{"id":696,"date":"2021-09-16T19:12:51","date_gmt":"2021-09-16T17:12:51","guid":{"rendered":"http:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/?page_id=696"},"modified":"2021-09-17T21:00:17","modified_gmt":"2021-09-17T19:00:17","slug":"model-kondensacyjnej-silowni-parowej-przyklad-1","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/model-kondensacyjnej-silowni-parowej-przyklad-1\/","title":{"rendered":"Model kondensacyjnej si\u0142owni parowej – przyk\u0142ad 1"},"content":{"rendered":"\n

Cel \u0107wiczenia<\/strong>
Zapoznanie ze \u015brodowiskiem programu Ebsilon\u00aeProfessional i opracowanie modelu kondensacyjnej si\u0142owni parowej pozwalaj\u0105cego na wykonanie oblicze\u0144 i wyznaczanie podstawowych parametr\u00f3w obiegu Rankine\u2019a dla zdefiniowanych danych wej\u015bciowych.<\/p>\n\n\n\n

Opis zada\u0144 do wykonania<\/strong>
W celu wykonania \u0107wiczenia nale\u017cy przygotowa\u0107 model kondensacyjnej si\u0142owni arowej zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku. Model powinien zawiera\u0107 nast\u0119puj\u0105ce elementy: kocio\u0142, zaw\u00f3r regulacyjny, turbina parowa, skraplacz, pompa, silnik elektryczny oraz generator. Dane wej\u015bciowe zebrano w tabeli 1.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 1<\/strong>. Po\u0142\u0105czone komponenty w modelu si\u0142owni kondensacyjnej<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Tabela 1.<\/strong> Dane wej\u015bciowe do modeli si\u0142owni kondensacyjnej<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Uwaga: <\/strong>W wersji Ebsilon\u00aeProfessional 15 lub wy\u017cszej, aby unikn\u0105\u0107 b\u0142\u0119d\u00f3w \u201eBrakuj\u0105ca cz\u0119stotliwo\u015b\u0107\/Missing Frequency<\/em>\u201d nale\u017cy zmieni\u0107 opcj\u0119 raportowania b\u0142\u0119d\u00f3w: W Extras <\/em>\u2192 Model Options<\/em> \u2192 w zak\u0142adce Iteration<\/em> \u2192 Wybra\u0107 Nie (:0) dla Report errors in the system of equations also for shafts and electric lines<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Instrukcja wykonania \u0107wiczenia<\/strong><\/p>\n\n\n\n

  1. Otworzy\u0107 program Ebsilon\u00aeProfessional, zapisa\u0107 plik jako Silownia_Parowa_model.ebs.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
    1. Wybra\u0107 i umie\u015bci\u0107 na obszarze pracy nast\u0119puj\u0105ce komponenty:
      \u2013 kocio\u0142 (Steam generator \u2013 Comp 5),
      \u2013 zaw\u00f3r regulacyjny (Control valve \u2013 Comp 14),
      \u2013 turbina (Steam turbine \u2013 Comp 6),
      \u2013 skraplacz (Condenser \u2013 Comp 7),
      \u2013 pompa (Pump \u2013 Comp 8),
      \u2013 silnik elektryczny (Motor \u2013 Comp 29),
      \u2013 generator (Generator \u2013 Comp 11).<\/li>
    2. Po\u0142\u0105czy\u0107 w odpowiedniej kolejno\u015bci wybrane komponenty, zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 1.<\/li>
    3. Uzupe\u0142ni\u0107 model o elementy pozwalaj\u0105ce na wprowadzanie danych wej\u015bciowych:
      a) Komponent Measuring point (Comp 46) umie\u015bci\u0107 na linii pary wylotowej z kot\u0142a. Wewn\u0105trz komponentu, w polu Type of MEASM (FTYP) wybra\u0107 opcj\u0119 Mass
      flow : 4, a nast\u0119pnie w polu Measured or start value (MEASM) wprowadzi\u0107 warto\u015b\u0107 650 t\/h (rys. 2).<\/li><\/ol>\n\n\n\n
      \"\"
      Rysunek 2. <\/strong>Komponent 46 uzupe\u0142niony o dane wej\u015bciowe do oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      <\/p>\n\n\n\n

      b) Wykorzystuj\u0105c komponent Measuring point (Comp 46), ustawi\u0107 warto\u015b\u0107 ci\u015bnienia wylotowego z turbiny na linii Steam outlet. Wprowadzi\u0107 warto\u015b\u0107 ci\u015bnienia r\u00f3wn\u0105 4,2 kPa.
      c) Dodatkowo na linii Extraction 1 z turbiny parowej umie\u015bci\u0107 komponent General input value \/ start value (Comp 33). W polu Mass flow wprowadzi\u0107 warto\u015b\u0107
      0,0 kg\/s (rys. 3).<\/p>\n\n\n\n

      \"\"
      Rysunek 3.<\/strong> Komponent 33 uzupe\u0142niony o dane wej\u015bciowe do oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      d) W celu wprowadzenia danych wej\u015bciowych dotycz\u0105cych parametr\u00f3w wody ch\u0142odz\u0105cej na wlocie do skraplacza wybra\u0107 komponent Boundary value (Comp 1) i po\u0142\u0105czy\u0107 go z lini\u0105 Cooling medium inlet w komponencie skraplacza. Wprowadzi\u0107 w pole Pressure warto\u015b\u0107 2,0 bar, natomiast w pole Temperature warto\u015b\u0107 15,0\u00b0C (rys. 4).
      e) Uzupe\u0142ni\u0107 model o warto\u015bci temperatury (Live steam temperature) i ci\u015bnienia pary \u015bwie\u017cej (Live steam pressure) w komponencie kot\u0142a (rys. 5) zgodnie z danymi przedstawionymi w tabeli 2. Dodatkowo nale\u017cy upewni\u0107 si\u0119, \u017ce w polu Specification oraz Handling of spray and blow down flows aktywne s\u0105 opcje okre\u015blone indeksem 0.<\/p>\n\n\n\n

      1. Pozosta\u0142e dane wej\u015bciowe do modelu nale\u017cy zdefiniowa\u0107, wykorzystuj\u0105c komponenty oraz sposoby przedstawione w punkcie 4, zgodnie z zestawieniem w tabeli 1. W ostatniej kolumnie tabeli znajduj\u0105 si\u0119 nazwy komponent\u00f3w, w kt\u00f3rych nale\u017cy wprowadzi\u0107 wskazane warto\u015bci. Na rysunku 6 przedstawiono model z uwzgl\u0119dnieniem element\u00f3w pozwalaj\u0105cych na wprowadzanie i zmian\u0119 danych wej\u015bciowych.<\/li>
      2. W komponencie turbiny nale\u017cy okre\u015bli\u0107 spos\u00f3b przeprowadzania oblicze\u0144 \u2013 w polu Inlet pressure handling wybra\u0107 opcj\u0119 P1 calculated from P1NSET (by Stodola equation) : 0 (rys. 7). Dodatkowo w polu Inlet pressure (nominal) nale\u017cy wprowadzi\u0107 warto\u015b\u0107 ci\u015bnienia pary \u015bwie\u017cej za zaworem regulacyjnym do turbiny zgodnie z tabel\u0105 1.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 4. <\/strong>Komponent 1 uzupe\u0142niony o dane wej\u015bciowe do oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 5.<\/strong> Komponent 5 uzupe\u0142niony o dane wej\u015bciowe do oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 6.<\/strong> Model uzupe\u0142niony o komponenty pozwalaj\u0105ce na definiowanie danych wej\u015bciowych<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 7. <\/strong>Komponent turbiny \u2013 wyb\u00f3r opcji przeprowadzania oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

        7. W komponencie skraplacza w polu Design specification for vapor pressure wybra\u0107 opcj\u0119 Design vapor pressure given externally (in off-design as start value) : \u20131 zgodnie z opisem na rysunku 8.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"
        Rysunek 8.<\/strong> Komponent skraplacza \u2013 wyb\u00f3r opcji przeprowadzania oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

        8. Zapisa\u0107 plik z opracowanym modelem (Silownia_Parowa_model.ebs).<\/p>\n\n\n\n

        9. Uzupe\u0142ni\u0107 model o elementy pozwalaj\u0105ce na wizualizacj\u0119 i prezentacj\u0119 wybranych parametr\u00f3w w charakterystycznych punktach obiegu modelu. W tym celu wybra\u0107 opcj\u0119 Insert value-cross z paska narz\u0119dzi i nast\u0119pnie wskaza\u0107 lini\u0119, dla kt\u00f3rej zostan\u0105 wy\u015bwietlone warto\u015bci parametr\u00f3w. Domy\u015blnie wy\u015bwietlane s\u0105 warto\u015bci ci\u015bnienia, temperatury, entalpi w\u0142a\u015bciwej oraz przep\u0142ywu masowego. Zmiany zakresu prezentowanych parametr\u00f3w mo\u017cna dokona\u0107, klikaj\u0105c dwukrotnie na tabel\u0119 z danymi, nast\u0119pnie nale\u017cy przej\u015b\u0107 do zak\u0142adki Values. W obszarze zaznaczonym na rysunku 9 mo\u017cliwe jest dodawanie nowych lub zmienianie zakresu obecnych parametr\u00f3w danej linii, kt\u00f3re prezentowane s\u0105 w modelu. Parametry mo\u017cna wybiera\u0107 z listy, kt\u00f3ra rozwija si\u0119 po klikni\u0119ciu w kolumnie Name. Dodatkowo mo\u017cna wybra\u0107 jednostk\u0119, jaka powinna by\u0107 wy\u015bwietlana dla danego parametru, rozwijaj\u0105c list\u0119 w kolumnie Unit, a tak\u017ce nale\u017cy uaktywni\u0107 opcj\u0119 Unit w obszarze Show. Wykorzystuj\u0105c opcj\u0119 Insert value-cross, nale\u017cy zaznaczy\u0107 parametry temperatury, ci\u015bnienia, entalpii w\u0142a\u015bciwej oraz przep\u0142ywu masowego w charakterystycznych punktach obiegu, zgodnie ze schematem na rysunku 10 (uwaga: warto\u015bci wy\u015bwietl\u0105 si\u0119 dopiero po przeprowadzeniu pierwszych oblicze\u0144 \u2013 patrz punkt 10). Wy\u015bwietli\u0107 warto\u015bci parametr\u00f3w wraz z odpowiednimi jednostkami (np. MPa, kJ\/kg, \u00b0C, kg\/s).<\/p>\n\n\n\n

        10. Przeprowadzi\u0107 obliczenia, uruchamiaj\u0105c symulacj\u0119 przyciskiem Simulation lub klawiszem F9 oraz zweryfikowa\u0107 uzyskane wyniki z warto\u015bciami przedstawionymi na rysunku 10. Dla analizowanego przypadku pojawi si\u0119 komunikat informuj\u0105cy o nadmiarze informacji o przep\u0142ywie masowym w obiegu \u2013 Overdetermination in mass flow. W celu eliminacji tego b\u0142\u0119du nale\u017cy wprowadzi\u0107 do modelu dodatkowy komponent Separator (logical) \u2013 Comp 80 i umie\u015bci\u0107 go na linii wody zasilaj\u0105cej przed komponentem kot\u0142a (rys. 10). Wewn\u0105trz komponentu separatora nale\u017cy wybra\u0107 w polu Type of separation (FSPEC) opcj\u0119 Mass flow : 4 (rys. 11). Szczeg\u00f3\u0142y dotycz\u0105ce pojawiaj\u0105cych si\u0119 b\u0142\u0119d\u00f3w w modelu mo\u017cna sprawdzi\u0107, wybieraj\u0105c na pasku narz\u0119dzi zak\u0142adk\u0119 Calculations, a nast\u0119pnie Error Analysis.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"
        Rysunek 9. <\/strong>Opcja Insert value-cross \u2013 definiowanie prezentacji wynik\u00f3w<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 10. <\/strong>Model obiegu si\u0142owni kondensacyjnej z wynikami oblicze\u0144<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        \"\"
        Rysunek 11.<\/strong> Komponent 80 \u2013 wyb\u00f3r opcji separacji logicznej <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
        1. Zapisa\u0107 plik z modelem i wynikami oblicze\u0144 (Silownia_Parowa_wyniki.ebs).<\/li>
        2. Wy\u015bwietli\u0107 moc na zaciskach generatora, moc pompy oraz u\u017cyteczn\u0105 moc ciepln\u0105 kot\u0142a z wykorzystaniem opcji Insert Value-Cross.
          UWAGA: w celu wprowadzenia na dan\u0105 lini\u0119 znacznika Insert Value-Cross konieczne jest jej przed\u0142u\u017cenie. W programie moc oznaczona jest liter\u0105 Q. Dodatkowo w zak\u0142adce Valuefield properties nale\u017cy wybra\u0107 \u017c\u00f3\u0142te t\u0142o \u2013 zaznaczy\u0107 opcj\u0119 Fill i nast\u0119pnie wybra\u0107 kolor. Por\u00f3wna\u0107 uzyskane rezultaty z wynikami przedstawionymi na rysunku 10.<\/li>
        3. Utworzy\u0107 nowe profile obliczeniowe do przeprowadzenia symulacji pracy si\u0142owni kondensacyjnej w trybie off-design, kt\u00f3ry reprezentuje prac\u0119 uk\u0142adu w warunkach obci\u0105\u017cenia innego ni\u017c znamionowe. W tym celu na pasku narz\u0119dzi nale\u017cy wybra\u0107 opcj\u0119 Edit profiles, nast\u0119pnie New subprofile i po dwukrotnym klikni\u0119ciu na nowo utworzony profil zmieni\u0107 jego nazw\u0119 na LOAD_90 (rys. 12). Czynno\u015bci te powt\u00f3rzy\u0107 i utworzy\u0107 dodatkowe dwa profile LOAD_80 i LOAD_70. W profilach off-desing nale\u017cy zdefiniowa\u0107 ilo\u015b\u0107 przep\u0142ywaj\u0105cej pary na poziomie 90\u0002 (LOAD_90), 80\u0002 (LOAD_80) i 70\u0002 (LOAD_70) nominalnej wydajno\u015bci kot\u0142a r\u00f3wnej 650 t\/h. Warto\u015b\u0107 przep\u0142ywu pary \u015bwie\u017cej wprowadzi\u0107 w komponencie 46 na linii pary \u015bwie\u017cej z kot\u0142a (patrz pkt 4a).<\/li><\/ol>\n\n\n\n
          \"\"
          Rysunek 12. <\/strong>Okno definicji profili dla trybu off-design<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
          1. Przeprowadzi\u0107 obliczenia dla wszystkich zdefiniowanych profili obliczeniowych (Design, LOAD_90, LOAD_80 oraz LOAD_70), a wyniki dla poszczeg\u00f3lnych wariant\u00f3w eksportowa\u0107 z wykorzystaniem funkcji EBShtml (File \u2192 Export \u2192 EBShtml).<\/li>
          2. Zapisa\u0107 ko\u0144cow\u0105 wersj\u0119 pliku (Silownia_Parowa_wyniki.ebs).<\/li><\/ol>\n\n\n\n

            Zadanie dodatkowe<\/p>\n\n\n\n

            1. Obliczy\u0107 sprawno\u015b\u0107 energetyczn\u0105 obiegu dla wszystkich analizowanych profili pracy si\u0142owni kondensacyjnej. Do tego celu nale\u017cy wykorzysta\u0107 komponent Cycle efficiency meter (Comp 32), umie\u015bci\u0107 go w profilu Design i odpowiednio skonfigurowa\u0107. Nale\u017cy zwr\u00f3ci\u0107 szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 na odpowiedni spos\u00f3b po\u0142\u0105czenia port\u00f3w tego komponentu \u2013 port 1 Useful power po\u0142\u0105czy\u0107 z lini\u0105 mocy elektrycznej z generatora, natomiast port 2 Expenditure (Sensible heat) po\u0142\u0105czy\u0107 z lini\u0105 logiczn\u0105 zawieraj\u0105c\u0105 moc u\u017cyteczn\u0105 przekazywan\u0105 w kotle. W pozosta\u0142ych profilach off-desing komponent ten zostanie automatycznie wprowadzony. W komponencie 32 wybra\u0107 jako jednostk\u0119 sprawno\u015bci procent. Por\u00f3wna\u0107 rezultaty z wynikami przedstawionymi na rysunku 13. Wyniki eksportowa\u0107 z wykorzystaniem funkcji EBShtml.<\/li>
            2. Przedstawi\u0107 wyniki na wykresie temperatura\u2013entropia (rys. 14). W tym celu nale\u017cy wybra\u0107 na pasku narz\u0119dzi zak\u0142adk\u0119 Extras, nast\u0119pnie Diagrams oraz T, s Diagram i opcj\u0119 Complete. W polu Profiles zaznaczy\u0107 wszystkie utworzone profile obliczeniowe.<\/li>
            3. Wyniki eksportowa\u0107 z wykorzystaniem funkcji EBShtml. Zapisa\u0107 plik pod nazw\u0105 Silownia_Parowa_zadanie_dodatkowe.ebs.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
              \"\"
              Rysunek 13. <\/strong>Model obiegu si\u0142owni kondensacyjnej z komponentem 32 (tryb Design)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
              \"\"
              Rysunek 14. <\/strong>Wykres w uk\u0142adzie T-s dla analizowanej si\u0142owni parowej<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

              Podsumowanie<\/strong>
              Realizacja zadania mia\u0142a na celu zapoznanie u\u017cytkownika ze \u015brodowiskiem programu Ebsilon\u00aeProfessional i opracowanie pierwszego modelu symulacyjnego kondensacyjnej si\u0142owni parowej. U\u017cytkownik ma opanowany spos\u00f3b identyfikacji komponent\u00f3w, ich prawid\u0142owe \u0142\u0105czenie, budowanie pe\u0142nej struktury modelu symulacyjnego oraz wprowadzanie danych wej\u015bciowych wraz z graficzn\u0105 prezentacj\u0105 wybranych wynik\u00f3w oblicze\u0144.<\/p>\n\n\n\n

              Poni\u017cej znajduj\u0105 si\u0119 rozwi\u0105zania dla przedstawionego w przyk\u0142adzie 1 modelu kondensacyjnej si\u0142owni parowej, opracowane na podstawie podr\u0119cznika:<\/p>\n\n\n\n

              Madejski P., \u017byme\u0142ka P., Wprowadzenie do komputerowych oblicze\u0144 i symulacji pracy system\u00f3w energetycznych w programie STEAG Ebsilon\u00aeProfessional<\/a><\/strong> (Introduction to computations and simulations of energy systems operation using STEAG Ebsilon\u00ae Professional software])<\/em>. Wydawnictwa AGH, Krak\u00f3w 2020<\/p>\n\n\n\n

              Silownia_Parowa_wyniki<\/a><\/div>\n\n\n\n
              Silownia_Parowa_zadanie_dodatkowe<\/a><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

              Cel \u0107wiczeniaZapoznanie ze \u015brodowiskiem programu Ebsilon\u00aeProfessional i opracowanie modelu kondensacyjnej si\u0142owni parowej pozwalaj\u0105cego na wykonanie oblicze\u0144 i wyznaczanie podstawowych parametr\u00f3w obiegu Rankine\u2019a dla zdefiniowanych danych wej\u015bciowych. Opis zada\u0144 do wykonaniaW celu wykonania \u0107wiczenia nale\u017cy przygotowa\u0107 model kondensacyjnej si\u0142owni arowej zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku. Model powinien zawiera\u0107 nast\u0119puj\u0105ce elementy: kocio\u0142, zaw\u00f3r regulacyjny, turbina parowa, READ MORE<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-696","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/696","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=696"}],"version-history":[{"count":32,"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/696\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":779,"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/696\/revisions\/779"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/galaxy.agh.edu.pl\/~madejski\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=696"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}