Grudzień 2022, Numer 12 (822)
SPIS TREŚCI
Arkadiusz Dobrzycki, Władysław Opydo, Sebastian Zakrzewski
Wpływ dodatkowych powłok dielektrycznych na parametry wysokonapięciowego układu izolacyjnego o izolacji gazowej
ENERGETYKA I EKOLOGIA
Mirosław Nowak, Szymon Ptak
Analiza bezpieczeństwa pożarowego składowiska biomasy przeznaczonej do celów energetycznych
BIULETYN IASE
Tadeusz Mączka, Bartłomiej Borkowski, Michał Ostrycharczyk, Halina Pawlak-Kruczek
Induction reactor for the thermal conversion of organic materials to syngas
Antonina Kieleczawa, Michał Białecki, Radosław Izakiewicz, Piotr Pietras, Roman Skakowski, Wojciech Szubert
Niektóre nowe i zoptymalizowane funkcje i moduły systemu operatorskiego DCS MASTER-Proster
Roman Skakowski, Dariusz Wojtanowicz, Jerzy Drutko, Wojciech Szubert, Edward Ziaja, Antonina Kieleczawa, Michał Białecki
Wdrożenie nowych standardów Węzłów Lokalnych systemu LFC do obsługi elektrowni wodnych i konwencjonalnych, zrealizowanych w systemach IASE Sp. z o.o.
BIULETYN PRO NOVUM
Jerzy Trzeszczyński
Projekt BLOKI 2025+. Założenia do strategii kontynuowania eksploatacji bloków klasy 200 MW.
Wybrane zagadnienia
Jerzy Trzeszczyński, Paweł Galbarczyk, Wojciech Murzynowski, Radosław Stanek, Marcin Hatłas, Mateusz Kusibab, Paweł Zając
Wykorzystanie zapasów trwałości oraz rezerw po stronie sterowania dla zwiększenia elastyczności bloków klasy 200 MW
Marcin Hatłas, Wojciech Murzynowski, Jerzy Trzeszczyński
Parametryczne bliźniaki cyfrowe źródłem informacji i wiedzy dla bezpiecznej eksploatacji urządzeń i instalacji energetycznych
Agnieszka Trzeba-Tobolska, Sławomir Rajca
Diagnostyka i remonty zapewniające bezawaryjną eksploatację turbozespołów w Zakładzie Elektrociepłowni PKN ORLEN S.A.
Roman Michał Wojciechowski, Jerzy Trzeszczyński, Wojciech Murzynowski
Przykłady realizacji nadzoru diagnostycznego bloku BC 50
Cezary Kolan, Krzysztof Brunné, Adrian Sobczyszyn, Stanisław Noworyta, Adam Szczepek, Dariusz Gała
Wykorzystanie badań metalograficznych w diagnostyce elementów pracujących w warunkach pełzania
Sławomir Rajca, Sebastian Pośpiech, Adam Dragon
Diagnostyka wspierająca remonty i eksploatację turbin parowych
Marcin Kijowski, Bartosz Borcz, Mateusz Nowak
Rurociągi wody zasilającej – brzydkie kaczątko energetyki konwencjonalnej
Marcin Kijowski, Radosław Stanek, Mateusz Nowak
Nadzór diagnostyczny rurociągów parowych w trybie zdalnym w celu optymalizacji zakresów, terminów i kosztów badań
II/XXIV Sympozjum DIAGNOSTYKA URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH I INSTALACJI PRZEMYSŁOWYCH
Bezpieczeństwo i dyspozycyjność bloków i urządzeń energetycznych w okresie transformacji polskiej elektroenergetyki (I)
LEKTURA PONADOBOWIĄZKOWA…
Bogumił Dudek
Liczby nie kłamią
STRESZCZENIA
Arkadiusz Dobrzycki, Władysław Opydo, Sebastian Zakrzewski
Wpływ dodatkowych powłok dielektrycznych na parametry wysokonapięciowego układu izolacyjnego o izolacji gazowej
W artykule opisano wpływ obecności dodatkowych powłok dielektrycznych umieszczonych na powierzchni elektrod w wysokonapięciowym systemie izolacyjnym GIS na wytrzymałość elektryczną oraz intensywność wnz. Przeprowadzone testy wykazały, że zastosowanie dodatkowych powłok izolacyjnych w znaczący sposób wpłynęło na zwiększenie wytrzymałości badanych próbek. Należy uznać za celowe stosowanie dodatkowych powłok dielektrycznych na powierzchniach elektrod jako sposobu na poprawę parametrów pracy, tj. zwiększenie wytrzymałości elektrycznej i zmniejszenie intensywności wnz układu izolacyjnego.
Słowa kluczowe: wysokonapięciowy system izolacyjny GIS, powłoki dielektryczne elektrod, zwiększenie wytrzymałości elektrycznej
Mirosław Nowak, Szymon Ptak
Analiza bezpieczeństwa pożarowego składowiska biomasy przeznaczonej do celów energetycznych
W artykule opisano wybrane kwestie związane z wykorzystaniem biomasy do celów energetycznych. Szczególną uwagę zwrócono na proces samonagrzewania, który często występuje w pryzmach biomasy, a spowodowany jest głównie procesami biologiczno-chemicznymi zachodzącymi w ich wnętrzu. Opisano na wybranym przykładzie system kamer termowizyjnych monitorujących składowaną biomasę. Podano zasadę działania systemu, a uzyskane dane poddano analizie, zestawiając z wynikami ręcznych pomiarów temperatur w wytypowanych punktach oraz z danymi meteorologicznymi. Artykuł prezentuje potencjał systemu monitoringu, możliwości jakościowej i ilościowej analizy danych i wskazuje potencjalne kierunki rozwoju badań.
Słowa kluczowe: biomasa, zagrożenie pożarowe, system sygnalizacji pożaru
Tadeusz Mączka, Bartłomiej Borkowski, Michał Ostrycharczyk, Halina Pawlak-Kruczek
Induction reactor for the thermal conversion of organic materials to syngas
Sewage sludge is a residue of wastewater processing, and consists of high moisture content which should be decreased before gasification from the fuel, to obtain valuable synthetic gas. In Poland the interest is strengthened by the fact that since 1st of January 2016 it is not allowed to landfill stabilized sewage sludge with a heating value exceeding 6 MJ/kg. Since sewage sludge contains significant amounts of inorganics, on dry basis, thermal processing at high temperatures becomes increasingly interesting. The paper presents the results of conceptual design of gasification reactor with induction heating where the gasification process under high temperature of dry sewage sludge could be obtained. Also temperature parameter in the reactor measurement were performed in a prototype induction heating batch reactor where there is perspective of the state of the art of high temperature reactors for conversion of sewage sludge into combustible gas. Set-up induction reactor is consisted of graphite crucible, high frequency (about 80 kHz) power source – power regulation up to 4.5 kVA, induction coil, thermal insulation, feeding system of sewage sludge and delivering of CO2.
Keywords: sewage sludge, gasification, induction reactor, pyrolysis, syngas
Antonina Kieleczawa, Michał Białecki, Radosław Izakiewicz, Piotr Pietras, Roman Skakowski, Wojciech Szubert
Niektóre nowe i zoptymalizowane funkcje i moduły systemu operatorskiego DCS MASTER-Proster
Polski systemem automatyki, o aktualnej nazwie DCS MASTER, jest rozwijany w Instytucie od ponad 40 lat przez wiele pokoleń inżynierów technologów, informatyków i matematyków. W artykule zostały przedstawione nowości rozwoju systemu automatyki MASTER dotyczące stacji operatorskich m.in. w zakresie funkcjonalności interfejsu użytkownika oraz modułów rozszerzonej obsługi zdarzeń obiektowych, autoryzacji dostępu do systemu, realizacji filtrów ułatwiających analizę różnych zasobów danych systemowych, a także sposobu przełączenia stacji operatorskich i inżynierskich w tryb wizualizacji pomiarów archiwalnych. Opisany został ponadto tzw. dziennik forsowań, przechowujący informacje związane z wprowadzaniem tymczasowych zmian w działaniu logik sterowników DCS MASTER oraz ich wpływu na działanie urządzeń obiektowych.
Słowa kluczowe: systemy automatyki, stacje operatorskie, interfejs użytkownika, zdarzenia obiektowe, moduł logowania, archiwa pomiarów
Roman Skakowski, Dariusz Wojtanowicz, Jerzy Drutko, Wojciech Szubert, Edward Ziaja, Antonina Kieleczawa, Michał Białecki
Wdrożenie nowych standardów Węzłów Lokalnych systemu LFC do obsługi elektrowni wodnych i konwencjonalnych, zrealizowanych w systemach IASE Sp. z o.o.
W artykule przedstawiona została ogólna budowa i funkcje nowego systemu automatycznej regulacji częstotliwości i mocy energetycznego LFC w zakresie Węzła Centralnego i Węzłów Lokalnych oraz wkładu Instytutu Automatyki Systemów Energetycznych Sp. z o.o. w realizację systemu informatycznego obsługi Węzłów Lokalnych. W systemie opracowanym w Instytucie i wdrażanym sukcesywnie w elektrowniach wodnych i konwencjonalnych zaimplementowano najnowsze obowiązujące standardy PSE S.A. dla Węzłów Lokalnych LFC. Opracowany w Instytucie system obsługi WL LFC umożliwia wytwarzanie energii w Węzłach Lokalnych w elektrowniach według planów, sterowań i regulacji z Węzła Centralnego LFC.
Słowa kluczowe: LFC, ARCM, Węzeł Centralny LFC/SMPP, Węzeł Lokalny LFC, system obsługi WL LFC, standardy LFC
Jerzy Trzeszczyński
Projekt BLOKI 2025+. Założenia do strategii kontynuowania eksploatacji bloków klasy 200 MW.
Wybrane zagadnienia
Kontynuowanie eksploatacji bloków klasy 200 MW nie ma aktualnie racjonalnej alternatywy. Stwarza nadzieję na pokrycie prognozowanego, ujemnego bilansu mocy w polskim systemie elektroenergetycznym po 2025 roku oraz może zapewnić bezpieczne dla KSE znaczne zwiększenia generacji ze źródeł OZE. Sprostanie temu wyzwaniu wymaga pilnego opracowania strategii eksploatacji bloków 200 MW, w tym zwłaszcza utrzymania stanu technicznego na poziomie zapewniającym bezpieczeństwo i dyspozycyjność, z uwzględnieniem coraz bardziej regulacyjnego charakteru ich eksploatacji, w perspektywie ok. 2035 roku, jak również finansowania tych jednostek, po wprowadzeniu opłat ETS 550 i wygaśnięciu wsparcia z Rynku Mocy.
Słowa kluczowe: Projekt BLOKI 2025+, bloki klasy 200 MW, strategia eksploatacji
Jerzy Trzeszczyński, Paweł Galbarczyk, Wojciech Murzynowski, Radosław Stanek, Marcin Hatłas, Mateusz Kusibab, Paweł Zając
Wykorzystanie zapasów trwałości oraz rezerw po stronie sterowania dla zwiększenia elastyczności bloków klasy 200 MW
Zdobyta wiedza i doświadczenie skłoniły Pro Novum do opracowania Metody, której podstawowymi atutami są uniwersalność i niskie koszty wdrożenia, co sprawia, że może zostać zaimplementowana z korzyścią ekonomiczną nawet na blokach, których dalsza eksploatacja może być względnie krótka z uwagi na niespełnienie wszystkich wymagań emisyjnych oraz braku korzyści z Rynku Mocy, a także wykonywania specjalnych usług systemowych. W artykule przedstawiono genezę, podstawowe założenia, warunki wdrożenia, opis funkcjonalny oraz atuty Metody Pro Novum.
Słowa kluczowe: Metoda Pro Novum, bloki klasy 200 MW, uniwersalność, niskie koszty wdrożenia Metody
Marcin Hatłas, Wojciech Murzynowski, Jerzy Trzeszczyński
Parametryczne bliźniaki cyfrowe źródłem informacji i wiedzy dla bezpiecznej eksploatacji urządzeń i instalacji energetycznych
Elementy krytyczne i duża część pozostałych urządzeń bloku energetycznego, są poddawane zmiennym obciążeniom termicznym i mechanicznym. Obciążenia te wpływają na ich trwałość w myśl zmęczenia termomechanicznego i jak również pełzania. Wykorzystując symulację komputerową (MES) możliwe jest wyznaczenie stanów naprężenia i przemieszczenia urządzeń energetycznych, a uzyskiwane wyniki symulacji pozwalają na określenie miejsc najbardziej wytężonych oraz na oszacowanie zmian trwałości elementów. Model numeryczny może być sprowadzony do modelu zredukowanego, który odzwierciedla zachowanie modelu MES znacznie zmniejszając koszt obliczeniowy konieczny do prowadzenia symulacji, umożliwiając symulację działania elementów energetycznych w czasie rzeczywistym i z wysoką dokładnością. Zastosowanie modeli zredukowanych pozwala również na wdrożenie planów badań i remontów opartych na analizie pracy i rzeczywistego obciążenia urządzenia. W artykule zostanie przedstawiony przykład zastosowania podejścia do oceny bezpieczeństwa pracy elementów krytycznych z wykorzystaniem parametrycznych modeli zredukowanych i środowiska testowego firmy Pro Novum.
Słowa kluczowe: parametryczne bliźniaki cyfrowe, symulacja komputerowa (MES), eksploatacja urządzeń energetycznych
Agnieszka Trzeba-Tobolska, Sławomir Rajca
Diagnostyka i remonty zapewniające bezawaryjną eksploatację turbozespołów w Zakładzie Elektrociepłowni PKN ORLEN S.A.
Charakter pracy turbozespołów zainstalowanych w Zakładzie Elektrociepłowni PKN Orlen S.A. tzn. wytwarzających parę technologiczną o określonych parametrach sprawia, że wymagania dotyczące wysokiej niezawodności oraz dyspozycyjności posiadają bardzo wysoki priorytet. Diagnostyka Pro Novum wykonywana od ponad 30 lat oraz wieloletnia współpraca z ORLEN Serwis S.A. dowodzą, że tak wysokie wymagania można spełnić korzystając ze specjalistów o najwyższych kwalifikacjach oraz stosując technologie remontowe zapewniające przywracanie pierwotnych cech użytkowych na drodze napraw, regeneracji oraz rewitalizacji, zwłaszcza staliwnych elementów turbin. Aby sprostać takim wymaganiom wykonując diagnostykę łączymy klasyczne, sprawdzone metody badań z zaawansowanymi metodami analitycznymi oraz z wybranymi metodami zdalnej diagnostyki. Zwracamy szczególną uwagę na retrospekcje w zakresie analizy historii i warunków eksploatacji. Oceny stanu technicznego wykonywane są na podstawie wyników badań i analizy prac remontowych a prognozy trwałości weryfikujemy w trakcie eksploatacji turbozespołów.
Słowa kluczowe: diagnostyka Pro Novum, bezawaryjna eksploatacja turbozespołów, Zakład Elektrociepłowni PKN ORLEN S.A.
Roman Michał Wojciechowski, Jerzy Trzeszczyński, Wojciech Murzynowski
Przykłady realizacji nadzoru diagnostycznego bloku BC 50
Nadzór diagnostyczny wykonywany także w zdalnym trybie posiada w polskiej energetyce prawie dwudziestoletnią historię. Przed nią możliwa jest tak samo długa przyszłość, zarówno na blokach nowych jak i długo eksploatowanych w końcowej fazie ich resursu, zwłaszcza gdy jego czas oraz okresy międzyremontowe nie mogą być odpowiednio wcześnie dokładnie określone. Ten rodzaj diagnostyki najczęściej jest źródłem informacji, bywa źródłem wiedzy, a gdy jest odpowiedniej jakości może być wykorzystany do weryfikacji prognozy trwałości, kreowania strategii eksploatacji oraz optymalizacji terminu i zakresu kolejnego remontu, które w ostatnich czasach stało się znacznie trudniejsze niż w przeszłości. W artykule zaprezentowano przykłady aplikacji diagnostycznych wykorzystywanych w Veolia Energia Poznań S.A. po ostatnim remoncie kapitalnym duobloku i w ramach nadzoru nad warunkową pracą uszkodzonej komory wylotowej pary pierwotnej kotła 1K1.
Słowa kluczowe: nadzór diagnostyczny, aplikacje diagnostyczne, Veolia Energia Poznań S.A.
Cezary Kolan, Krzysztof Brunné, Adrian Sobczyszyn, Stanisław Noworyta, Adam Szczepek, Dariusz Gała
Wykorzystanie badań metalograficznych w diagnostyce elementów pracujących w warunkach pełzania
Jedną z podstawowych metod badawczych służących jako jedno z narzędzi oceny stanu technicznego elementów są badania metalograficzne. W energetyce powszechnie stosowana jest technika replik triafolowych. Umożliwia ona prowadzenie badań w sposób nieniszczący, czyli w warunkach przemysłowych bezpośrednio na obiekcie w sposób powtarzalny, bez konieczności pobierania próbek. Ponadto oprócz oceny mikrostruktury w danym momencie eksploatacji, badania te, dzięki odpowiednio opracowanym zakresom ich wykonania, pozwalają na uzyskiwanie informacji o stopniu zaawansowania procesów degradacji mikrostruktury podczas całej lub długotrwałej eksploatacji elementów.
Słowa kluczowe: badania metalograficzne, technika replik triafolowych, diagnostyka
Sławomir Rajca, Sebastian Pośpiech, Adam Dragon
Diagnostyka wspierająca remonty i eksploatację turbin parowych
Wieloletnia współpraca ZRE Katowice SA oraz Pro Novum Sp. z o.o. zaowocowała w przeszłości wieloma ciekawymi i innowacyjnymi projektami, które nadal przynoszą korzyści nie tylko polskim elektrowniom. Projekty te, zwłaszcza rewitalizacja staliwnych elementów turbin parowych, pozwoliły w przeszłości i nadal pozwalają unikać ich kosztownych wymian. W obszarze diagnostyki materiałowej Pro Novum stanowi wsparcie i uzupełnienie potencjału ZRE Katowice. Takie podejście umożliwia wspólną realizację prac opartych na diagnostyce klasycznej (bazującej na sprawdzonych metodach badań) oraz wykorzystującej zaawansowane metody analityczne i informatyczne, w tym zwłaszcza – dostosowane do bieżących potrzeb – komponenty zdalnej diagnostyki. W referacie wyżej opisane podejście zaprezentowano na przykładzie dwóch remontów zrealizowanych w ostatnim czasie przez ZRE Katowice z udziałem Pro Novum.
Słowa kluczowe: diagnostyka wspierająca remonty, zdalna diagnostyka, ZRE Katowice SA, Pro Novum Sp. z o.o.
Marcin Kijowski, Bartosz Borcz, Mateusz Nowak
Rurociągi wody zasilającej – brzydkie kaczątko energetyki konwencjonalnej
Rurociągi wody zasilającej bloku energetycznego generatora dzielą się na dwie części funkcjonalne: część ssącą i część tłoczną. Rurociągi mimo wielokrotnych postulatów nie są objęte dozorem technicznym UDT, chociaż są najbardziej niebezpiecznym urządzeniem w całym bloku energetycznym. Awaria, zwłaszcza części tłocznej, to katastrofa w skali całej elektrowni (elektrociepłowni) bardziej tragiczna w skutkach od eksplozji wodoru chłodzącego generatora, bo to dotyczy tylko jednego bloku, czasem przyległych, a nie całej maszynowni. W referacie omówiono typowe konstrukcje rurociągów i wynikające stąd zagrożenia, zarówno pochodzenia konstrukcyjno-projektowego, jak i eksploatacyjnego. Przedstawiono, w oparciu o wieloletnie doświadczenia Pro Novum, podstawowe zalecenia diagnostyczne z odniesieniem do rodzajów badań nieniszczących. Opisano najczęściej stosowane systemy zamocowań, ich wady i zalety. W podsumowaniu zaprezentowano program diagnostyki rurociągów wody zasilającej bloku energetycznego opracowanej i stosowanej w Pro Novum.
Słowa kluczowe: rurociągi wody zasilającej, diagnostyka, zagrożenia konstrukcyjno-projektowe i eksploatacyjne
Marcin Kijowski, Radosław Stanek, Mateusz Nowak
Nadzór diagnostyczny rurociągów parowych w trybie zdalnym w celu optymalizacji zakresów, terminów i kosztów badań
Zapewnienie bezpieczeństwa instalacji rurociągowych pracujących w warunkach pełzania przy akceptowalnych kosztach powinno rozróżniać dwie grupy instalacji istotnie się od siebie różniących: rurociągi długo eksploatowane oraz nowe, lub względnie nowe eksploatowane często przy wysokich, nadkrytycznych parametrach wykonanych ze stali oraz wg technologii co do których posiadamy mniej praktycznych doświadczeń. W referacie zaprezentowano podejście, które zdobywa sobie w ostatnim czasie coraz większą popularność zapewniające racjonalny konsensus pomiędzy kosztami badań a akceptowalnym poziomem minimalizacji ryzyk. Takim podejściem jest zdalny nadzór diagnostyczny, który integruje klasyczną diagnostykę i pomiary oraz bieżącą analizę historii i warunków pracy. W tym trybie można zarówno weryfikować prognozę trwałości, ale także aktualizować ocenę stanu technicznego wykorzystując modelowanie z wykorzystaniem AutoPipe lub w wersji najbardziej zaawansowanej korzystając z cyfrowych bliźniaków. W tej ostatniej, zaawansowanej wersji można, powinno wykonywać się, usługę w trybie LTSA zarówno dla instalacji nowych jak i długo eksploatowanych, wielokrotnie modernizowanych w celu przedłużenia eksploatacji lub/i zmiany jej warunków. W referacie przedstawiono przykłady różnych wersji zdalnej diagnostyki wdrożonych przez Pro Novum.
Słowa kluczowe: nadzór diagnostyczny, rurociągi parowe, zdalna diagnostyka
