INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

Transkrypt

1 INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH W GLIWICACH Konarskiego 18, Gliwice Tel , Fax imiue@imiue.polsl.pl

2 STRUKTURA INSTYTUTU MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH Zakład Cieplnych Maszyn Przepływowych Kierownik Zakładu - Dr hab. inż. Henryk Łukowicz, Prof. Pol. Śl. Zakład Kotłów i Wytwornic Pary Kierownik Zakładu - Prof. dr hab. inż. Marek Pronobis Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych Kierownik Zakładu - Dr hab. inż. Janusz Kotowicz, Prof. Pol. Śl. Zakład Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Energetycznych Kierownik Zakładu - Prof. dr hab. inż. Andrzej Rusin

3 Specjalności na studiach I stopnia: Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Diagnostyka i Bezpieczeństwo Konstrukcji Automatyka i Sterowanie Procesami Maszyny i Urządzenia Energetyczne Metody Komputerowe w Termomechanice (wspólnie z ITC)

4 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Rozległe badania naukowe prowadzone dla energetyki (m.in.): - Optymalizacja procesów i urządzeń w energetyce, - Monitoring i diagnostyka procesów w rzeczywistych instalacjach, - Bezpieczeństwo technologii energetycznych, - Nowoczesne silniki (turbiny gazowe, turbiny parowe) i urządzenia (głównie kotły nowych generacji) a także ogniwa paliwowe, - Nowoczesne technologie energetyczne (bloki nadkrytyczne, układy gazowoparowe, układy ze zgazowaniem biomasy i węgla itd.), - Odnawialne źródła energii, - Wprowadzenie paliw alternatywnych (biomasy, odpadów itd.), - Dobór i optymalizacja instalacji ochrony powietrza, - Nowoczesne techniki zmniejszenia emisji NO x,so 2, CO 2 - Sterowanie procesami w elektrowniach oraz urządzeniami energetycznymi.

5 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Realizacja wielu projektów badawczych m.in.: - Projekt Zamawiany Nadkrytyczne bloki węglowe konsorcjum uczelni, jednostek badawczych i przemysłu - Projekt Strategiczny Opracowanie technologii dla wysokosprawnych zero-emisyjnych bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin konsorcjum uczelni, jednostek badawczych i przemysłu - Projekt europejski DREAM nowe koncepcje silników lotniczych ponad 40 partnerów

6 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Szerokie doświadczenie we współpracy z: przemysłem energetycznym (zakłady budowy kotłów, turbin, wentylatorów, pomp itd.) elektrowniami innymi instytucjami przemysłu energetycznego (m.in. Biura Projektowe, Energopomiar, Biura Konsultingowe, Ośrodki badawczo-rozwojowe). - opracowanie nowych technologii i licencji, - nowe patenty, - bezpieczeństwo technologii energetycznych, - metody obliczeniowe, - nowe sposoby kontroli eksploatacji.

7 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Prowadzenie wielu Studiów Podyplomowych, Szkół letnich, Kursów dla przemysłu Turbiny gazowe, Nowoczesne technologie energetyczne węglowe i gazowe, ogniwa paliwowe, Rozproszone źródła energii, Nowe metody obliczeń procesów spalania, Technologie pracy kotłów, instalacji ochrony środowiska i innych urządzeń

8 Możliwość realizacji projektów inżynierskich: konstrukcyjnych m.in. przy wykorzystaniu komercyjnych pakietów programów do projektowania AutoCAD, SolidWorks obliczeniowych m.in. przy wykorzystaniu komercyjnych pakietów programów do modelowania zagadnień wytrzymałościowych, cieplnych i przepływowych: ANSYS, Gate Cycle, Aspen, doświadczalnych w oparciu o szeroką bazę laboratoryjną

9 ODŚRODKOWA WIROWA PIONOWA POMPA OKRĘTOWA SKONSTRUOWANA W RAMACH PRACY DYPLOMOWEJ Pole prędkości w dyfuzorze pompy WM-250, obliczenia ANSYS CFX KONSTRUKCJE

10 KONSTRUKCJE UKŁAD PRZEPŁYWOWY POMPY KRĘTNEJ OBIEGU PIERWOTNEGO SZTUCZNEGO SERCA W ramach umowy o współpracy IMiUE z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii Prof. Zbigniewa Religi skonstruowano układy przepływowe pompy krętnej, które służą do zasilania cieczą roboczą hydraulicznej sprężarki pneumatycznej implantowalnej komory sztucznego serca.

11 KONSTRUKCJE Odpylacz żaluzjowy PROJEKTOWANIE URZĄDZEŃ KOTŁOWYCH KOTŁY I KOMORY SPALANIA WYMIENNIKI CIEPŁA KONSTRUKCJE I OBLICZENIA

12 KONSTRUKCJE LICZNIK STRUMIENIA ENERGII GAZU WYSOKO- I NISKOMETANOWEGO Zgłoszenia patentowe : 2 Licznik opracowany przy współpracy z Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG Katowice

13 OBLICZENIA ZAGADNIENIA SPRZĘŻONE CIEPLNO-PRZEPŁYWOWE MODELOWANIE HAŁASU AERODYNAMICZNEGO Poziom ciśnienia akustycznego p [Pa] MODELOWANIE ZJAWISK W KOTLE Temperatura TURBINA PAROWA PRZEPŁYW PARY MOKREJ STANY CIEPLNO- WYTRZYMAŁOŚCIOWE ELEMENTÓW TURBIN

14 OBLICZENIA SCHEMAT BADANEGO UKŁADU ENERGETYCZNEGO Modelowanie w programie GATE CYCLE Starter Model HRSG03 2P with LP induction ST throttle P T W H HPST S20 ADMMIX CONDST S26 S19 CONDEN MAKEUP S27 CNDMIX S25 MODEL: CASE: POWER: HR: EFF: HRSG03 HRSG CNDPMP S3 S18 S S23 S P T DEAER LPSTSP S24 S14 S22 S W H S P T S16 HPPUMP S7 S W H S1 S15 S2 S6 S12 S4 S9 EXH GT DUCT HPSHT HPEVAP HPECON LPSHT LPEVAP WHTR Macro sets whtr temp to maintain 200F stack GT Pow

15 OBLICZENIA BIEŻĄCE BILANSOWANIE BLOKÓW ENERGETYCZNYCH TYPU 200 MW ORAZ OCENA STRAT KONTROLOWANYCH

16 LABORATORIA LABORATORIUM MASZYN PRZEPŁYWOWYCH I HYDRAULICZNYCH

17 LABORATORIA LABORATORIUM OGNIW PALIWOWYCH LABORATORIUM PROCESÓW KOTŁOWYCH

18 LABORATORIUM DYNAMIKI PROCESÓW DIAGNOSTYCZNYCH LABORATORIA LABORATORIUM POMIARÓW, AUTOMATYKI I PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW MIKROPROCESOROWYCH Układ pomiarowy do wyznaczania strumienia gazu i sondowania przepływu Laboratorium przemysłowych sterowników programowalnych Układ pomiarowy do badania i wzorcowania przetworników przepływu Układ monitoringu i analizy pracy kotła

19 STANOWISKO BADAWCZE DO OCENY SKUTECZNOŚCI CHŁODZENIA ELEMENTÓW TURBIN LABORATORIA STANOWISKO DO BADANIA RUR (WĘŻOWNIC) PRZEGRZEWACZY PARY KOTŁÓW PAROWYCH Z USZKODZENIAMI EROZYJNYMI

20 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Badania nieodwracalnych zmian namagnesowania stali S235 pod wpływem narastających obciążeń rozciągających Próbka Obciążanie na maszynie wytrzymałościowej Analiza wyników pomiarów

21 Hs, y [A/m] Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Hs, y [A/m] PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Badanie zmian namagnesowania stali 16Mo3 pod kątem wykorzystania w diagnostyce stan poczatkowy 100 MPa 225 MPa 350 MPa 450 MPa MPa 225 MPa 350 MPa 450 MPa L [mm] L [mm] pod obciążeniem po odciążeniu Wyniki pomiarów Analiza wyników i określenie relacji diagnostycznej

22 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Wpływ materiału na wydłużenia cieplne wirnika turbiny nadkrytycznej podczas rozruchu Wirnik turbiny nadkrytycznej. Model wirnika dla analizy numerycznej. Przykładowe wyniki obliczeń wydłużeń po zakończeniu rozruchu dla wirnika wykonanego z dwóch różnych materiałów.

23 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Modelowanie stanu naprężenia w elementach ciśnieniowych bloków energetycznych posiadających wady Model MES wrębu z wadami Przykładowy rozkład naprężeń we wrębie Zmiana maksymalnych naprężeń zredukowanych w obszarze wrębu w funkcji głębokości występujących wad

24 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Optymalizacja kształtu wybranych elementów turbiny parowej Optymalizacja cech geometrycznych: wrębu łopatkowego przy minimalizacji naprężeń komory wirnika turbiny przy minimalizacji naprężeń oraz masy

25 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Metody numeryczne w modelowaniu drgań maszyn Modelowanie drgań układu drgania układu z jednym stopniem swobody bez tłumienia oraz z tłumieniem drgania własne belki

26 WYBRANE PRZEDMIOTY PROWADZONE NA SPECJALNOŚCIACH Diagnostyka i Bezpieczeństwo Konstrukcji Maszyny przepływowe Siłownie cieplne Komputerowe systemy projektowania Kotły i wytwornice pary Pomiary maszyn i urządzeń energetycznych Systemy diagnostyki i sterowania Drgania i dynamika maszyn Układy pompowe Bezpieczeństwo konstrukcji Modelowanie procesów energetycznych Procesy zużycia maszyn Techniki wytwarzania maszyn Maszyny i urządzenia energetyczne małej mocy..

27 WYBRANE PRZEDMIOTY PROWADZONE NA SPECJALNOŚCIACH Automatyka i Sterowanie Procesami Komputerowe systemy pomiarowe Regulacja maszyn przepływowych Proekologiczne instalacje w technice kotłowej Modelowanie w diagnostyce Maszyny przepływowe Siłownie cieplne Komputerowe systemy projektowania Kotły i wytwornice pary Drgania i dynamika maszyn Układy pompowe Pomiary maszyn i urządzeń energetycznych Bezpieczeństwo konstrukcji Systemy diagnostyki i sterowania..

28 WYBRANE PRZEDMIOTY PROWADZONE NA SPECJALNOŚCIACH Maszyny i Urządzenia Energetyczne Podstawy projektowania maszyn przepływowych Kody numeryczne w projektowaniu i eksploatacji Modernizacja turbin cieplnych Transport hydrauliczny i pneumatyczny Maszyny przepływowe Siłownie cieplne Komputerowe systemy projektowania Kotły i wytwornice pary Drgania i dynamika maszyn Układy pompowe Pomiary maszyn i urządzeń energetycznych Bezpieczeństwo konstrukcji Systemy diagnostyki i sterowania..

29 WYBRANE PRZEDMIOTY PROWADZONE NA SPECJALNOŚCIACH Metody Komputerowe w Termomechanice (wspólnie z Instytutem Techniki Cieplnej) Maszyny i urządzenia energetyczne Drgania maszyn Bezpieczeństwo konstrukcji Inżynieria i aparatura procesowa Gazowe silniki spalinowe Modelowanie procesów cieplnych Komputerowa mechanika konstrukcji Numeryczna mechanika płynów..

30

31 Studenckie Koło Naukowe Kotłów i Urządzeń Cieplnych

32 Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych współpracuje z ośrodkami zagranicznymi Nasi studenci realizowali prace dyplomowe m.in. na uniwersytetach: Drezno Dublin Louvain Stuttgart Florencja Sztokholm Karlsruhe

33 Absolwenci Instytutu Maszyn i Urządzeń Energetycznych będą wysoko cenionymi specjalistami w szerokim zakresie kwalifikacji, co gwarantuje im miejsca pracy w wielu gałęziach gospodarki: Energetyka Biura projektowe i pomiarowe Wytwórcy maszyn i urządzeń dla energetyki Przedsiębiorstwa remontowe maszyn i urządzeń energetycznych

34 ZAPRASZAMY DO PODJĘCIA STUDIÓW NA SPECJALNOŚCIACH Mechanika i Budowa Maszyn Diagnostyka i Bezpieczeństwo Konstrukcji Automatyka i Sterowanie Procesami Maszyny i Urządzenia Energetyczne Metody Komputerowe w Termomechanice (wspolnie z ITC)