laboratorium zak adu ł elektrowni

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
ZAKŁAD ELEKTROWNI I GOSPODARKI ELEKTROENERGETYCZNEJ
00-662 Warszawa, ul.Koszykowa 75, Tel./Fax 821-86-46, 6607366
LABORATORIUM ZAKŁADU
ELEKTROWNI
Tytuł opracowania:
SYMULATOR
BLOKU ENERGETYCZNEGO 200 MW
Katalog ćwiczeń laboratoryjnych
Część I
Imię i nazwisko
Opracowanie:
dr inż. Zygmunt Pawełkowicz
Data
Podpis
Luty
2006 rok
blok_sym.doc
Strona 1 z 7
SPIS TREŚCI
Strona
1. WPROWADZENIE
3
2. PODSTAWOWE PARAMETRY SYMULATORA
4
3. ĆWICZENIA LABORATORYJNE NA SYMULATORZE BLOKU 200 MW
3.1. ĆWICZENIE NR 21. Symulacja przemian energetycznych realizowanych w konwencjonalnym bloku
energetycznym
3.2. ĆWICZENIE NR 22. Symulacyjne badanie sprawności ogólnej bloku oraz sprawności obiegu termodynamicznego
realizowanego w konwencjonalnych, kondensacyjnych blokach energetycznych
3.3. ĆWICZENIE NR 23. Symulacyjne badanie podstawowych struktur układów regulacji mocy czynnej
konwencjonalnego bloku energetycznego
3.4. ĆWICZENIE NR 24. Symulacyjne badanie dynamiki układu regulacji ciśnienia pary wodnej konwencjonalnego
bloku energetycznego
3.5. ĆWICZENIE NR 25. Symulacyjne badanie dynamiki układu regulacji temperatury pary wodnej
konwencjonalnego bloku energetycznego
4
4. LITERATURA
6
5. ZAŁĄCZNIKI
5.1. Schemat blokowy stanowiska laboratoryjnego „Symulator Bloku 200 MW”
6
7
5
Błąd! Nie zde
Błąd! Nie zde
Błąd! Nie zde
Błąd! Nie zde
blok_sym.doc
Strona 2 z 7
1. WPROWADZENIE
Podstawową funkcją bloków energetycznych w systemach elektroenergetycznych jest:
1. Przetwarzanie energii pierwotnej na energię elektryczną,
2. Udział w regulacji mocy i częstotliwości systemu elektroenergetycznego.
Funkcje te realizowane są przez zespół urządzeń podstawowych i pomocniczych bloku przedstawionych na
rysunku nr 1.1.
Rys. nr 1.1
Schemat przekroju przez blok
energetyczny konwencjonalny.
Badania podstawowych charakterystyk bloku energetycznego realizowane w rzeczywistych obiektach
energetycznych są jest zadaniem niezwykle trudnym i bardzo kosztownym. Możliwość wykonania takich
badań pojawia się niesłychanie rzadko i jest związana z reguły z testowaniem nowych rozwiązań
konstrukcyjnych bloków energetycznych. Dostępność i możliwość udziału studentów w takich badaniach jest
znikoma, dlatego niesłychanie istotną rolę w poznawaniu charakterystyk i własności ruchowych bloków
energetycznych odgrywają badania modeli matematycznych poszczególnych elementów i zespołów
urządzeń bloku energetycznego. Instytut Elektroenergetyki Politechniki Warszawskiej od wielu lat posiada
możliwość prowadzenia takich badań na „Symulatorze bloku energetycznego 200 MW”, w który
wyposażone jest Laboratorium Zakładu Elektrowni i Gospodarki Elektroenergetycznej. Schemat
funkcjonalny bloku energetycznego, zamodelowanego w Symulatorze bloku 200 MW przedstawiono na
rysunku 1.2.
Rys. nr 1.2.
Uproszczony schemat bloku energetyczne
zamodelowanego na stanowisku
laboratoryjnym „Symulator Bloku 200 MW”.
Opis zasadniczych elementów bloku
odwzorowanych w symulatorze: K – kocioł
parowy, WP- część wysokoprężna turbiny
parowej, SP/NP - część średnio i
niskoprężna turbiny parowej, G –
turbogenerator, TB – transformator blokowy,
RN – regulator wtórny turbozespołu (element
wykonawczy regulatora systemowego
ARCM).
blok_sym.doc
Strona 3 z 7
2. PODSTAWOWE PARAMETRY SYMULATORA
„SYMULATOR BLOKU 200 MW” jest stanowiskiem laboratoryjnym charakteryzującym się następującymi
podstawowymi cechami:
1. Zastosowany model matematyczny oparty jest na profesjonalnym modelu opracowanym dla potrzeb
energetyki zawodowej i analogiczny do modelu wykorzystywanego w ZIAD w Bielsku Białej w
procesie przygotowania operatorów bloku. Zastosowany model matematyczny był testowany na
rzeczywistym bloku energetycznym 200 MW;
2. W oprogramowanie symulatora wykorzystano programy i procedury napisane w kilku językach w tym
Fortran, Turbo Pascal. Jako platformę integrującą zastosowano język C;
3. Wyposażenie informatyczne symulatora stanowił zestaw komputerowy przedstawiony na rys. w
złączniku nr 1. Lokalna sieć komputerowa obsługująca oprogramowanie symulatora pracowała na
płaszczyźnie DOS z wykorzystaniem oprogramowania sieciowego Novell;
4. Stanowisko laboratoryjne pozwala na symulację on-line pracy bloku energetycznego 200 MW
zarówno w stanach statycznych jak i stanach nieustalonych. Dzięki czemu możliwe było różnorakich
charakterystyk statycznych i dynamicznych bloku;
Zasady obsługi symulatora przedstawiono w Instrukcji Ćwiczenia p.t. „Symulacja pracy bloku elektrowni”
[7], która stanowi instrukcję związaną z instrukcjami do poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
Dotychczasowe doświadczenia wykorzystania Symulatora Bloku 200 MW w procesie dydaktycznym
realizowanym w Instytucie Elektroenergetyki potwierdzają jego ogromną jego przydatność. Symulator
wykorzystywany jest do prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych dla wszystkich specjalności i kierunków
dyplomowania prowadzonych w Instytucie. Wielokrotnie potwierdził swoją uniwersalność i elastyczność
pozwalającą na dostosowaniu programów ćwiczeń laboratoryjnych do wymogów współczesnego procesu
dydaktycznego i profilu kształcenia studentów.
Katalog ćwiczeń laboratoryjnych możliwych do realizacji w ramach Laboratorium Elektrowni jest dość
obszerny. W dotychczasowej praktyce dydaktycznej na symulatorze prowadzono 26 ćwiczeń dotyczących
badania bloku energetycznego i jego elementów.
3. ĆWICZENIA LABORATORYJNE NA SYMULATORZE BLOKU 200 MW
W programie dydaktycznym realizowanym z Zakładzie Elektrowni i Gospodarki Elektroenergetycznej
przewiduje się m. in.:
 „Laboratorium Elektrowni” przewidzianego dla studentów I stopnia specjalności elektroenergetyka,
 „Laboratorium Przemian Energetycznych” przewidzianego dla studentów II stopnia kierunku
Elektrotechnika;
Programy dydaktyczne obu w/w laboratoriów przewidują zagadnienia, do realizacji których SYMULATOR
BLOKU 200 MW jest znakomicie przygotowany.
W części I katalogu ćwiczeń laboratoryjnych proponujemy realizować ćwiczenia laboratoryjne, które
pozwalają na zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi przemian energetycznych realizowanych
w bloku energetycznym oraz podstawowymi strukturami układów regulacji mocy bloków energetycznych.
Przewiduje się realizację następujących ćwiczeń:
1. Badanie przemian energetycznych realizowanych w konwencjonalnym bloku energetycznym.
2. Badanie sprawności ogólnej bloku oraz sprawności obiegu termodynamicznego realizowanego w
konwencjonalnych, kondensacyjnych blokach energetycznych.
3. Badanie podstawowych struktur układów regulacji mocy czynnej konwencjonalnego bloku
energetycznego.
blok_sym.doc
Strona 4 z 7
4. Badanie dynamiki układu regulacji ciśnienia pary wodnej konwencjonalnego bloku energetycznego.
5. Badanie dynamiki układu regulacji temperatury pary wodnej konwencjonalnego bloku
energetycznego.
3.1. ĆWICZENIE NR 21. Symulacja przemian energetycznych realizowanych w
konwencjonalnym bloku energetycznym
3.1.1.
Cel ćwiczenia
Celem głównym ćwiczenia jest ugruntowanie wiedzy studentów o podstawach złożonego łańcucha przemian
energetycznych realizowanego w konwencjonalnym bloku energetycznym w celu przetworzenia energii
chemicznej paliwa organicznego na energię elektryczną.
Rys. nr 3.1
Schemat łańcucha przemian energetycznych konwencjonalnego bloku energetyczne.
Celem dodatkowym ćwiczenia jest przedstawienie procesu technologicznego konwencjonalnego bloku
energetycznego.
Rys. nr 3.2.
Schemat technologiczny konwencjonalnego bloku energetycznego
blok_sym.doc
Strona 5 z 7
Symulacje pracy bloku energetycznego przeprowadzone podczas ćwiczenia laboratoryjnego mają na celu:
1. Identyfikację poszczególnych ogniw złożonego łańcucha przemian energetycznych realizowanego
w bloku energetycznym;
2. Obliczanie sprawności poszczególnych elementów oraz sprawności ogólnej bloku;
3. Prezentację wpływu parametrów termodynamicznych bloku na sprawność przetwarzania energii;
4. Identyfikacja strat energii występujących w konwencjonalnym bloku energetycznym. Zagadnienia
kogeneracyjnego wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej – wstęp do układów CHP.
5. Budowa wykresu Sankeya dla konwencjonalnego bloku energetycznego;
3.1.2.
Czas przeprowadzenia ćwiczenia
Optymalnym wymiarem czasu dla przeprowadzenia niniejszego ćwiczenia są 4 godz. lekcyjne.
4. LITERATURA
1. M. Bernatek, R. Matla: „ Przemiany energetyczne”, WPW, Warszawa. 1996 rok;
2. J.Paska, A.Staniszewski: „Podstawy elektroenergetyki – metody wytwarzania energii elektrycznej”,
WPW, Warszawa, 2000;
3. J.Paska: „Wytwarzania energii elektrycznej”, OWPW, Warszawa, 2005 rok;
4. D. Laudyn, M. Pawlik, F. Strzelczyk : „Elektrownie”, WNT, Warszawa, 2000 rok;
5. J. Rakowski, „Automatyzacja elektrowni cieplnych”: WNT, Warszawa, 1985 rok
6. R. Janiczek, „Eksploatacja elektrowni cieplnych ”: WNT, Warszawa, 1994,
7. Z. Pawełkowicz, Laboratorium Podstaw Elektroenergetyki, Instrukcja do ćwiczenia nr 112,
„Symulacja pracy bloku elektrowni”, IEEN, Warszawa, 1994;
8. M.P. Wukałowicz : Wykres entalpia – entropia dla pary wodnej do 1000 ?C i 95 Mpa
5. ZAŁĄCZNIKI
blok_sym.doc
Strona 6 z 7
Załącznik nr 1
5.1.
Schemat blokowy stanowiska laboratoryjnego „Symulator Bloku 200 MW”
ETHERNET
HUB PASYWNY
TERMINAL nr 1
SERWER
TABLICA
SYNOPTYCZNA
COM 1
TERMINAL nr 2
TERMINAL nr 3
TERMINAL nr 5
DRUKARKA
TERMINAL nr 4
Schemat blokowy stanowiska laboratoryjnego „Symulator Bloku 200 MW”.
blok_sym.doc
Strona 7 z 7