Kierunek: Energetyka Specjalność na studiach I stopnia: Modernizacja Instalacji Energetycznych

Transkrypt

1 Kierunek: Energetyka Specjalność na studiach I stopnia: Modernizacja Instalacji Energetycznych Budowa maszyn i urządzeń energetycznych Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń energetycznych Podstawy modelowania procesów w maszynach i urządzeniach energetycznych Modernizacja instalacji energetycznych

2 WYBRANE PRZEDMIOTY PROWADZONE NA SPECJALNOŚCI Modernizacja instalacji energetycznych Modernizacja maszyn i urządzeń energetycznych Modernizacja instalacji energetycznych Modelowanie procesów energetycznych Wspomaganie decyzji modernizacyjnych Pomiary w energetyce Niezawodność i bezpieczeństwo technologii Kotły i urządzenia kotłowe Silniki cieplne i sprężarki Układy pompowe i napędy hydrauliczne Nowoczesne Technologie Energetyczne Technologie oczyszczania spalin Transport hydrauliczny i pneumatyczny.

3 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, Ebsilon, Gate Cycle, Aspen,, oraz programów opracowanych w IMiUE doświadczalnych w oparciu o szeroką bazę laboratoryjną

4 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Wpływ modernizacji uszczelnienia stopnia turbiny na jego sprawność Celem projektu była ocena wpływu modernizacji uszczelnienia labiryntowego skokowego na sprawność drugiego nieregulowanego akcyjnego stopnia turbiny wysokoprężnej. Modernizacja uszczelnienia turbiny polega na zastąpieniu jednego ze środkowych przewężeń uszczelnieniem szczotkowym, które powoduje znaczne zmniejszenie luzów promieniowych nie powodując zatarcia silnika. Straty przed i po modernizacji

5 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Badanie stanu cieplnego kadłuba wewnętrznego turbiny podczas rozruchu przy różnych warunkach wymiany ciepła na powierzchni nieogrzewanej Turbina z dodatkowym przepływem pary w przestrzeni międzykadłubowej. Model kadłuba dla analizy numerycznej. Przebieg zmian temperatury kadłuba podczas rozruchu przeprowadzonego przy różnych warunkach wymiany ciepła w przestrzeni międzykałubowej.

6 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Obliczenia cieplno-przepływowe chłodzonej łopatki turbiny gazowej z wykorzystaniem pakietu ANSYS CFX Zastosowanie pakietu ANSYS CFX do modelowania zagadnień cieplnoprzepływowych Symulacja numeryczna chłodzenia łopatki kierowniczej turbiny gazowej Porównane z danymi eksperymentalnymi Graficzne opracowanie i opis wyników Rozkład temperatury

7 Ocena możliwości zwiększonego poboru pary z upustu turbiny kondensacyjnej Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Ocena możliwości zwiększonego poboru pary z upustu turbiny kondensacyjnej Celem projektu była ocena możliwości wykonania dodatkowego poboru pary z upustu turbiny kondensacyjnej o mocy znamionowej 22 MW do celów ciepłownictwa. Zakres projektu obejmował obliczenia parametrów pary w turbinie oraz naprężeń w łopatkach wirnikowych najbardziej obciążonego stopniu turbiny. Mg Ru y R. s Rz oś obojętna z Praca bez upustu Praca z upustem Siła Całkowita Działająca na jedną łopatkę Całkowita Działająca na jedną łopatkę R z [N] 6332,58 60, ,25 122,71 R u [N] 4342,91 41, , ,70 73, ,50 149,69 Praca bez Praca z upustu upustem 3,66 7,49 27,76 56,82

8 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Modernizacja turbiny upustowo-kondensacyjnej w celu przystosowania jej do zasilania odbiorców zewnętrznych parą technologiczną Projekt inżynierski przedstawiony w tej pracy ma na celu przedstawić możliwość wyprowadzenia z turbiny kondensacyjno-upustowej AEG 10 MW dodatkowego strumienia pary w celu zaspokojenia zwiększonego zapotrzebowania na parę technologiczną

9 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Modernizacja ciepłowniczej turbiny przeciwprężnej poprzez dostawienie członu kondensacyjnego. Wstępny projekt układu przepływowego dobudowanej części niskoprężnej Przed modernizacją Układ zmodernizowany Kinematyka przepływu w ostatnim stopniu części niskoprężnej

10 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Modernizacja turbiny 200 MW polegająca na zastąpieniu istniejącej akcyjnej części wysokoprężenej konstrukcją reakcyjną

11 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Modernizacja układu pomiarowego charakterystyk aerodynamicznych dmuchawy wielostopniowej z zastosowaniem kodu LabView dostosowanie sposobu wyznaczania charakterystyki aerodynamicznej do wymogów norm i standardów europejskich. modernizacja elementów pomiarowych w celu wykonania zautomatyzowanego stanowiska dydaktycznego oprogramowanie stanowiska pomiarowego w języku programowania urządzeń pomiarowych LabVIEW

12 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Stanowisko do badań układów regulacji wentylatorów I projekt projekt stanowiska i wykonanie II projekt projekt układu sterowania i oprogramowanie sterownika

13 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Badania laboratoryjne niskospadowej turbiny wodnej o przepływie poprzecznym wyznaczenie charakterystyk (przepływu, mocy, sprawności) turbiny wodnej o przepływie poprzecznym z regulacją przełyku za pomocą przysłony obrotowej charakterystyki w funkcji prędkości obrotowej oraz kąta otwarcia kierownicy badanie turbiny dla dwóch wysokości spadu H=2 m i H=3 m Stanowisko pomiarowe w Laboratorium Maszyn Hydraulicznych

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

15 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

16 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.

17 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

18 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

19 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

20 PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH PROJEKTÓW INŻYNIERSKICH Redukcja emisji NOx przy użyciu palników niskoemisyjnych i innych metod redukcji Wyniki modelowania numerycznego palnika z zawirowaczem

21

22 Studenckie Koło Naukowe Kotłów i Urządzeń Cieplnych

23 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

24 ZAPRASZAMY DO PODJĘCIA STUDIÓW NA SPECJALNOŚCI MODERNIZACJA INSTALACJI ENERGYTYCZNYCH W INSTYTUCIE MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

25 PREZENTACJA INSTYTUTU Konarskiego 18, Gliwice Tel , Fax

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

27 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Rozległe badania naukowe prowadzone dla energetyki (m.in.): - Optymalizacja procesów i urządzeń w energetyce, - Monitoring i diagnostyka procesów w rzeczywistych instalacjach, - Modernizacja instalacji energetycznych, - 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.

28 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Realizacja wielu projektów badawczych m.in.: - 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

29 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Szerokie doświadczenie we współpracy z: Elektrowniami i Elektrociepłowniami Przemysłem wytwarzającym maszyny i urządzenia energetyczne - zakłady budowy kotłów, turbin, wentylatorów, pomp, itd. Kopalniami węgla kamiennego Innymi instytucjami pracującymi dla energetyki - m.in. Biura Projektowe, Biura Konsultingowe, Instytuty Naukowo - Badawcze

30 DZIAŁALNOŚĆ INSTYTUTU Szerokie doświadczenie we współpracy z: Elektrowniami i Elektrociepłowniami Przemysłem wytwarzającym maszyny i urządzenia energetyczne - zakłady budowy kotłów, turbin, wentylatorów, pomp, itd. Kopalniami węgla kamiennego Innymi instytucjami pracującymi dla energetyki - m.in. Biura Projektowe, Biura Konsultingowe, Instytuty Naukowo - Badawcze

31 LABORATORIA LABORATORIUM MASZYN PRZEPŁYWOWYCH I HYDRAULICZNYCH

32 LABORATORIA LABORATORIUM PROCESÓW KOTŁOWYCH

33 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

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

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

36 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.

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

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

39 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

40 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

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

42 ZAPRASZAMY DO PODJĘCIA STUDIÓW NA SPECJALNOŚCI MODERNIZACJA INSTALACJI ENERGYTYCZNYCH W INSTYTUCIE MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH