podłączenia do sieci elektrycznej). Opisano proces tworzenia stanowisk badawczych układów TRC oraz budowę instalacji stabilizacji ciśnienia w komorze ciepłowniczej. Przedstawiono etapy wdrożenia oraz rolę wykonanych obliczeń hydraulicznych w całym procesie. Wykonano analizę oddziaływania układów TRC na parametry pracy sieci zarówno w ujęciu lokalnym jak i globalnym – w przypadku montażu większej ilości urządzeń na systemie zarządzanym przez MPEC. W pracy wykazano, że możliwe jest zastosowanie układów turbinowych jako jeden z elementów układu lokalnej regulacji ciśnienia pracującego w warunkach rzeczywistych. Przedstawiona w rozprawie analiza wyników wdrożenia w krakowskiej sieci ciepłowniczej potwierdza skuteczność rozpatrywanego rozwiązania.
The dissertation presents methods of using hydraulic calculations for a model of the district heating network managed by Municipal Thermal Energy Enterprise (MPEC) S.A. in Krakow in order to implement the turbine pressure control (TRC) installation.
The dissertation includes a review of information on the methods used in the to represent the operation of heating heating networks, with particular emphasis on modelling hydraulic processes and methodologies for calculating the distribution of flow and pressure.
The performed hydraulic calculations and analyses were used to assess the possibilities of using TRC installations, which are designed to regulate and stabilize pressure while recovering the mechanical Energy of the heating medium and converting it into useful electrical Energy, which could be used to cover the demand for electricity in heating infrastructure facilities (autonomous power supply in an "island system" - OFF-GRID - without the need to connect to the electricity network).
The process of creating TRC system test stands and the construction of a pressure stabilization installation in a heating chamber are described. The implementation stages and the role of the performer hydraulic calculations in the entire process are presented. An analysis of the impact of TRC on the network operating parameters was performer both locally and globally – in the case of installing a larger numer of devices on the system managed of MPEC.
The work shows that is possible to use turbine systems as one of the elements of the local pressure regulation system operating in real conditions. The analysis of the implementation results in the Krakow heating network presented in this thesis confirms the effectiveness of the considered solution.
