POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA

ELEKTROENERGETYKA-PROJEKT

TEMAT PROJEKTU:

„ Wykonać obliczenia bilansu mocy wytwarzanej i rozdzielanej dla fragmentu systemu elektroenergetycznego, z węzłów którego są zasilani odbiorcy O₁ ÷ O₁₀ liniami wysokiego napięcia. Dokonać podstawowych obliczeń cieplnych elektrowni pracujących w danym węźle systemu elektroenergetycznego. ”

PRACA ZALICZENIOWA

Z PRZEDMIOTU ELEKTROENERGETYKA

Dr inż. Andrzej Chojnacki

Wykonał:

Grzegorz Boszczyk 1ed11a

DATA ODDANIA 12.06.2012

ELEKTROWNIA I

• Schemat układu

• Sprawności elementów:

  • ɳ_K = 0,8 - sprawność kotła

  • ɳ_r = 0,95 - sprawność rurociągu

  • ɳ_g = 0,91 - sprawność generatora

  • ɳ_w = 0,82 - sprawność właściwa lub wewnętrzna turbin

  • ɛ = 7% - potrzeby własne

• parametry elektrowni:

  • p₁=20MPa

  • t₁=t_m=550 ˚C

  • p₂=0,005MPa

  • P_oe1max=1120MW

  • P_e1=1,15*(1+ε)*P_oe2max=1,15*(1+0,07)*1120=1378MW

  • Moce bloków 2x360MW+3x225MW=1395MW

• Parametr wejścia:

  • i₁=3384$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• Parametr wyjścia:

  • i_2a=1940$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

    • obliczanie i₂

ɳ_w = $\frac{i1 - i2}{i1 - i2a}$ => i₂ = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_2a) = 3384 – 0,82(3384 – 1940) = 2199 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i₂=2199 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• sprawność rzeczywista:

ɳ_rz = $\frac{i1 - i2}{i1 - iwz}$ = $\frac{3384 - 2199}{3384 - 137,7}$ = 0,365

• sprawność elektrowni brutto:

ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g = 0,8*0,95*0,365*0,91 = 0,25

• sprawność elektrowni netto:

ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ) = 0,25(1-0,07) = 0,23

• wartość energetyczna materiału opałowego:

W_u = 29309 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• jednostkowe zużycie paliwa:

b = $\frac{1}{n\text{eb}*Wu}*3600$ = $\frac{1}{0,26*29309}*3600$ = 0,47 $\frac{\text{kJ}}{\text{kWh}}$

• strumień masy pary dla bloku 360MW:

D_g = $\frac{\text{Pg}}{(i1 - i2)ng}$ = $\frac{360000\ \text{kW}}{\left( 3384 - 2199 \right)0,91}$ = 333 $\frac{\text{kg}}{s}$

• strumień masy pary dla bloku 360MW:

D_g = $\frac{\text{Pg}}{(i1 - i2)ng}$ = $\frac{225000\text{kW}}{\left( 3384 - 2199 \right)0,91}$ = 208 $\frac{\text{kg}}{s}$

Przebieg obliczeń:

1. Z wykresu dla entalpii i entropii odczytujemy entalpię parametrów wejścia i₁ dla ciśnienia p₁ i t₁;

2. Następnie także z wykresu odczytujemy entalpię i_2a dla parametru p₂ ;

3. i_2a jest wartością teoretyczną dlatego też entalpię dla parametrów wyjścia obliczamy ze korzystając ze wzoru ɳ_w = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2}\mathbf{a}}$ => i₂ = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_2a) ;

4. Potem z Tablicy 2 (parametry określające stan wody na linii granicznej x=0 i x=1, uszeregowane wg. ciśnienia) odczytujemy entalpię właściwą i_wz|_p2;

5. Następnie korzystając ze wzoru ɳ_rz = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - i2}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - iwz}}$ obliczamy sprawność rzeczywistą;

6. Gdy już mamy sprawność rzeczywistą obliczamy pierw ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g – sprawność brutto, następnie ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ);

7. Teraz obliczamy jednostkowe zużycie paliwa korzystając ze wzoru b = $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{n}\mathbf{\text{eb}}\mathbf{*Wu}}\mathbf{*3600}$;

8. Po wykonaniu powyższych obliczeń przystępujemy do odczytania wartości P_2max dla elektrowni 2 (czyli największą algebraiczną sumę mocy), a gdy to już zrobimy możemy przystąpić do obliczenia mocy tej elektrowni korzystając ze wzoru Pe₂ = 1,15*ɛ* P_2max;

9. Gdy będziemy znali moc tej elektrowni zestawiamy bloki tak, aby moc ich była większa od mocy Pe₂, a następnie obliczamy dla poszczególnych bloków strumień masy pary ze wzoru D_g = $\frac{\mathbf{\text{Pg}}}{\mathbf{(i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2)ng}}$ ;

ELEKTROWNIA II

• Schemat układu

• Sprawności elementów:

  • ɳ_K = 0,75 - sprawność kotła

  • ɳ_r = 0,96 - sprawność rurociągu

  • ɳ_g = 0,91 - sprawność generatora

  • ɳ_w = 0,85 - sprawność właściwa lub wewnętrzna turbin

  • ɛ = 8% - potrzeby własne

• parametry elektrowni:

  • p₁=15MPa

  • t₁=t_m=500 ˚C

  • p₂=0,007MPa

  • p_u=0,5MPa

  • P_oe2max=570MW

  • P_e2=1,15*(1+ε)*P_oe2max=1,15*(1+0,08)*570=708MW

  • Moce bloków 2x360MW=720MW

• Parametr wejścia:

  • i₁=3308$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• Parametr wyjścia:

  • i_ua=2580$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

  • i_2a=2332$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

    • obliczanie i₂

ɳ_w = $\frac{i1 - i2}{i1 - i2a}$ => i₂ = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_2a) = 3308 – 0,85(3308 – 2332) = 2478 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i₂=2478 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

  • obliczanie i_u

ɳ_w = $\frac{i1 - iu}{i1 - iua}$ => i_u = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_ua) = 3308 – 0,85(3308 – 2580) = 2689 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$;

• i_u=2689 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i_wz=640,1$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i_sk=162,7$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• wskaźnik upustu

u = $\frac{iwz - isk}{iu - isk}$ = $\frac{640,1 - 162,7}{2689 - 162,7}$ = 0,189

• sprawność rzeczywista:

ɳ_rz = 1- $\frac{\left( 1 - u \right)(i2 - isk)}{i1 - iwz}$ = 1- $\frac{\left( 1 - 0,189 \right)(2478 - 162,7)}{3308 - 640,1}$ = 0,296

• sprawność elektrowni brutto:

ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g = 0,75*0,96*0,296*0,91 = 0,213

• sprawność elektrowni netto:

ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ) = 0,213(1-0,08) = 0,2

• wartość energetyczna materiału opałowego:

W_u = 29309 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• jednostkowe zużycie paliwa:

b = $\frac{1}{n\text{eb}*Wu}*3600$ = $\frac{1}{0,26*29309}*3600$ = 0,47 $\frac{\text{kJ}}{\text{kWh}}$

• strumień masy pary dla bloku 360MW:

D_g1 = $\frac{\text{Pg}1}{\lbrack\left( i1 - \text{iu} \right) + \left( 1 - u \right)\left( i1 - i2 \right)\rbrack ng\ }$ = $\frac{360000\ \text{kW}}{\left\lbrack \left( 3308 - 2689 \right) + \left( 1 - 0,189 \right)\left( 3308 - 2478 \right) \right\rbrack 0,91}$ = 292,3 $\frac{\text{kg}}{s}$

Przebieg obliczeń:

1. Z wykresu dla entalpii i entropii odczytujemy entalpię parametrów wejścia i₁ dla ciśnienia p₁ i t₁;

2. Następnie także z wykresu odczytujemy entalpię i_2a dla parametru p₂ oraz i_ua dla ciśnienia p_u;

3. i_2a , i_ua są wartościami teoretycznymi dlatego też entalpię dla parametrów wyjścia obliczamy korzystając ze wzoru ɳ_w = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2}\mathbf{a}}$ => i₂ = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_2a) ,

   1. ɳ_w = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - iu}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - iua}}$ => i_u = i₁ - ɳ_w(i₁ – i_ua)

4. Potem z Tablicy 2 (parametry określające stan wody na linii granicznej x=0 i x=1, uszeregowane wg. ciśnienia) odczytujemy entalpię właściwą i_wz|_pu oraz entalpię skropli i_sk|_p2 ;

5. Następnie, aby obliczyć sprawność rzeczywistą, korzystając ze wzoru

   1. u = $\frac{\mathbf{iwz - isk}}{\mathbf{iu - isk}}\mathbf{\ }$obliczamy wskaźnik upustu, po czym przystępujemy do obliczenia sprawności ze wzoru ɳ_rz = 1- $\frac{\left( \mathbf{1 - u} \right)\mathbf{(i}\mathbf{2 - isk)}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - iwz}}$;

6. Gdy już mamy sprawność rzeczywistą obliczamy pierw ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g – sprawność brutto, następnie sprawność netto ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ);

7. Teraz obliczamy jednostkowe zużycie paliwa korzystając ze wzoru b = $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{n}\mathbf{\text{eb}}\mathbf{*Wu}}\mathbf{*3600}$;

8. Po wykonaniu powyższych obliczeń przystępujemy do odczytania wartości P_1max dla elektrowni 1 (czyli największą algebraiczną sumę mocy), a gdy to już zrobimy możemy przystąpić do obliczenia mocy tej elektrowni korzystając ze wzoru Pe₁ = 1,15*1,0ɛ* P_1max;

9. Gdy będziemy znali moc tej elektrowni zestawiamy bloki tak, aby moc ich była większa od mocy Pe₁, a następnie obliczamy dla poszczególnych bloków strumień masy pary ze wzoru D_g1 = $\frac{\mathbf{\text{Pg}}\mathbf{1}}{\mathbf{\lbrack}\left( \mathbf{i}\mathbf{1 - iu} \right)\mathbf{+}\left( \mathbf{1 - u} \right)\left( \mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2} \right)\mathbf{\rbrack}\mathbf{n}\mathbf{g}\mathbf{\ }}$;

ELEKTROWNIA III

• Schemat układu

• Sprawności elementów:

  • ɳ_K = 0,9 - sprawność kotła

  • ɳ_r = 0,98 - sprawność rurociągu

  • ɳ_g = 0,9 - sprawność generatora

  • ɳ_wn = 0,84 - sprawność właściwa lub wewnętrzna turbiny niskoprężnej

  • ɳ_ww = 0,85 - sprawność właściwa lub wewnętrzna turbin wysokoprężnej

  • ɛ = 10% - potrzeby własne

• parametry elektrowni:

  • p₁=13MPa

  • t₁=t_m=850 ˚C

  • p₂=0,01MPa

  • p_m=2MPa

  • P_oe3max=960MW

  • P_e3=1,15*(1+ε)*P_oe3max=1,15*(1+0,1)*960=1214MW

  • Moce bloków 360MW+(4x225MW)=1260MW

• Parametr wejścia:

  • i₁=4424$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• Parametr wyjścia:

  • i_m1a=3444$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

  • i_m2=4252$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

  • i_2a=2640$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

    • obliczanie i₂

ɳ_wn = $\frac{im2 - i2}{im2 - i2a}$ => i₂ = i_m2 - ɳ_wn(i_m2 – i_2a) = 4252 – 0,84(4252 – 2640) = 2898 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i₂=2898 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

  • obliczanie i_m1

ɳ_ww = $\frac{i1 - im1}{i1 - im1a}$ => i_m1 = i₁ - ɳ_ww(i₁ – i_m1a) = 4224 – 0,85(4424 – 3444) = 3591 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$;

• i_m1=3591 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• Δi_m = i_m2 - i_m1 = 4252 – 3561 = 450 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$ i_wz=661$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• i_wz=191,84$\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• sprawność rzeczywista:

ɳ_rz = $\frac{i1 - i2 + \Delta im}{i1 - iwz + \Delta im}$ = $\frac{4424 - 2898 + 661}{4424 - 191,84 + 661}$ = 0,44

• sprawność elektrowni brutto:

ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g = 0,9*0,98*0,44*0,9 = 0,35

• sprawność elektrowni netto:

ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ) = 0,35(1-0,1) = 0,315

• wartość energetyczna materiału opałowego:

W_u = 29309 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

• jednostkowe zużycie paliwa:

b = $\frac{1}{n\text{eb}*Wu}*3600$ = $\frac{1}{0,26*29309}*3600$ = 0,47 $\frac{\text{kJ}}{\text{kWh}}$

• strumień masy pary dla bloku 360MW:

D_g1 = $\frac{\text{Pg}1}{\lbrack\left( i1 - \text{im}1 \right) + (\text{im}2 - i2)\rbrack ng\ }$ = $\frac{360000\ \text{kW}}{\left\lbrack \left( 4424 - 3591 \right) + \left( 4252 - 2898 \right) \right\rbrack 0,9\ }$ = 175$\frac{\text{kg}}{s}$

• strumień masy pary dla bloku 225MW:

D_g2 = $\frac{Pg2}{\lbrack\left( i1 - im1 \right) + (im2 - i2)\rbrack ng\ }$ = $\frac{225000\ kW}{\left\lbrack \left( 4424 - 3591 \right) + \left( 4252 - 2898 \right) \right\rbrack 0,9}$ = 110 $\frac{\text{kg}}{s}$

Przebieg obliczeń:

1. Z wykresu dla entalpii i entropii odczytujemy entalpię parametrów wejścia i₁ dla ciśnienia p₁ i t₁ oraz i_m2 dla ciśnienia p_m i temperatury t_m=t₁;

2. Następnie także z wykresu odczytujemy entalpię i_2a dla parametru p₂ oraz i_m1a dla ciśnienia p_m ;

3. i_2a , i_m1a są wartościami teoretycznymi dlatego też entalpię dla parametrów wyjścia obliczamy korzystając ze wzorów ɳ_wn = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{m2 - i2}}{\mathbf{\text{im}}\mathbf{2 - i}\mathbf{2}\mathbf{a}}$ => i₂ = i_m2 - ɳ_wn(i_m2 – i_2a),

ɳ_ww = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - im}\mathbf{1}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - im}\mathbf{1}\mathbf{a}}$ => i_m1 = i₁ - ɳ_ww(i₁ – i_m1a);

1. Potem z Tablicy 2 (parametry określające stan wody na linii granicznej x=0 i x=1, uszeregowane wg. ciśnienia) odczytujemy entalpię właściwą i_wz|_p2;

2. Następnie pierw obliczamy różnicę entalpii Δi_m = i_m2 - i_m1 , po czym korzystając ze wzoru ɳ_rz = $\frac{\mathbf{i}\mathbf{1 - i}\mathbf{2 +}\mathbf{\Delta}\mathbf{i}\mathbf{m}}{\mathbf{i}\mathbf{1 - iwz +}\mathbf{\Delta}\mathbf{i}\mathbf{m}}$ obliczamy sprawność rzeczywistą;

3. Gdy już mamy sprawność rzeczywistą obliczamy pierw ɳ_eb = ɳ_K * ɳ_r * ɳ_rz * ɳ_g – sprawność brutto, następnie ɳ_en = ɳ_eb (1- ɛ) – sprawność netto;

4. Teraz obliczamy jednostkowe zużycie paliwa korzystając ze wzoru b = $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{n}\mathbf{\text{eb}}\mathbf{*Wu}}\mathbf{*3600}$;

5. Po wykonaniu powyższych obliczeń przystępujemy do odczytania wartości P_3max dla elektrowni 3 (czyli największą algebraiczną sumę mocy), a gdy to już zrobimy możemy przystąpić do obliczenia mocy tej elektrowni korzystając ze wzoru

Pe₃ = 1,15*1,0ɛ* P_2max;

1. Gdy będziemy znali moc tej elektrowni zestawiamy bloki tak, aby moc ich była większa od mocy Pe₃, a następnie obliczamy dla poszczególnych bloków strumień masy pary ze wzoru D_g1 = $\frac{\mathbf{\text{Pg}}\mathbf{1}}{\mathbf{\lbrack}\left( \mathbf{i}\mathbf{1 - im}\mathbf{1} \right)\mathbf{+ (im}\mathbf{2 - i}\mathbf{2)\rbrack}\mathbf{n}\mathbf{g}\mathbf{\ }}$ oraz D_g2 = $\frac{\mathbf{\text{Pg}}\mathbf{2}}{\mathbf{\lbrack}\left( \mathbf{i}\mathbf{1 - im}\mathbf{1} \right)\mathbf{+ (im}\mathbf{2 - i}\mathbf{2)\rbrack}\mathbf{n}\mathbf{g}\mathbf{\ }}$;