View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PTSE - Progresivní technologie a systémy pro energeti ku1M06059
Program výzkumu a vývoje „Výzkumná centra - 1M“Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy
Cíl projektuCílem projektu je soustředit špičková vědecká a výzkumná pracoviště z ČR do výzkumného týmu, který bude řešit aktuální otázky rozvoje energetiky v ČR s využitím nejnovějších poznatků světové i tuzemské vědy a zajistit propojení na uživatelskou sféru.
Doba řešení1.3.2006 - 31.12.2009
Řešitelská pracovišt ě
České vysoké u čení technické v Praze Fakulta strojní - p říjemce řešitelské pracovišt ě - ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav mechaniky tekuti n a energetiky
Nožička Jiří Prof. Ing. CSc. - řešitel
Technická univerzita v Liberci - spolup říjemceřešitelské pracovišt ě - Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatron iky a
mezioborových inženýrských studií Tůma Libor Ing. CSc. - spoluřešitel
Západočeská univerzita v Plzni - spolup říjemceřešitelské pracovišt ě - Západočeská univerzita v Plzni
Vostracký Zdeněk Prof., Ing. DrSc., DrEng. h. c., Sen.Mem. IEEE - spoluřešitel
Vysoká škola bá ňská-Technická univerzita Ostrava - spolup říjemceřešitelské pracovišt ě - Vysoká škola bá ňská-Technická univerzita Ostrava, Výzkumné
energetické centrum Noskievič Pavel Prof. Ing. CSc. - spoluřešitelOchodek Tadeáš Doc. Dr. Ing. – spoluřešitel
Složení Rady centra
Bíža Karel Ing. Ústav jaderného výzkumu Řež, a.s., zástupceuchazeče
Bohátka Roman Ing. Ph.D. ALSTOM Power CZ, s.r.o., zástupce uživatele výsledků
Daněk Václav Ing. CSc. Asociace strojních inženýrů, zástupce uživatele výsledků
Duchek Karel Ing. Škoda Power s.r.o., zástupce uživatele výsledkůHavlis Jan Ing. FANS a.s., zástupce uživatele výsledkůKřížek Karel Ing. ČEZ a. s., zástupce uživatele výsledkůMařík Pavel Ing. ZVVZ ENVEN Milevsko a.s., zástupce uživatele
výsledkůNevěřil Jan Ing. SIGMA GROUP a.s., zástupce uživatele výsledkůNeumajer Václav Ing. AVO o.p.s., zástupce uživatele výsledkůNožička Ji ří Prof. Ing. CSc. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta
strojní, řešitel – koordinátorOchodek Tadeáš Doc. Vysoká škola báňská - Technická univerzita
Ostrava, spoluřešitelTůma Libor Ing. CSc. Technická univerzita v Liberci, spoluřešitelVostracký Zden ěk Prof. Ing. DrSc. Západočeská univerzita v Plzni, spoluřešitel
Struktura financování Centra PTSE 2006 - 2009
Struktura řešitelského týmu Centra PTSE
Přehled spolupracujících podnik ů s Centrem PTSE
Česká p řenosová a.s. ( ČEPS)
SIGMA Group a.s.
THERMO KING Czech Republic s.r.o.
ŠKODA POWER a.s.
ZVVZ a.s.
FANS, a.s.
a další:
Artech spol. s r.o., BVAK a.s., ČKK,Montana s.r.o., SHOWA ALUMINIUM CZECH s.r.o., STS a.s., Skanska a.s., REKO Praha, a.s, LK Pumpservice, Praha
V001Cílem je analyzovat rozhodující uzly oběhů parních elektráren, provést porovnání různých typů parních oběhů a formulovat jasná kritéria nutná pro dosažení co nejvyšší účinnosti elektrárny.
V002Optimalizace zařízení strojovny energetického bloku - turbína, kondenzátor, chladicí věže, olejové hospodářství, napáječka - s cílem dosažení maximální účinnosti a minimalizaci vlastní spotřeby zařízení i negativních dopadů na ekologii.
V003Zvládnutí experimentálních metod
V004Soustředění poznatků o netradičních, alternativních a perspektivních zdrojích energií, jejich ekologickém využívání a dopadech energetiky na životní prostředí, vytvoření informačního centra pro nejširší okruh uživatelů.
V101Souhrn kvalitativních parametrů uhlí pro nové bloky.
V102Matematický model ohniště uhelného bloku.
DÍLČÍ CÍLE ŘEŠENÍ – přehled I.
V103Studium a návrh koncepčního řešení bezemisního parního cyklu.
V201Výzkum prouděním vybuzených vibrací elementů energetických zařízení. Optimalizace zařízení s cílem eliminovat tyto nežádoucí vibrace.
V202Analýza systémů ventilace a odvodu spalin, výzkum a optimalizace ventilátorů pro provoz v energetice a systému čištění spalin.
V203Výzkum a optimalizace parametrů elektrické části energobloku s cílem zvýšit efektivnost a spolehlivost provozu.
V301Komplexní zajištění spolehlivosti
V302Pokročilé algoritmy řízení pro zvýšení efektivity provozu elektrárenského bloku a minimalizaci ekologických dopadů.
DÍLČÍ CÍLE ŘEŠENÍ – přehled II.
Dílčí cíle a aktivity jednotlivých spolu řešitel ů
ČVUT – strojovna s příslušenstvím, kondenzace, chladicí věže, ekonomické aspektyZČU – strojovna, ekologické aspekty provozu kotelny, přenos energieVŠB – oblast kotelny a jejího příslušenství, palivaTUL – řízení, regulace, spolehlivost
Technické vybavení Centra
Vzduchová turbína Kalibrační tunel Aerodynamický difuzorový tunel
Systém pro TR PIV Aer. tunely pro výzkum vibrací lop. mříží a trubkových svazků
Technické vybavení Centra
Modelové chladicí věže pro vývoj eliminátorů a výplní chladicích věží
Stanoviště pro měření rozstřikových charakteristik Trať pro určování tlakových ztrát
Technické vybavení Centra
Mřížový tunel Laserový vibrometr PDV-100Pádová trubka
Analyzátor spalin Stirlingův motor
Pořízený hmotný majetek
ZČU - Laserový vibrometr PDV-100 s p říslušenstvím
Rok: 2006Cena: 799.680 ,- KčDodavatel: ASSISTA CZECH, s.r.o.
Laserový vibrometr PDV-100 ja snadno přenosný jednobodový laserový snímač vibrací. Jedná se o univerzální zařízení používané při měření chvění prakticky ve všech strojírenských odvětvích od automobilového po letecký průmysl., ale také pro měření vibrací budov, mostů a komínů. Velkou výhodou je kompaktní provedení přístroje. Vibrometr lze snadno připojit na běžný notebook a napájet z akumulátoru.
• vzorkovací frekvence 48 kHz• frekvenční rozsah 0 - 22 kHz• rychlostní rozsah 0- 500 mm/s• přesnost 0,3 mm/s (max. rozsah)• laser II. třídy bezpečnosti• měření ve vzdálenosti 0,1 - 30 m• digitální a analogový výstup
Pořízený hmotný majetek
VŠB - Experimentální za řízení "Pádová trubka"
Rok: 2006Cena: 900.000 ,- KčDodavatel: More, s.r.o.
Toto experimentální zařízení bylo částečně hrazeno z finančních prostředků Centra PTSE (900.000,- Kč), částečně z vlastních finančních prostředků spolupříjemce (1.100.000,- Kč). Jedná se o unikátní, v rámci ČR zcela vyjímečné zařízení. V projektu je využíváno především v oblasti výzkumu Termokinetických vlastností uhlí.
• Elektricky vyhřívaná kovová trubice rozdělená na 3 segmenty
• Výška reakční komory 5 m• Vnitřní průměr 66 mm• Teplota až 1200 °C• Rychlost proudění reakčního plynu až 3 ms-1
• Spotřeba reakčního plynu 7 – 10 Nm3.hod-1
• Koncentrace O2 v reakčním plynu 4 – 21 %
Pořízený hmotný majetek
VŠB - Analyzátor emisí
Rok: 2006Cena: 719.000 ,- KčDodavatel: Afriso, s.r.o.
Toto experimentální zařízení bylo stejně jako Pádová trubka částečně hrazeno z finančních prostředků Centra PTSE (719.000,- Kč), a částečně z vlastních finančních prostředků spolupříjemce (381.000,- Kč). Advance Optima je moderní zařízení pro analýzu plynů, založené na modulární koncepci. Systém je sestaven z analyzačních modulů, které pracují na různých fyzikálních principech a pomocí systémové sběrnice komunikují s centrální jednotkou. Na rozdíl od obvyklých automatických analyzátorů obsahuje centrální jednotka ethernetové rozhraní (10BASE2 nebo 10BASE-T).
Systém obsahuje komponenty pro měření metodou TR-PIV (kamera, kontinuální laserová dioda + řídicí jednotka). High speed / time resolved systémy mají lepší technické parametry než standardní PIV systémy. Disponují především možností zaznamenat větší počet snímků za sekundu (v řádu až desítek kilohertz) a umožňují tak získat informaci o změně rychlosti v čase.
• kamera: Nanosense MK III 1kHz, max. rozlišení 1280x1024, vnitřní paměť 4GB
• laserová dioda: NanoPower 4 Watt,vln. délka 795 nm
ČVUT - High speed / time resolved PIV kamera a kontin uální laser
Rok: 2006Cena: 2 488 530 ,-KčDodavatel: Dantec Dynamics GmBH, Dánsko
Pořízený hmotný majetek
Kompletní renovace aerodynamického tunelu byla provedena v maximálním možném rozsahu. Z investičních prostředků byla zakoupena pohonná jednotka. Pohon je nyní zajištěn trojfázovým nízkonapěťovým asynchronním elektromotorem nakrátko s frekvenční regulací. Tunel je primárně určen pro experimentální výzkum v oblasti lopatkových strojů -lopatkových mříží.
• Motor: Asynchronní elektromotor, příkon 75 kW,max. rychlost 70 m/s
• Frekvenční měnič
Přehled investic
ČVUT - Pohonná jednotka pro p řestavbu aerodynamického tunelu Eifellova typu
Rok: 2007Cena: 193 500 ,-KčDodavatel: SIEMENS s.r.o.
Spolupráce s pr ůmyslem
ZVVZ Milevsko a.s.- Posouzení a návrh p řívodního potrubí k elektrostatickým odlu čovačům
Návrh a testování potrubí dopravujícího spaliny k elektrostatickým odlučovačům, optimalizace z hlediska rovnoměrného rozložení pevných částic a minimalizace tlakových ztrát.
Spolupráce s pr ůmyslem
Výzkum a optimalizace axiálních ventilátorů pro energetiku - numerické simulace proudění.
Numerické simulace dvoufázového proudění v látkových odlučovačích používaných v energetice.
ZVVZ Milevsko a.s.- - Počítačová simulace proud ění v odlu čovači a analýza systém ů ventilace
Spolupráce s pr ůmyslem
2BUDIČ GENERÁTOR
34 1
Měření rychlostí a vizualizace v prostoru sběrného ústrojí generátoru byly provedeny za účelem zjištění rovnoměrnosti proudění v jednotlivých sekcích zařízení. Měření pomocí odběrů statického a celkového tlaku probíhalo přímo v oblasti mezi uhlíkovými kartáči a hřídelí.
Vizualizace byla použita pro zmapování proudění v prostoru sání ventilátorů v režimu spodního sání.
JE Temelín - M ěření rychlostí a vizualizace proud ění na sb ěrném ústrojí generátoru
Spolupráce s pr ůmyslem
270 mm
ARTECH - Návrh míchání skladovaného produktu v nádrž ích a geometrie ejektoru
Cílem tohoto projektu bylo navrhnout technicky realizovatelný, efektivní a ekonomický způsob míchání skladovaného produktu tj. motorové nafty v nově navrhovaných podzemních nádržích o provozním objemu 35 000 m3
Spolupráce s pr ůmyslem
ŠKODA POWER a.s. - Numerická simulace proud ění v turbínovém stupni
Byl proveden rozbor výsledků CFD simulací čtyř variant stupňů s prostorově tvarovanými rozváděcími lopatkami a porovnání s výsledky z experimentů. Následně bylo provedeno přelopatkování vzduchové turbíny novými profily rozváděcích i oběžných lopatek. Počet lopatek byl upraven na 42 rozváděcích + 56 oběžných (CFD simulace 3RL + 4OL)
Spolupráce s pr ůmyslem
Benekovtherm, s.r.o. Spalovací zkoušky při spalování směsných paliv VÚHU, a.s. Spalovací zkoušky směsných palivECM Ecomonitoring Gravimetrie prachuDalkia Česká republika Stanovení cejchovních křivek biomasy, provozní měření
spalovacích zařízeníČEZ a.s., JE Dukovany Stanovení ukazatelů spolehlivosti zařízení SIGMA GROUP a.s. Analýza spolehlivosti čerpadel TEMELÍN, čerpadel
TUŠIMICE II a čerpadel MĚLNÍK IIIRozklad řízení napájecího čerpadla Analýza kritičnosti poruch čerpadla
UJV Řež a.s., Optimalizace řídícího systému příhřevu páry Vypracování modelu technolog. komponent
I+C Energo a.s. Metodika sběru dat a statistického vyhodnocení.FANS, a.s. Měření rozstřikových charakteristik E.ON Česká republika Odborná školení v oblasti elektroenergetiky
Další řešené spolupráce s partnery z pr ůmyslové sféry
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Zařízení pro měření deformací materiálu
Typ: Užitný vzorDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metodRok: 2007
Zařízení pro měření elastických i trvalých délkových deformací pevných látek a materiálů s přesností srovnatelnou s měřeními prováděnými v laboratorních podmínkách. Deformace materiálu se zjišťuje prostřednictvím změny vzdálenosti mezi nejméně dvěma měřicími body umístěnými na povrchu materiálu. Před a po deformaci se provede optický záznam a poté se změří přesná vzdálenost mezi vrcholy měřících tělísek z optického záznamu.
1
32
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Zařízení pro měření rychlosti a velikosti transparentních sférických částic
Typ: Užitný vzorDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metodRok: 2008
Předmětem právní ochrany je zařízení pro měření velikosti a rychlosti transparentních sférických částic. Měřicí systém se skládá z laseru, který osvětluje měřenou rovinu a kamery se speciálním objektivem. Velikost částic je stanovena z prostorové frekvence interferenčních obrazců.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Geotermální elektrárna / teplárna
Typ: Užitný vzorDílčí cíl: V004 – Soustředění poznatků o netradičních, alternativních a perspektivních zdrojích energiíRok: 2008
Technické řešení se týká geotermální elektrárny / teplárny s parním Rankine - Clausiovým oběhem propojené s druhým zdrojem tepla tvořeným plynovou turbínou.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Žaluziový systém pro chladicí věže – ruční pohon
Typ: PrototypUživatel: Chladicí veže Praha, a.s.Dílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického blokuRok: 2007
Žaluziový systém slouží k regulaci tahu chladicí věže, kdy zejména v zimních měsících je požadován nižší tah věže.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Žaluziový systém pro chladicí věže – kombinovaný pohon
Typ: PrototypUživatel: Chladicí veže Praha, a.s.Dílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického blokuRok: 2007
Žaluziový systém slouží k regulaci tahu chladicí věže, kdy zejména v zimních měsících je požadován nižší tah věže. Žaluziový systém se otevírá a zavírá pomocí zdvižné převodovky, která je poháněná elektromotorem.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Experimentální trať pro výzkum eliminátorů kapiček
Typ: Funkční vzorekDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického blokuRok: 2008
Experimentální trať je navržena s ohledem na použití anemometrických metod. Kombinací jednotlivých segmentů, lze vytvořit jak měřicí okruh pro testování eliminátorů, tak ukázkovou úlohu pro studenty bakalářského i magisterského studijního programu.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Generátor kapek pro kalibraci metody IPI
Typ: Funkční vzorekDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického blokuRok: 2008
Generátor je tvořen válcovitou skleněnou kapilárou uloženou v piezokeramické trubičce. Energie elektrického pulzu je tedy přenesena z piezokrystalu v podobě mechanické energie do kapaliny. Elektrickou řídící jednotkou je generátor pulzů s volitelnou šířkou, amplitudou a frekvencí.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Synchronizační jednotka pro systém PIV pro měření za rotace
Typ: Funkční vzorekDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metodRok: 2008
Jednotka umožňuje měření nestacionárních periodických dějů v širokém spektru frekvencí. V teoretickém návrhu bylo počítáno s maximální frekvencí zkoumaného děje v řádu kilohertz. Použití při reálných experimentech k ověření skutečných odezev na signály jednotlivých členů zkoumaného děje.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Stend pro měření rozstřikových charakteristik
Typ: Funkční vzorekDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického blokuRok: 2008
Zařízení pro měření a testování provozních parametrů rozstřikovacích trysek chladicích systémů. Výsledky měření na tomto zařízení jsou využívány k optimalizaci zavodnění chladicích věží.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Model fluidního kotle FK1 elektrárny Tisová, 2007Model uhelného kotle teplárny Malešice, 2007
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V001 – Analýza rozhodujících uzlů oběhů parních elektráren
Software pro modelování statických provozních režimů fluidního a práškového kotle. Uplatnění při optimalizaci provozu kotle.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Java knihovna termodynamických parametrů vody a vodní páry, 2007
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického bloku
Java knihovna termodynamických funkcí vody a vodní páry vychází z vědecké formulace IAPWS 1995. Parametry na mezi sytosti je možno počítat také z formulace IAPWS 1992. Knihovna je doplněna několika termodynamickými funkcemi z průmyslové formulace IAPWS IF 1997.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Program pro návrh rovnoměrného rozstřiku vody v chladicí věži, 2007Program pro výpočet průtoku chladicí věží, 2007
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického bloku
Programy pro výpočet optimálního rozložení trysek a stanovení průtoku vody chladicím systémem.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Software pro výpočet charakteristik přímé kompresorové lopatkovémříže, 2007Software pro výpočet pohybu částic, 2008
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V002 – Optimalizace zařízení strojovny energetického bloku
Software je určen pro výpočet charakteristik přímé kompresorové lopatkové mříže z dat získaných v průběhu experimentu.
Software pro výpočet trajektorie částic pohybujících se ve známém rychlostním poli. Využíván je pro stanovení dráhy kapiček v eliminátorech chl. věží.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Software pro zpracování snímků při vizualizaci proudění pomocí kouřové metody, 2007Kompletace dat z PIV měření při použití více kamer , 2007
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metod
Aplikace umožňující snadněji spojovat snímky z PIV měření.
Software pro zviditelnění oblastí proudění na snímcích z vizualizaceproudění pomocí kouřové metody.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Vyhodnocovací software pro nízkorozpočtové PIV, 2007Vyhodnocovací software pro měření metodou IPI, 2008
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metod
Software je určený pro vyhodnocování proudových polí naměřených nejen systémem LowCost PIV, je možné zpracovat data z externího systému.
a b c
d
e
f
Software slouží pro vyhodnocení velikosti transparentních sférických částic při použití modifikované měřicí metody IPI.
Výstupy z činnosti centra PTSE 2006 - 2009
Název: Řídicí program pro 2D posuv sondy a automatizovaný sběr dat, 2007Software pro generování signálu generátoru syntetizovaného paprsku, 2007Definice pohybu dvouosého traversačního zařízení, 2008
Typ: Autorizovaný softwareDílčí cíl: V003 – Zvládnutí experimentálních metod
Softwary pro vytvoření digitálního signálu různého typu, který je pomocí meřicí karty převeden do analogové podoby. Aplikace pro automatizovaný sběr dat a řízení pohybu sond.
Prodloužení projektu Centra PTSE
Cíl prodlouženého projektu Centra v letech 2010-201 1
Hlavním cílem Centra PTSE v letech 2010-2011 bude propojením zkušených výzkumných pracovníků, mladých pracovníků, doktorandů a studentů strojních fakult předních technických univerzit v ČR s významnými průmyslovými podniky z oblasti energetiky a za využití špičkových experimentálních a numerických metod přispět k dalšímu zvyšování efektivnosti nově budovaných a rekonstruovaných energetických bloků a k redukci jimi způsobovaných ekologických dopadů.
Řešení projektu Centra je v nadcházejícím období rozděleno do deseti dílčích cílů, které jsou dále členěny na 32 aktivit. Dílčí cíle a vnich plánované aktivity tematicky navazují na činnosti řešitelských týmů v letech 2006-2009 a dále je rozvíjejí. Projektový tým zůstává nezměněn, na řešení projektu se budou i nadále podílet pracovníci všech čtyř vysokých škol, tj.
• České vysoké u čení technické v Praze Fakulta strojní • Technická univerzita v Liberci• Západočeská univerzita v Plzni• Vysoká škola bá ňská-Technická univerzita Ostrava
Prodloužení projektu Centra PTSE
Dílčí cíle prodlouženého projektu
V005 Využití moderních optických metod pro optimalizaci parametrů dvoufázového proudění v průtočných částech lopatkových strojů.
V006 Komplexní výzkum a optimalizace parametrů chladicích věží.
V007 Aplikace moderních technologií v oboru alternativních zdrojů energie.
V104 Termokinetické vlastnosti uhlí pro moderní bloky.
V105 Výzkum koncepčního řešení separačního parogenerátoru.
V204 Teoretický a experimentální výzkum vibrací elementů zařízení parního okruhu a metod jejich omezení.
V205 Výzkum a optimalizace procesů a zařízení v systémech ventilace a odvodu spalin energobloku.
V206 Výzkum a optimalizace průtočných částí zařízení parního okruhu energobloku
V303 Aplikované metody spolehlivosti.
V304 Perspektivní metody řízení tepelných elektráren v prostředí deregulovaného trhu a spolupracujících alternativních zdrojů.
Centrum PTSE – kontaktní údaje
odpov ědný řešitel: Prof. Ing. Ji ří Nožička, CSc.
Jiri.Nozicka@fs.cvut.cz
tel: 224 352 580
adresa: Technická 4, Praha 6, 16607
www: ptse.fs.cvut.cz
Recommended