Výzkumné centrum Progresivní technologie a systémy pro energetiku

1. Výzkumné centrumProgresivní technologie a systémy pro energetiku Výsledky činnosti za rok 2006 členěno dle dílčích úkolů Projekt - 1M06059 1.3.2006 - 31.12.2009

2. Dílčí úkoly: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.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. 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.

3. Dílčí úkolV002(1. část)Optimalizace 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. • modelování reálných parametrů vodní páry ve výpočetním CFD programu FLUENT • analýza možností modelování vodní páry jako reálného plynu - připraveny a otestovány • některé varianty (UDRGM model, reálný plyn definovaný pomocí UDF přes GUI rozhraní) • rozpracován detailní model zahrnující teplotní a tlakovou závislost materiálových vlastností • páry, který je založen na interpolaci zadaných tabulkových hodnot • proveden výpočet ideové varianty nového typu ventilu vhodného pro nadkritické parametry, • 3D segment pro různé režimy proudění (spolupráce se ŠKODA POWER s.r.o.). • příprava 3D modelu kompletního ventilu včetně průtoku malou kuželkou a příprava • zjednodušených simulací pro porovnání s experimentem CKTI Peterburg - Rusko • experimentální studie tvaru lopatek, ověření poznatků z CFD simulací měřením na pokusné • vzduchové turbíně • provedena analýza vstupní a výstupní části turbiny, průtočné části turbiny, porovnání dat • z numerických simulací a experimentu na vzduchové turbině, návrh nového lopatkování

4. Dílčí úkolV002(2. část) • numerické a experimentální simulace proudění v průtočné části turbíny se zaměřením na • stupně, regulační ventily, výstupní skříně, ucpávky • byly numericky řešeny některé průtočné části turbíny, konkrétě meridiální tvar rozváděcího • lopatkování snižující sekundární proudění a tím energetickou ztrátu, průtok výstupním hrdlem • turbíny s vefukováním proudu do mezní vrstvy, kterým se podařilo posunout bod odtržení až • na odtokovou hranu deflektoru • bylo řešeno proudění v rozváděcí půlené mezistěně a byl vyšetřován vliv natočení na účinnost • rozváděcího lopatkování • probíhaly experimentální práce na rozvíraném difuzoru s cílem oddálit odtržení využitím • umělé drsnosti stěn, tyto výzkumné práce byly obohaceny o optickou bezdotykovou PIV • metodu vyšetření rychlostního a turbulentního pole • analýza vlastní spotřeby el. části energobloku včetně návrhu na snížení vlastní spotřeby • (proběhlo měření pohonu napáječky 1,25 MW, provedena analýza možných úspor při regulaci • průtoku pomocí frekvenčního měniče namísto dnešní regulace škrcením) • zpracování rešerše o užívaných technologiích úpravy vod pro energetické účely • provedena rešerše perspektivních izolačních kapalin, jako náhrad ropného oleje pro provoz • elektrických strojů • provedena rešerše dostupných elektroizolačních kapalin na bázi minerálních olejů na českém • trhu - aktuální stav (technické, ekonomické a ekologické aspekty používání elektroizolačních • kapalin na bázi minerálních olejů v energetice a průmyslu)

5. Dílčí úkolV004Soustředění poznatků o netradičních, alternativních a perspektivních zdrojích energií, jejich ekologickém využívání a dopadech energetiky na životní prostředí, vytvoření informačního centra pro nejširší okruh uživatelů. • zpracována rešerše alternativních zdrojů el. energie s ohledem na ovlivňování • parametrů kvality el. energie provozem generátorů těchto zdrojů • v oblasti obnovitelných zdrojů byly započaty práce na sledování zpětných vlivů • těchto zdrojů na elektrizační soustavu, ostrovní provozy, mikrosítě a inteligentní • nasazování těchto zdrojů v závislosti na stavu soustavy a okamžitých možnostech • dodávky z netradičních zdrojů • optimalizace velikosti nutné zálohy z klasických zdrojů • počítačové simulace pro řešení stavů elektrizační soustavy s připojenými • generátory obnovitelných zdrojů energie v programu Neplan • byly vytvořeny modely částí sítě s připojenými výrobnami z obnovitelných zdrojů • počítačové simulace modelů v programu ATP-EMTP • byly hodnoceny vlivy provozu generátorů obnovitelných zdrojů energie na kvalitu • elektrické energie

6. Dílčí úkolV201(1. část)Výzkum prouděním vybuzených vibrací elementů energetických zařízení. Optimalizace zařízení s cílem eliminovat tyto nežádoucí vibrace. • rešerše publikací s aktuální problematikou vibrací lopatek rotačních zařízení • testování FEM softwarů pro dynamickou analýzu s kontaktními vazbami s ohledem na přesnost • řešení • rozbor možností programového systému ANSYS z ohledem na vibrace rotujících zařízení • ověřeny možnosti programového systému ANSYS pro modelování vibrací olopatkovaných • rotujících disků (po konzultacích s výzkumnými pracovníky ŠKODA POWER byla pozornost • zaměřena na aktuální problematiku třecích tlumičů vibrujících lopatek) • byla vyzkoušena nadstavba programu MATLAB – Dynrot, prof. Genty, Itálie • matematické modelování vibrací lopatek s třecími tlumiči, hrubý návrh algoritmických postupů • analýza vibrací lopatkového věnce se zaměřením na kontaktní vazby mezi lopatkami • vyšetření stability vibrací od proudění osamělé lopatky v kaskádě - numerický výpočet • numericky byla vyšetřována stabilita lopatek v kaskádě při suvném kmitání

7. Dílčí úkolV201(2. část)Výzkum prouděním vybuzených vibrací elementů energetických zařízení. Optimalizace zařízení s cílem eliminovat tyto nežádoucí vibrace. • studium aerodynamické trati na Pisarenkově institutu Národní akademie věd Ukrajiny • v Kyjevě - experimentální výzkum prouděním vybuzených vibrací elementů energetických • zařízení - měření na aerodynamické trati • provedeno úvodní měření na aerodynamické trati – siloměry, snímače poloh, vibrouzly, • provedena identifikace systému vibrouzlů lopatkové mříže • 2D numerické simulace vibrací trubkové řady - porovnání modelů turbulence, zjištění vlivu • kvality sítě, vliv metody deformace sítě • analýza chování aeroelastických systémů v blízkosti meze stability, chaotický pohyb, • intermitentní chování nelineárních systémů, bifurkace • byl studován vliv poruch základního proudu na dynamické chování příčně obtékaného svazku • trubek tepelných výměníků v blízkosti meze stability, definováno kriterium rychlosti rozvoje • nestabilního kmitání • zakoupen a zprovozněn laserový vibrometr, připravuje se měření laserovým vibrometrem a • návrh nového regulačního obvodu

8. Dílčí úkolV202Analýza systémů ventilace a odvodu spalin, výzkum a optimalizace ventilátorů pro provoz v energetice a systému čištění spalin. • v úvodní etapě byl proveden rozbor řešené problematiky • byly testovány modely vícefázového proudění ve výpočetním CFD programu FLUENT • aerodynamická analýza ventilátorů používaných v současnosti pro provoz v energetice • numerické výpočty lopatkování ventilátorů se zaměřením na snížení ztrát průtočné části • analýza systémů ventilace a odvodu spalin, výzkum a optimalizace ventilátorů pro provoz • v energetice a systému čištění spalin • proběhla jednání se ZVVZ a.s. o dalším zaměření výzkumu s ohledem na aktuální potřeby • specifikace hlavních nedostatků používaných ventilátorů • návrh řešení na základě numerických a experimentálních výzkumů • návrh průtočných částí ventilátorů pro provoz v energetice s ohledem na zvyšování • účinnosti tlakového součinitele.

9. Dílčí úkolV203(1. část)Výzkum a optimalizace parametrů elektrické části energobloku s cílem zvýšit efektivnost a spolehlivost provozu. • zahájena analýza parametrů z důvodu optimalizace elektrické části energobloku • byla provedena rešerše současného stavu teoretických analýz a modelů v oblasti zvýšení • efektivnosti a optimalizace využití elektrické části energobloku od generátoru přes • generátorový vypínač, měřicí transformátory, síťové transformátory a pro vyvedení • výkonu na napětí 420 kV • byla započata práce na studii spolehlivosti elektrických sítí, především v souvislosti • s masivními výpadky v USA • jsou analyzovány také potenciální úspory energie, zejména ve vlastní spotřebě na • základě energetické bilance na Plzeňské energetice, a.s. • jsou připravovány modely stanovení parametrů generátorového vypínače, • transformátoru a dalšího zařízení • ochrany a zabezpečovací systémy elektrárenských bloků - optimální nastavení systému • generátorových ochran

10. Dílčí úkolV203(2. část)Výzkum a optimalizace parametrů elektrické části energobloku s cílem zvýšit efektivnost a spolehlivost provozu. • příprava metody pro zvýšení vypovídací schopnosti diagnostických metod - pro • poskytování věrohodných podkladů pro systémy, které pak numericky nebo • experimentálním měřením dokáží stanovit zbytkovou životnost elektrických strojů a • přístrojů • rešerše dostupných metodik měření částečných výbojů u elektrických strojů • analýza vhodné metodiky pro měření částečných výbojů u přístrojových transformátorů • proudu a napětí v sítích do 110 kV

11. Závěr Dílčí úkoly jsou plněny a prostředky jsou čerpány v podstatě v plánované výši. Doposud bylo publikováno nebo je připraveno k publikaci: 5 publikací v zahraničí 11 publikací v ČR 8 výzkumných zpráv Dále je zadaných: 5 disertačních prací 6 diplomových a bakalářských prací Byl získán finanční příspěvek z neveřejných zdrojů do spoluúčasti (od podniků) 290 tis. Kč. Je podepsán projekt s Dopravním podnikem města Plzně (také na rozbor energetické bilance).

12. Výzkumné centrumProgresivní technologie a systémy pro energetiku Výsledky činnosti za rok 2006 členěno dle dílčích úkolů Projekt - 1M06059 1.3.2006 - 31.12.2009