Technologia energetyczna

Zasada i zespół środków technicznych i organizacyjnych do realizacji przetwarzania energii pierwotnej na użyteczne nośniki energii oraz zastosowania tych nośników do pokrycia potrzeb energetycznych w postacie ciepła pracy, światła, przetwarzania i gromadz. info.

-technologie przetw.

-technol. Użytkowania

Pierwotna->przetw (->straty+użytkowy nośnik)->odbiornik->(en. Użyt+straty użytk.)

Spr. Przetw.=en. Nośn./en. Pierw. /*/spr. Użytk.=(en. Użyt./en. Nośnik.) /*/spr. Ogolna=en.uzyt/enpierw

Uwarunk. (rodzaj potrzeby, rodz. En. Pierw. Techno. Przetw. Techno. Użytk.)

Stopień wykorzysta. (oświetlenie-12-20% ogrzewanie-cieplo sieciowe-90-96%)

Przemiany energetyczne

-pozyskanie en. Pierw.

-wytwarz. Użytk. Nośnik. Energ.-paliw nośnik ciepla, energii elektr.

-Przetwarzanie(zmiana fiz. Param. Nosnika energii-T,p,U)

-przesył

-dystrybucja

-akumulacja

-użytkowanie

Energetyka

Działalność techniczna zajmująca się przemianami energetycznymi w celu pokrycia potrzeb energetycznych w odpowiednim:

-postaci, ilośći, miejscu, mocy, parametrach, miejscu występowania potrzeby, czasie)

System

-wyodrębniny z otodczenia i z nim oddziaływujący zbiór aktywnych elementów (obiektów, operacji, procesów) uporządkowany i celowo dobrany, wraz z własnościami i relacjami między tymi elementami występującymi dla spełnienia określonego celu

Otoczenia

Zbiór wzystk. Elementów nie należących do systemu, których zasoby, własności i działania mają wpływ na system i zaraz zmieniają się pod wpływem działania systemu

System energetyczny

Wyodrębniony z otoczenia i z nim oddziaływujący ciąg przemian energetycznych uporządkowanych i celowo dobranych, wraz z instalacjami te przemiany realizującymi, powiązanych wzajemnie strumieniami substancji i energii, o określonych własnościach i parametrach, mających na celu pokrycie zapotrzebowania na energię użyteczną w otoczeniu w danym miejscu i czasie, o określonej mocy i określonej ilości oraz o określonych potrzebą parametrach, pojedyncze urządzenia (kocił, pompa, rurociąg, lampa) służace do realizacji 1 zadania (elektrownia, ciepłownia, brykietownia, wytwórnia wody lodowej) >1 elektrociepłownia,rafineria, ujęcie gospodarcze KSEE,KSG,sektor węgla kamiennego

Oddziaływanie na otoczenie

Negatywne

Wynikające z pozyskiwania energii-zanikanie złóż,zaminy własności i parametrów eksploatowanych złóż,,,,, obniżenie ciśnienia w złożach gazu i ropy powierzchniowe szkody górnicze,obniżenie poziomu wód gruntowychmodprowadzanie wód zasolonych, hałdy

Wynikające z przetwarzania- emisja zanieczyszczeń,gazów cieplarnianych,zanieczyszczenie terenu, wód, elektromagn,mechaniczne

Pozytywne-jakość życia, wzrost wartości dóbr i usług, rozwój kultury i informacji

Określanie systemu

Postrzeganie systemów (przyrodnicze, techniczne, istniejące) systemy celowo tworzone (w sensie rzeczywistym,materialnym,abstrakcyjnym,koncepcyjnym) ustalanie systemu (intuicyjne-doświadczenie,przez określenie celu funkcjonowania, przez analizę zbioru elementów, przez analizę i ustalenie otoczenia)

Elementy systemów energetycznych

1.operacje technolog. Przemiany energ. Procesy chemiczne

2. urządzenia realizujące te operacje,przemiany,procesy

3.instalacje obejmujące zbiory tych urządzeń

4. grupy tych instalacji

operacje i przemiany

przepływ płynu,WC,Wmasy,rozdrabnianie,mieszanie,rozdzielanie,zasilaniem,dozowanie,sprężanie,pompowanie, rozprężanie, dławienie, transport substancji

rozdrabnianie-kruszarki (kulowe, walcowe,rolkowe), młyny (szybko, wolno bieżne, bijakowe, wentylatorowe) P-f(m,u,n) u-st. Rozdrobnienia

mieszanie-mechaniczne,pneumatyczne,wibracyjne,intensyfikuje reakcje chemiczne i wymianę masy Mt=C*Re^n*Fr^n

rozdzielanie-filtracja i odpylanie-separacja CS od G, oddzielanie kropli cieczy od gazów,flotacja,filtrowanie cieczy,wirowanie,sedymentacja,wymywanie gazów

wymiana masy-absorpcja-pchłanianie G przez C, desorpcja-wydzielanie,adsorpcja-pochłanianie na pow CS, rektyfikacja-rodział skł C przez wielokrotne odparowanie i skraplanie, suszenie

wymiana masy-wymienniki przeponowe: wyparki, regeneratorym rekuperatory,,piece grzewcze,chłodziarki,wytwornice nośników ciepła

System autonomiczny

Jeśli w trakcie swojego działania nie pobiera z otoczenia i nie wysyła do otoczenia:strumieni informacji, energii,info wpływających na jego działanie, w energetyce nie wystepuje, przykład-zamknięty reaktor chemiczny izolowany cieplnie(autoklaw)

Nieautonomiczny

System adaptacyjny

Ma zdolność reagowania na wpływy otoczenia w taki sposób, że sam wybiera najkorzystniejszy sposób swego dlaszego działania,,np. człowiek,systemy o zmiennym działaniu

System stabilny

Pewnie jego zmienne decydujące o celowym funkcjonowaniu nie wykraczają poza narzucone systemowi granice

Zmienne stabilne- f prądu, p w kotle, T w pokojun ogrzewanym termostatycznie, T w komorze chłodniczej

W systemach istnieją elementy funkcjonalne stabilizujące wartość wszystkich tych zmiennych, któ®e decydują o prawidłowym działaniu i spełnianiu celu działania systemu na narzuconym poziomie

Systemy adaptacyjne-rodzaje

-ze sprzężeniem zwrotnym-jest wyposażony w elementy, które wprowadzają na wejście systemu wartość części wielkości WY lub reakcji otoczenia i skutkuje to oddziaływaniem na funkcjonowanie

Przetwornik-mierzy wiekość WY i przetwarza na sygnal

Węzeł porównania-odejmuje sygnał sprzężenia zwr. Od wielkości zadanej i uchyb do regul.

Regulator-określa sygnał sterujący w funkcji uchybu

System ze sprzężeniem zwrotnym stosowany, gdy: znane są własności dynamiczne systemu, zapewnione są dane o dynamice zmian otoczenia, jest zdefiniowany w całości przez projektanta, adaptacja ma charakter ograniczony

Adaptacyjny pełny

Z pełną adaptacyjnością okresla swoje własności dynamiczne i wykorzystuje to do sterowania pracą w zmiennych warunkach.

Analizator sygn WE-analizuje w określony sposób sygnał WE(uśrednia wyznacza pochodną itp.)

Identyfikator-z pozyskanego sygnału wejściowego i sterującego wyznacza transmitancję obiektu i przekazuje ją do przelicznika

Przelicznik-uzyskany sygnał z analizatora wielkości wejściowej i uzyskana transmitancja wykorzystuje do wyznaczenia najlepszego sygnału adaptacyjnego wysyłanego do regulatora-zapewnia w ten sposób dostosowanie się systemu do własności i procesów zachodzących w obiekcie, a wywołanych oddziaływaniem otoczenia (np. odbiorcy energii)

Regulator-wypracowuje sygnał sterujący obiektem

Różnica między sprzężeniem a adept. Pełnym:

Sprzężenie zwrotne-własności dynamiczne przyjęte jako ustalone a w adept. Pełnym jest stała identyfikacja i jej wyniki wykorzystywane do sterowania obiektem

Potrzeba-stan napięcia albo niezrównoważeni w otoczeniu wywołujące reakcję systemu mającą na celu zmniejszenie tego napięcia lub przywrócenie stanu równowagi

Wyróżnik potrzeby:

Statycznie-dostawa nośnika energii użytkowej w określonej ilości o określonych parametrach,postaci,czasie i miejscu

Dynamicznie-zwiększenie lub zmniejszenie dostawy, dostosowanie parametrów

Własności systemów

Spójność-(koherentność)-jego elementy funkcjonalne są tak powiązane, że zmiana w dowolnym z tych elementów powoduje zmiany w pozostałych (aktywne relacje, elementy funkcjol=nalne działają, nie są pasywne)-wysoka spójność-siłownia gazowa (prosty obieg),parowa-nblokowa,silnik turboodrzutowy,chłodziarka sprężarkowa

Niezależność-jego elementy funkcjonalne są ze sobą nie związane, zmiana w dowolnym nie powoduje zmian w jakimkolwiek innym, w SE nie występuje (podobnie jak pełna spójność)-np. elementy pracujące równolegle-elektrownie blokowe, z elementami akumulacyjnymi, z substytucją przetwarzanych nośników-duo-bloki

Podzielność-może zostać podzielony na podsystemy,wymaga to określeniea ich otoczenia, może dochodzić do podziału hierarchicznego

Progresywna (rozwój) lub degresywna (rozpad0 podzielność funkcjonalna)

Podział-jeżeli w czasie następują takie zamiany własności pwnych elementów systemu, że zanikają relacje pomiędzy nimi a innymi, które z nimi współpracowały, podział prowadzi do obniżenia spójności i podwyższenia niezależności, może prowadzić do rozkąłdu lub rozrastania np.wycofanie turbiny i EC w CP,progresywny przekształcenie kolektorowego układu w blokowy

Progresywna integracja funkcjonalna prowadzi do zwiekszenia spójności i zwiększa relacje pomiędzy elementami funkcjonalnymi, np. układ gazowo-parowy, rozrastanie systemu-zwiększenie spójności, wprowadzenie akumulacji=zwiększenie niezależności

Centralizacja

Jeśli w systemie można wskazać element lub podsystem, który pełni rolę sterującą w odniesieniu do pozostałych elementów systemu. Element(podsystem) centralny odbiera, przekształca i wysyła informacje do pozostałych elementów. Centralizacja polega na zwiększaniu relacji podsystemów względem jednego z nich, spełniającego rolę decydującą w działanie całego systemu. Przykłady:małe systemy ze stacją bieżącego monitoringu i sterowania-dyspozytornia blokowa, lub instalacji chemicznej, w dużych systemach SEE z krajową dyspozycją mocy,okręgowe dyspozycje mocy, krajowa dyspozycja gazu

Wiedza systemów-wiedza o funkcjonowaniu złożonych systemów

Teoria systemowa-zajmuje się własnościami systemów, które można sformalizować, formuuje ogólne zasady funkcjonowania systemów

Technika systemów-systematyczne zastosowanie wiadomości w założonym systemie, w teorii i praktyce

Analiza systemowa-zastosowanie metod naukowych systemów dla określenie struktury i właściwości złożonego systemu

Badanie systemowe-pozyskiwanie wiadomości o strukturze i właściwościach systemów

Rygory stosowania metodyki systemowej w analizie i syntezie systemów:

Ścisłość-rozważany system mnusi być ściśle określony, należy określic co jest systemem a co otoczeniem

Niezmienność-określenie systemu i otoczenia musi być niezmienne w całym toku rozważań, nie można raz uważać elementu za część systemu a innym razem nie

Zupełność-podział na podsystemy musi być zupełny.tzn system nie może zawierać elementów nie należących do żadnego z jego podsystemów.warunek zupełności wynika z cechy podzielności np. rozważając 2 maszyny nie można pominąć połączenia jako elementu systemu, jeśli zachodzą w nim jakieś procesy i parametry WY są różne od WE

Rozłączność-system nie może zawierać elementów należących do kilku jego podsystemów

Funkcjonalność-systemy i podsystemy wyodrębnia się ze względu na spełniane funkcje a nie na ich oddzielność przestrzenną , ze względu na funkcjonalność postrzega się takie cechy jak: spójność, niezależność, podział i integracja progresywna, centralizacja

Cechy metodyki systemowej:

-ma charakter formalny

-umożliwia dowolność interpretacji w toku rozważań

-swoboda występuje tylko na początku rozważań (przy przyjmowaniu założeń, zadawani wielkości wejściowych)

-umożliwia znajdowanie (ocenę) wszelkich możliwości wg jednolitych kryteriów

-zwięzła i przejrzysta

Struktura systemu-sieć relacji występująca między elementami systemu, wyróżniona ze względu na ich szczególny rodzaj lub znaczenie;

Zapis struktury-graficzny lub macierzowy lub szerzj alfanumeryczny

Cele modelowania:

1)bilansowanie substancji i energii 2)określanie wielkości niemożliwyc do zmierzenia 3)symulacja stanów pracy 4)ustalanie rozwiązań optymalnych 5) identyfikacja charakterystyk dynamicznych i analiza przejściowych stanów pracy 6)wybór struktury ze zbioru struktur dopuszczalnych MODELE: fizyczne i matematyczne(deterministyczne,optymalizacyjne,statyczne i dynamiczne,dyskretne i ciągłe względem czasu i stanu, algebraiczne, iniowe i nie,wielowariantowe)

MM-zmienne modeli:

Strumienie substancji, stężenia składników, strumienie energii, egzergii, entropii, parametry termodyn.,temperatura,p,v,ro,dT,lepkość,c,wydajności urządzeń,

MM zależności

-wyrażające prawa fiz. I chem., indywidualne cechy technologiczne opisywanych procesów np. równanie przelotności, r-nieWC,spadku ciśnienia,

-definicje wielkości stosowanych w opisie elementów systemu,zależności empiryczne opisujące związki pomiędzy zmiennymi modelu,np. charakterystyka sprawnościowa kotła

Zastos. Metodyki system. Do kształt. Syst. Energ.:

1)tworzenie nowych systemów dla nowych potrzeb 2)modernizacja istniejących-poprawa efektywności energ,ekonom.ochrony środowiska,ilosciowwej,jakociowej,

Trzeba wykorzystac wiedzę (terma,wc,spalanie,mp,inżynieria materiałowa) +doświadczenie

Kształtowanie systemu

1. PLANOWANIE

1. Planowanie przedsięwzięcia

Określenie celu i zadania systemu:

-wielkości zapotrzebowania na energię z rozkładem tego zapotrzebowania w czasie

- zapotrzebowanie mocy

- oczekiwane termin pokrycia zapotrzebowania

- oczekiwanie standardy użytkowania środowiska

- przewidywane uwarunkowania paliwowe

-inne

Sformułowanie kategorii systemu podlegającego dalszemu planowaniu

Np. elektrownia parowa dużej mocy opalana węglem kamiennym lub elektrociepłownia opalana węglem z domieszką biomasy lub zintegrowany układ gazowy ze zgazowywaniem węgla lub …

2. Czynności pomocniczo-wspomagające

a) Badanie znanych systemów energetycznych pokrywających złożone potrzeby i spełniające inne założone warunki:

-analizy i studia z wykorzystaniem

-publikacji naukowych i technicznych

-raportów o zrealizowanych systemach rozważanej kategorii

-wizyty w istniejących obiektach (instalacjach) podobnych do planowanego systemu

- dostępne oferty urządzeń dostawy podstawowych lub bodowy całej instalacji

Utworzenie bazy danych o możliwych rozwiązaniach (stałe aktualizowanej)

b) Opracowanie planów stałych:

przygotowanie planów koncepcji tworzonego systemu (energetycznego) o dużym prawdopodobieństwie pokrycia zadanych potrzeb i wybór z nich koncepcji systemów do dalszego opracowywania

c) zbieranie i uporządkowanie podstawowych informacjo dla koncepcji wybranych do dalszego opracowania m.in./np.:

-moce dostępnych handlowo urządzeń podstawowych

-możliwe lokalizacje i ich charakterystyki (dostępność terenu, wody do celów chłodniczych i innych potrzeb technologicznych, dostęp do sieci elektroenergetycznej, dostęp do infrastruktury kolejowej i drogowej)

-wstępna ocena wpływu na środowisko naturalne

d) wytyczne do realizacji:

-zalecenia organizacyjne

-propozycje techniczno - rzeczowe

-uwarunkowania finansowe

-uwarunkowania formalne

Zwykle na bazie wstępnych studiów wykonalności

3. Planowanie projektu nowego systemu

A.3.a Projekt wstępny- wybór koncepcji systemu i ewentualnie jego wariantów

Opracowanie studium wykonalności „feasibility study” (dawniej: Założenia techniczno-ekonomiczne ZTE)

A.3.b Opracowanie parametrów do realizacji

1.Przyjęcie struktury i podstawowych parametrów systemu (badania modelowe- symulacyjne lub/i optymalizacyjne- porównania wariantów lub optymalizacja struktury i parametrów)

2. Symulacja szczególnych dynamicznych stanów pracy projektowanego układu (rozruch, odstawienie awaryjne, …)

3. Projekt budowlany

4. Projekty branżowe (cieplno-mechaniczny, elektryczny, akpia, sanitarny, układów p.poż., …) dla poszczególnych instalacji i podukładów

5. Projekty techniczne wykonawcze- warsztatowe (np. urządzeń prototypowych, rurociągów, konstrukcji stalowej, …)

6. Instrukcje eksploatacji

7. Wytyczne do kontraktacji dostaw urządzeń i do kontraktów wykonawczych

8. Specyfikacja urządzeń podlegających szczególnym procedurom odbioru i ustalenie sposobu tego odbioru

9. Opracowanie planu realizacji projektu

• Projekt organizacji budowy

• Harmonogram budowy i montażu

• Projekty montażu szczególnych urządzeń lub podukładów (przypadki niebezpieczne lub nietypowe)

• Określenie zakresu prac doświadczalnych (w przypadku zastosowania nowych rozwiązań technicznych lub urządzeń prototypowych)

10. program rozruchu (kolejność i warunki rozruchu)

B. REALIZACJA

1. Realizacja fizyczna (budowa i montaż)

Budowa instalacji; badania i budowa prototypów w trakcie realizacji budowy; odbiory techniczne- pomontażowe

2. Rozruch

• Przegląd urządzeń

• Próby ruchowe urządzeń, podukładów i wreszcie instalacji

• Ruch regulacyjny

• Ruch próbny

Rozruch wykonywany zgodnie z zaleceniami dostawców urządzeń i zapisami dokumentacji technicznej odnoszącymi się do programu rozruchu

3. Badania w czasie wstępnej eksploatacji

a) określenie rzeczywistych charakterystyk (jeśli możliwe)

b) zbieranie i analiza danych- parametry pracy systemu i jego podukładów (proces ciągły)

4. Modyfikacje systemu w trakcie eksploatacji

Cel- udoskonalenie działającego systemu

1. Zbieranie i przetwarzanie danych w celu wykorzystania do ewentualnego powielenia systemu (uwzględnia się tu wyniki badań rozruchowych, wyniki badań eksploatacyjnych, ocenę poprawności- optymalności doboru znamionowych mocy urządzeń podstawowych)

2. Identyfikacja i ocena mocy uwięzionych (przewymiarowanie podukładów)

3. Identyfikacja charakterystyk dynamicznych

4. Ocena adaptowalności systemu przy przyjętym rozwiązaniu automatyki i sterowania

5. Opracowanie modeli bilansowych- symulacyjnych systemu, ustalenie potrzeb dodatkowego opomiarowania układu

Model deterministyczny to model matematyczny, który danemu na wejściu zdarzeniu jednoznacznie przypisuje konkretny stan. Opis modelu nie zawiera żadnego elementu losowości. Oznacza to, że ewolucja układu w modelu deterministycznym jest z góry przesądzona i zależy wyłącznie od parametrów początkowych lub ich wartości poprzednich.

Metody przeszukiwania

-metoda eliminacji, np.siatki, metoda gradientowa-np.krokowa

---