Herbert Leopold GABRYŚ
Elektroenergetyka w Polsce. Jak było? Wstępna ocena minionego roku. Jak będzie? Prognoza roku 2013
W artykule omówiono podstawowe problemy polskiej elektroenergetyki w roku 2012 na tle dotychczasowej dynamiki rozwoju produkcji energii elektrycznej w kraju oraz czynników zewnętrznych, zwłaszcza polityki energetycznej UE. Zwrócono uwagę na rosnące zróżnicowanie produkcji energii elektrycznej przez elektrownie na węglu kamiennym i brunatnym i zwiększanie się udziału w produkcji tych ostatnich, co związane jest z niższymi cenami węgla brunatnego. Podkreślono nierealność prowadzonej przez UE polityki „dekarbonizacji” skutkującej malejącą efektywnością i niekonkurencyjnością unijnych gospodarek na rynku globalnym. Wskazano, że w stosunku do poprzednich lat zmniejsza się udział wytwórców energii elektrycznej w łącznym wyniku finansowym na działalności energetycznej całego sektora. Jeszcze za 2011 rok stanowił on 65%, a za pierwsze półrocze 2012 roku już tylko 57,5%. Zwiększa się udział OSD, było 17,5% w roku 2011 i 25,9% po pierwszej połowie 2012. Omówiono wyniki sektora w wymiarze finansowym. Wynik łączny na działalności energetycznej po pierwszym półroczu 2012 sięgnął 7,39 mld zł i było to (nie indeksując stopą inflacji) o 5% więcej niż za pierwsze półrocze 2011 roku. Z tego przesył pokazał 0,42 mld zł i było to 15,1% więcej, a obrót 0,63 mld zł i to było mniej o ponad 1/3. Najistotniejsze w tych porównaniach są jednak zmiany wyniku finansowego w części dotyczącej wytwórców i Operatorów Systemu Dystrybucyjnego. Ci pierwsi pokazali wynik w wysokości 4,25 mld zł i to jest porównywalne z pierwszym półroczem 2011, ale OSD o prawie 50% więcej i było to równe 1,91 mld zł. Trwałą staje się tendencja poprawy wyników finansowych OSD, co dobrze rokuje wobec ich potrzeb inwestycyjnych wynikających nie tylko z konieczności odtworzeń i modernizacji, ale bardziej głębokiej przebudowy całej infrastruktury w stronę sieci „inteligentnych”. Jeśli utrzymać taką dynamikę wyniku przez kilkanaście lat, to dystrybucja stanie się zdolna przejąć nie tylko generację głęboko rozproszoną, ale przede wszystkim stworzy szansę dla rozwoju energetyki prosumenckiej. Ta bowiem, jeśli dystrybucja nie będzie w stanie się otworzyć się na jej filozofię, będzie nadal bardziej w wizjach niż w „realu”. Artykuł kończy nieco retoryczne pytanie: kiedy zwiększy się zużycie energii elektrycznej w kraju na tyle, aby wrócić do wielkości produkcji i wyników finansowych wytwórców sprzed spowolnienia gospodarczego i czy nie stanie się to wtedy, gdy wystąpią niedostatki generacji z przyczyn "odstawienia" bloków najstarszych i najmniej efektywnych i zaostrzonych wymogów dyrektywy UE wyznaczonych na początek 2016 roku.
Słowa kluczowe: elektroenergetyka polska, ocena roku 2012, prognoza energetyki na rok 2013
Stanisław TOKARSKI
Realizacja projektów biomasowych w Grupie TAURON Wytwarzanie drogą do ograniczenia emisji CO2
W artykule prezentowane jest polemiczne stanowisko w stosunku do zamiarów ograniczenia wsparcia programów współspalania biomasy w elektrowniach i elektrociepłowniach. Na przykładzie wytwórców skupionych w Grupie TAURON Wytwarzanie wykazano, że współspalanie biomasy jest – obok rozwijanych w TAURON Wytwarzanie technologii spalania 100% biomasy - najefektywniejszym sposobem na zrealizowanie wymogów zwiększenia udziału energii z OZE. Wskazano, że jest to sposób, który w przeciwieństwie do innych alternatywnych, nie pogarsza pracy systemu elektroenergetycznego. Propozycje ograniczenia wsparcia dla współspalania biomasy uznać należy za wielce szkodliwe dla krajowej energetyki, polskich producentów biomasy, współpracujących z nimi jej przetwórców i transportowców oraz polskiego podatnika i klienta kupującego energię elektryczną, który za to wszystko - niepotrzebnie tak dużo - zapłaci. Rynek biomasy w Polsce czekać może również chwilowe załamanie, do czasu uruchomienia nowych jednostek przeznaczonych do spalania 100% biomasy. Odnosząc się do zakładanej w propozycji Ustawy o OZE systemowej rezygnacji ze współspalania, jako sposobu pozyskiwania energii z OZE, zwrócono uwagę na to, że Autorzy tych propozycji nie dostrzegają bezsprzecznych zalet, jakie posiada ta technologia. Należy dostrzegać nie tylko to, że jest to stosunkowo tanie rozwiązanie pod względem inwestycyjnym, gdzie do istniejącej instalacji kotłowej dobudowuje się instalacje składowania, podawania i rozliczania biomasy, ale również należy dostrzec takie walory, jak wysoki wskaźnik wykorzystania mocy, dyspozycyjność, możliwość regulacji mocy, a także wysoką sprawność, szczególnie przy współspalaniu w dużych nowoczesnych jednostkach, które to cechy stawiają ten rodzaj OZE zdecydowanie przed innymi. Zwrócono uwagę, że wprawdzie istnieje niezaprzeczalna konieczność zróżnicowania poziomu wsparcia dla różnych technologii wytwarzania energii z odnawialnych źródeł, ale przedstawiono postulat, aby nie określać wartości współczynników pozwalających na takie zróżnicowanie wyłącznie na podstawie wysokości nakładów inwestycyjnych, ale brać również pod uwagę bieżące koszty eksploatacyjne, związane z produkcją energii w poszczególnych rodzajach OZE.
Słowa kluczowe: odnawialne źródła energii, współspalanie biomasy, walory procesów współspalania biomasy
Andrzej ZIĘBIK
Analiza systemowa w energetyce
Analiza systemowa, mimo że podejście systemowe jest znane od czasów Arystotelesa, rozwinęła się dopiero w drugie połowie ubiegłego wieku. Podejście systemowe wywodzi się od stwierdzenia Arystotelesa “całość to więcej niż suma jej części”. To oznacza, że elektrownia to nie tylko urządzenia takie jak kocioł, turbogenerator, skraplacz i pompa ale także wzajemne powiązania między tymi elementami. Duże systemy energetyczne charakteryzują się strukturą hierarchiczną. Krajowy system energetyczny, nadrzędny w tej hierarchii, jest podzielony na podsystemy, a mianowicie podsystemy paliwowe (np. gazo-energetyczny), podsystem elektro-energetyczny, podsystem cieplno-energetyczny. Na niższym poziomie hierarchii znajdują się przemysłowe systemy energetyczne, systemy energetyczne kompleksów budowlanych, jak również zintegrowane elektrownie i elektrociepłownie. Te obiekty są przedmiotem dalszych rozważań. Charakterystyczną cechą dużych systemów energetycznych jest włączenie odbiorców nośników energii do struktury tych systemów. W badaniach systemowych prezentowanych w artykule została zastosowana metoda “input-output analysis”. Zaprezentowano modele matematyczne i przykładowe zastosowania w przypadku gospodarki energetycznej zakładów przemysłowych (na przykładzie huty żelaza), kompleksu budowlanego (na przykładzie biurowca) i zintegrowanej elektrowni bazującej na spalaniu tlenowym. W przypadku gospodarki energetycznej huty żelaza zaprezentowano przykład oceny systemowej efektów racjonalizacji energetycznej (zastosowanie chłodzenia wyparkowego w piecu hutniczym). Przedstawiono analizę skumulowanego zużycia energii wykorzystując model systemowy gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego. Model matematyczny zintegrowanej elektrowni ze spalaniem tlenowym wykorzystano do analizy wpływu czystości tlenu na bezpośrednią i skumulowaną sprawność elektrowni. Praca zawiera także algorytm i przykład podejścia systemowego w projekcie wstępnym systemu energetycznego. Przedstawiono wyniki analizy strukturalnej macierzy powiązań międzygałęziowych mającej na celu minimalizację powiązań o charakterze sprzężeń zwrotnych. Dla rozwiązania globalnego zadania optymalizacyjnego zastosowano algorytm dekompozycji według metody nieoznaczonych czynników Lagrange’a. Procedurą koordynacyjną w zastosowanym algorytmie dekompozycji jest metoda macierzowa obliczania kosztów jednostkowych nośników energii. Zaprezentowany przykład dotyczy gospodarki energetycznej huty żelaza powiązanej z miejskim systemem ciepłowniczym.
Słowa kluczowe: system, podejście systemowe, analiza input-output, przemysłowe systemy energetyczne, systemy energetyczne kompleksów budowlanych, zintegrowana elektrownia, projektowanie wstępne, dekompozycja
Sylwester KALISZ, Szymon CIUKAJ, Mateusz TYMOSZUK, Szczepan WARCHOŁ
Badania współspalania różnych rodzajów biomasy w warunkach hybrydowego przedpaleniska kotła pyłowego
W artykule przedstawiono wyniki badań diagnostycznych prowadzonych w hybrydowej instalacji współspalania biomasy składającej się z pieca obrotowego, stacjonarnego paleniska fluidalnego oraz kotła pyłowego. Podczas badań dokonano pomiarów składu gazu i jego temperatury w przekroju poprzecznym paleniska fluidalnego za pomocą sondy aspiracyjnej oraz pobrano próbki osadów i monitorowano ich narastanie przy użyciu sondy osadczej w warunkach współspalania biomasy leśnej i pochodzenia rolniczego. Przedstawiono warunki prowadzenia badań, wyniki z obu sond oraz wpływ biomasy na warunki pracy instalacji. Pomiary temperatury i składu gazu w płaszczyźnie paleniska fluidalnego leżącej w osi pieca obrotowego wykazały, że piec pracuje głównie jako suszarka biomasy, a właściwe spalanie suchej biomasy i karbonizatu zachodzi w palenisku fluidalnym. Spalanie to powoduje występowanie wysokich temperatur w palenisku fluidalnym stwarzając warunki do aglomeracji osadów i defluidyzacji. Pomiary sondą depozytową pozwalają na wierne określenie tempa osadzania. Zasada pomiaru polega na odwzorowaniu pracy badanego wymiennika – temperatura metalu sondy odpowiada temperaturze metalu wymiennika oraz jest omywana przez spaliny o takim samym składzie i temperaturze jak badana powierzchnia ogrzewalna. Skład chemiczny paliwa oraz powstającego w trakcie spalania popiołu ma wyraźny wpływ na właściwości osadzania na powierzchniach ogrzewalnych kotła. Przeprowadzone analizy tlenkowe popiołów uzyskanych z bezpośredniego spopielenia biomas wykazały wzrost pierwiastków alkalicznych (szczególnie K i Na), a także Cl w popiele z mieszanki biomasy leśnej i AGRO w stosunku do popiołu z czystej biomasy leśnej. Tendencja jest odwrotna w wynikach uzyskanych z analiz próbek popiołu zebranych za pomocą sondy osadczej. Powyższe może świadczyć o tendencji do przylepiania się piasku złoża do osadu odkładającego się na sondzie (zwiększona zawartość SiO2). Zjawisko to z jednej strony potwierdza niską temperaturę spiekania popiołów (wychwyt materiału złoża), z drugiej nakazuje ostrożność w analizie składu chemicznego próbek zebranych sondą umieszczoną bezpośrednio w strumieniu materiału złoża fluidalnego.
Słowa kluczowe: energetyczne kotły pyłowe, biomasa, współspalanie biomasy
Wojciech JÓŹWIK, Szymon ZACHARSKI, Andrzej ZBROWSKI
Diagnostyka urządzeń i procesów technicznych z zastosowaniem szybkich technik wizyjnych
W artykule przedstawiono wyniki prac polegających na obserwacji zjawisk zachodzących z dużą prędkością za pomocą szybkiej kamery cyfrowej. Instrumentarium badawcze zastosowano w badaniach procesu kucia wałeczków łożyskowych. Ponadto zaprezentowano wyniki badania procesów wysokoenergetycznych zachodzących w napędach pocisków rakietowych oraz pneumatycznych systemach miotających. Opisano także wykorzystanie szybkich technik wizyjnych do wyznaczania prędkości tłoczyska pneumatycznego siłownika udarowego. Zastosowanie szybkich technik wizyjnych umożliwia jednoczesne badanie wielu parametrów szybkozmiennych procesów, trudnych do diagnozowania innymi metodami. Przykładem wielowymiarowego badania jest rejestracja zjawiska eksplozji zestawu środków pirotechniki widowiskowej. Dzięki metodzie wizyjnej możliwe jest jednoczesne określenie czasu spalania ładunku pirotechnicznego, jak również zasięgu kuli ognia oraz odłamków powstających w wyniku eksplozji. Zastosowanie szybkich kamer cyfrowych pozwala na równoczesne bezstykowe wyznaczenie chwilowej prędkości szybko poruszających się obiektów, oraz obserwację obiektu w czasie przemieszczania. Metody wykorzystujące bramki laserowe lub mechaniczne, w odróżnieniu od metody wizyjnej, umożliwiają jedynie wyznaczenie prędkości w przedziale pomiarowym.
Słowa kluczowe: szybka kamera, kucie na zimno, procesy spalania, siłownik udarowy, działo pneumatyczne
Stanisław KOZIOŁ, Eugeniusz MATRAS, Andrzej ZBROWSKI
System diagnostyczny oceny stanu bezpieczeństwa drabin i podnośników pożarniczych
W artykule przedstawiono modułowy system diagnostyczny do testowania stabilności, sztywności i bezpieczeństwa pojazdów pożarniczych, drabin strażackich, podnośników, dźwigów oraz innych pojazdów specjalnych z urządzeniami przeznaczonymi do prowadzenia prac na wysokości. System służy do badania wpływu kąta przechyłu bocznego pojazdów na ich stateczność oraz sprawdzania sztywności i wytrzymałości automatycznych drabin i podnośników. Struktura systemu obejmuje rozproszone moduły wykonawcze, sterujące i pomiarowe przystosowane do prowadzenia badań indywidualnych i zespolonych. Zastosowane protokoły komunikacyjne, algorytmy sterowania, specjalistyczne środowisko informatyczne oraz radiowy system łączności pomiędzy poszczególnymi modułami zapewniają sformowanie elastycznego, konfigurowalnego, modułowego systemu diagnostycznego ze swobodną aranżacją funkcjonalną i przestrzenną. Zbiór procedur testowych realizowanych z wykorzystaniem systemu zaimplementowano do oceny stateczności i wyznaczania parametrów użytkowych pojazdów ratowniczych i pojazdów specjalnych. Celem tych badań jest określenie możliwości optymalnego wykorzystania ich potencjału technicznego w różnych warunkach terenowych, zabudowy mieszkaniowej i przemysłowej oraz oceny ryzyka i identyfikacji zagrożeń eksploatacyjnych. Opracowane metody i procedury badawcze pozwalają na przeprowadzanie diagnostycznych badań kwalifikacyjnych zgodnie z odpowiednimi przepisami odwołującymi się do norm i standardów obowiązujących w Unii Europejskiej. Wyniki testów będą stanowiły podstawę do wydawania dopuszczeń badanego sprzętu do użytkowania przez jednostki straży pożarnych.
Słowa kluczowe: diagnostyka bezpieczeństwa, ratownictwo wysokościowe, stateczność pojazdu
Andrzej ZBROWSKI
Tomografia rentgenowska w diagnostyce syntetycznych koszy łożysk tocznych
W artykule przedstawiono zastosowanie tomografii rentgenowskiej w diagnostyce syntetycznych elementów konstrukcyjnych łożysk tocznych. Metodę zastosowano do wykrywania wewnętrznych wad materiałowych koszyków łożyskowych wykonanych z tworzywa sztucznego. Zaprezentowano przykłady wad występujących w obiektach wykonanych z dwóch różnych materiałów konstrukcyjnych. Udokumentowano wpływ konstrukcji narzędzia formującego na występowanie, rozmiar oraz rozmieszczenie wad wewnętrznych w postaci pustek i pęcherzy powietrza. Przeprowadzone badania potwierdzają wysoką przydatność metody komputerowej tomografii rentgenowskiej w diagnostyce wewnętrznej makrostruktury obiektów wykonanych z tworzyw sztucznych. Zastosowane instrumentarium badawcze umożliwiło precyzyjną ocenę ilościową i objętościową wad struktury materiałowej w postaci pęcherzy powietrza i pustek występujących w syntetycznych koszykach łożyskowych wykonanych z PA oraz POM. Tomografia komputerowa pozwoliła na zbadanie struktury materiału pod względem geometrycznym. Wykryto nieciągłości materiału oraz przeprowadzono ocenę porowatości. Wykonane badania wykazały istotny wpływ rozwiązań konstrukcyjnych systemu formującego na jakość struktury wewnętrznej wyrobu gotowego. Uzyskane rezultaty badań dokumentują bezpośrednią zależność wad struktury wewnętrznej od skuteczności odpowietrzania gniazda formującego
Słowa kluczowe: łożyska toczne, wady wewnętrzne, tworzywa sztuczne, tomografia, koszyki łożysk tocznych, tomograf
Grzegorz MOSKAL, Radosław SWADŹBA, Bartosz WITALA
Zastosowanie nieniszczących badań optycznych 3D w ocenie grubości i niszczenia warstw typu TBC
W artykule przedstawiono możliwości zastosowania metody laserowej topometrii 3D do oceny grubości warstw ceramicznych natryskiwanych plazmowo. Do pomiarów wykorzystano system ATOS firmy GOM, który pozwala na wykonywanie szybkich pomiarów obiektów przy wysokiej rozdzielczości. Analizie poddano powłokowe bariery cieplne (TBC) na bazie cyrkonianu gadolinu otrzymane na rzeczywistym obiekcie w postaci łopatki turbiny gazowej. Pierwszy etap badań obejmował ocenę grubości warstwy ceramicznej na łopatce bezpośrednio po procesie natryskiwana cieplnego. Charakterystyki grubości warstwy ceramicznej dokonano w losowo wybranych punktach oraz na przekrojach poprzecznych łopatki. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci wartości liczbowych odpowiadających konkretnym miejscom na łopatce, w postaci kolorowych map odzwierciedlających rozkład grubości warstwy ceramicznej na dowolnie wybranym przekroju oraz w postaci map 3D. Różnorodność form przedstawiania wyników pomiarów pozwala na zlokalizowanie miejsc na powierzchni łopatki, które charakteryzują się niejednorodnym rozkładem grubości mierzonej warstwy. Wykorzystując wysoką rozdzielczość pomiarową tej metody wykonano również pomiary powierzchni łopatki po testach utleniania cyklicznego. Jako punkt odniesienia wykorzystano łopatkę z natryskaną już warstwą. Pozwoliło to na zlokalizowanie miejsc inicjacji uszkodzeń w postaci „puchnięcia” i odpadania warstwy ceramicznej już we wczesnych stadiach procesu niszczenia, co jest niezauważalne metodą oceny wizualnej. Wyniki uzyskane na podstawie takich pomiarów, a zwłaszcza na temat niejednorodnej grubości warstwy, stanowią źródło informacji dla technologów dotyczące parametrów procesu natryskiwania cieplnego. Wysoka rozdzielczość metody pozwala również na obserwacje i precyzyjniejszą lokalizację miejsc wczesnych etapów niszczenia warstw, objawiających się niewidocznymi dla ludzkiego oka efektami w postaci „puchnięcia” warstwy.
Słowa kluczowe: powłokowe bariery cieplne TBC, badania optyczne 3D, ocena stopnia zniszczenia powłok TBC
Grzegorz GOLAŃSKI, Tomasz GARSTKA
Mikrostruktura i analiza szumu Barkhausena w obszarze złącza spawanego stali 7CrMoVTiB10-10 (T24)
W artykule omówiono cechy nowego gatunku stali niskostopowej 7CrMoVTiB10-10. Sprawdzono możliwości jej spawania bez obróbki cieplnej. Przedstawiono wstępne wyniki badań obejmujących analizę mikrostruktury i właściwości szumu Barkhausena w obszarze złącza spawanego. Badany fragment instalacji pobrano z rury wężownicy przegrzewacza pary eksploatowanej w kotle fluidyzacyjnym CFB. W trakcie badań analizowano wpływ zarówno natężenia, jak częstotliwości prądu magnesującego na parametry szumu Barkhausena, takie jak wartość skuteczna szumu Barkhausena czy kształt i położenie charakterystycznych pików obwiedni powiązanych z budową mikrostrukturalną. Badania magnetyczne poprzedzone zostały badaniami i analizą mikrostruktury wszystkich obszarów złącza spawanego, które przeprowadzono za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej. Badany fragment rurociągu eksploatowany był w kotle fluidyzacyjnym CFB o mocy 460 MW przez około 12 000 godzin w temperaturze 540oC przy ciśnieniu 5,48 MPa. Analizowane jednorodne złącze spawane stali T24 charakteryzowało się prawidłową budową bez niezgodności spawalniczych. W spoinie obserwowano mikrostrukturę bainitu dolnego (bądź bainityczno–martenzytycznej) charakteryzującą się wysoką twardością. Wysoka twardości spoiny po eksploatacji świadczyła o braku obróbki cieplnej – wyżarzania odprężającego po spawaniu oraz wskazuje na wystąpienie efektu twardości wtórnej w czasie eksploatacji złącza. Istnieje silne powiązanie pomiędzy zmierzonymi parametrami szumu Barkhausena a budową mikrostrukturalną przedmiotu badań. Zaobserwowano znaczne zróżnicowanie w kształcie obwiedni (amplitudzie i położeniu piku obwiedni) szumu Barkhausena w spoinie i w materiale rodzimym. Profil zmian w obszarze złącza dobrze koreluje ze zmianami twardości materiału w tym obszarze.
Słowa kluczowe: energetyczne instalacje cieplne, stal niskostopowa, spawanie stali bez obróbki cieplnej
Janusz JURASZEK, Andrzej KACZMARCZYK
Identyfikacja pęknięć drutów lin wielowarstwowych za pomocą metody magnetycznej badań lin stalowych
W artykule przedstawiono wyniki badań magnetycznych lin wielowarstwowych, z wprowadzonymi uszkodzeniami, stosowanych w górniczych wyciągach szybowych. Złożona budowa tych lin powoduje trudności w identyfikacji pęknięć drutów w ich warstwach wewnętrznych. Zastosowana metoda magnetyczna umożliwiła ocenę ilościową i jakościową stanu technicznego liny, poprzez uzyskanie sygnałów diagnostycznych, pochodzących od pęknięć, starć i korozji drutów liny widocznych (zewnętrznych) jak i niewidocznych (wewnętrznych). Przedstawiono wyniki badań magnetycznych lin wielowarstwowych w warunkach przemysłowych. Zaproponowano sztuczne wprowadzenie uszkodzeń polegające na przecięciu drutów w poszczególnych miejscach jej przekroju poprzecznego. Zbudowano specjalne stanowisko badawcze. Przeprowadzono badania magnetyczne odcinków lin wielowarstwowych umożliwiające ocenę możliwości wykrywania wad drutów warstw wewnętrznych. Ocena stanu technicznego lin wielowarstwowych pracujących w szybie o wysokim obciążeniu, dla przypadku, gdy nie stwierdzono wyraźnych sygnałów z badania magnetycznego (pochodzących od pęknięć drutów), powinna być uzupełniona o analizę wydłużenia względnego liny. Jeżeli parametr ten jest bliski określonemu przez producenta, jako maksymalny dopuszczalny, można spodziewać się pęknięć drutów w warstwach wewnętrznych liny.
Słowa kluczowe: eksploatacja lin stalowych, pomiary stopnia zużycia lin, metody magnetyczne pomiarów zużycia lin
Andrzej CICHOŃ, Sebastian BORUCKI
Praktyczny przykład diagnostyki stopnia zużycia styków przełącznika mocy z wykorzystaniem metody emisji akustycznej
W artykule przedstawiono praktyczny przykład diagnostyki podobciążeniowego przełącznika zaczepów (PPZ) z wykorzystaniem metody emisji akustycznej (EA). Badania przeprowadzono dla przełącznika typu VEL 110 – 24 firmy ELTA zainstalowanego w transformatorze rozdzielczym o mocy 25 MVA pracującym na stacji elektroenergetycznej. Analizę uzyskanych wyników wykonano w dziedzinie czasowej i czasowo– częstotliwościowej. Opis sygnałów EA generowanych przez PPZ w dziedzinie czasowej wykonano za pomocą przebiegów czasowych, modułu transformaty Hilberta i czasów charakterystycznych. W dziedzinie czasowo– częstotliwościowej mierzone sygnały opisano za pomocą spektrogramów widma gęstości mocy przy wykorzystaniu krótkoczasowej transformaty Fouriera. Wyznaczone deskryptory sygnałów EA generowanych przez badany PPZ porównano z wynikami uzyskanymi w warunkach laboratoryjnych i na tej podstawie podjęto próbę oceny stanu technicznego badanego PPZ. W celu weryfikacji uzyskanych wyników wykonano pomiary badanego PPZ metodą oscylograficzną i przeprowadzono rewizję wewnętrzną przełącznika mocy i wybieraka.
Słowa kluczowe: transformatory elektroenergetyczne, podobciążeniowe przełączniki zaczepów, metoda emisji akustycznej
Sebastian BORUCKI, Andrzej CICHOŃ
Ocena parametrów wibroakustycznych transformatora dużej mocy w zależności od zmian jego obciążenia
Tematyka artykułu dotyczy badań nad rozwojem metody wibroakustycznej w zastosowaniu do diagnostyki i oceny stanu technicznego rdzeni transformatorów mocy. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i analizy drgań mechanicznych kadzi transformatora blokowego o mocy 270 MVA w zależności od zmian jego obciążenia. Celem przeprowadzonych badań była próba określenia minimalnego stopnia obciążenia monitorowanego obiektu energetycznego, który pozwalałby na efektywną diagnostykę obwodu magnetycznego transformatorów na podstawie stosowanych w kraju wartości kryterialnych.
Słowa kluczowe: transformator energetyczny, drgania, rdzeń, metoda wibroakustyczna, diagnostyka
Cecilia WETTERHOLM, Bruce PAHLAVANPOUR
Odporność oleju mineralnego izolacyjnego na utlenianie oraz jego wpływ na czas eksploatacji oleju
Olej izolacyjny w transformatorze ma trzy podstawowe funkcje: izolacja, chłodzenie oraz zachowanie jego funkcji przez dłuższy czas. Aby zabezpieczyć te funkcje zostały wprowadzone odpowiednie normy. Wiodące na świecie, dwie specyfikacje oleju transformatorowego to: IEC 60296 (2012 ed) oraz ASTM D 3487, które zawierają wiele szczególnych wymagań i ograniczeń dotyczących zarówno właściwości fizycznych jak i chemicznych. Wiele z tych właściwości i ich ograniczeń wynika z chemii olejów mineralnych w połączeniu ze specyficznymi wymogami dotyczącymi izolacji elektrycznej. W czasach, kiedy są opracowywane alternatywy dla olejów mineralnych, jest ważne, aby wiedzieć, czego wymagamy, a co jest możliwe do osiągnięcia z technicznego punktu widzenia. Tymczasem, kiedy niektóre marki olejów transformatorowych mogą jedynie spełniać specyfikacje, inne przewyższają je. W końcu to użytkownik oleju izolacyjnego musi zdecydować, które właściwości są najważniejsze dla danego specyficznego zastosowania. Techniczne specyfikacje mają również wpływ na kwestie, takie jak zarządzanie kapitałem, plany konserwacji oraz budżety inwestycyjne. Aby ułatwić decyzje w tych dziedzinach warto posiadać podstawową wiedzę o specyfikacjach i ograniczeniach. W artykule zamierzamy dostarczyć pewnych przemyśleń pomocnych do zrozumienia tego zagadnienia. Jednak jest bardzo mało cennej, nawet podstawowej informacji dotyczącej materiałów izolacyjnych, dostarczającej wiedzy o ich zachowaniu się w transformatorach w długim okresie ich eksploatacji. Taka informacja jest cenna zarówno z punktu widzenia zabezpieczenia pracy transformatora (zarządzania kapitałem), jak również do dokonywania świadomego wyboru, jaki rodzaj płynu izolacyjnego ma być zastosowany w nowym urządzeniu.
Słowa kluczowe: transformatory, mineralne oleje izolacyjne, utlenianie oleju
Jacek TKACZYK
Wybrane zagadnienia bezpieczeństwa zasilania w energię elektryczną podziemnych zakładów górniczych
Energetyka 2013, nr 1, s. 165
W artykule omówiono wybrane zagadnienia zasilania w energię elektryczną podziemnych zakładów górniczych na przykładzie transformatorów grupy II, eksploatowanych w stacjach transformatorowo-rozdzielczych, stanowiących część składową wewnętrznych instalacji i sieci rozdzielczych wysokiego i średniego napięcia, zasilających obiekty, maszyny i urządzenia według właściwości Specjalistycznego Urzędu Górniczego. Pewność i niezawodność zasilania w energię elektryczną w aspekcie zapewnienia ciągłości ruchu podstawowych obiektów, maszyn i urządzeń podziemnych zakładów górniczych są szczególnie ważne z uwagi na fakt, że zakłócenia tego ruchu w większości przypadków generują lub mogą generować natychmiastowe powstanie bezpośredniego zagrożenia ludzi, mienia i środowiska jak również zakładu górniczego. Niezawodność zasilania to nieodzowny element dla zapewnienia ciągłości wydobycia i osiągnięcia założonych wyników ekonomicznych. Transformatory zabudowane w stacjach transformatorowo-rozdzielczych są ostatnim ogniwem krajowego systemu elektroenergetycznego, zasilającego podstawowe obiekty, maszyny, urządzenia i sieci rozdzielcze podziemnych zakładów górniczych. Konieczność utrzymywania niezawodności zasilania w energię elektryczną powoduje, że jednym z istotnych zagadnień jest właściwie prowadzona eksploatacja transformatorów, a w tym odpowiednio wczesne wykrycie ważnych zmian w ich stanie technicznym. Współczesne metody pomiarowe składu chemicznego oleju elektroizolacyjnego, stanu izolacji uzwojeń, funkcjonowania podobciążeniowych przełączników zaczepów itp., umożliwiają odpowiednią diagnostykę i podjęcie planowych działań remontowych, zapewniających przedłużenie żywotności eksploatowanych transformatorów i uniknięcie ich awarii, stwarzających bezpośrednie zagrożenia prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych.
Słowa kluczowe: podziemne zakłady górnicze, zasilanie w energię elektryczną, badania transformatorów
Jan SUBOCZ, Marek SZROT, Janusz PŁOWUCHA, Andrzej MROZIK
Nowe metody oceny izolacji przepustów transformatorowych
W artykule dokonano przeglądu podstawowych mechanizmów termicznego starzenia izolacji przepustów, procesów relaksacyjnych oraz stosowanych standardowych metod diagnostycznych. Stwierdzono, że metody te oparte są głównie na pomiarach współczynnika strat dielektrycznych przy częstotliwości 50 Hz. Analiza problemu wskazuje natomiast, że interpretacja tych pomiarów prowadzi często do mylnych wniosków, co skutkuje nieadekwatną diagnozą w stosunku do rzeczywistego stanu izolacji. Najważniejsze problemy z interpretacją wartości tgδ 50Hz związane są z metodyką wykonywania pomiarów, a w szczególności ze stosowania niższego napięcia pomiarowego w stosunku do roboczego, różnej od wewnętrznej temperatury pomiaru oraz małej jego zależności od zmian struktury izolacji. W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem różnych defektów w izolacji przepustów OIP oraz RIP na odpowiedź dielektryczną. W szczególności mierzono wpływ zawilgocenia, zawartości gazów oraz produktów rozkładu papieru i oleju w izolacji OIP na wartości tgδ w szerokim spektrum częstotliwości oraz wskaźnik polaryzacji otrzymany z metody SVM (step voltage metod). Zaprezentowano również wyniki badań wpływu termicznego starzenia, produktów rozkładu WNZ oraz zawilgocenia w izolacji RIP na procesy relaksacyjne mierzone w dziedzinie częstotliwości i czasu. Wykazały one, ze odpowiedź dielektryczna izolacji zależna jest od rodzaju defektu jak i konstrukcji przepustu (OIP lub RIP). Stwierdzono, że z punktu widzenia praktycznego stosowania, bardzo perspektywicznymi metodami o większej wiarygodności oceny izolacji OPI oraz RIP mogą być pomiary z zastosowaniem skokowej rampy napięciowej (SVM) lub analiza charakterystyk PDC. Zaprezentowano również eksploatacyjne pomiary wykonane na przepustach OIP oraz RIP 110-400 kV, które generalnie potwierdziły obserwacje dokonane podczas badań modelowych.
Słowa kluczowe: transformatory energetyczne, przepusty transformatorowe, izolacja przepustów
Marek SZROT, Janusz PŁOWUCHA
Przedłużenie czasu życia transformatorów mocy
Służby utrzymania ruchu zarówno w energetyce zawodowej, jak i przemysłowej, a także osoby odpowiedzialne za planowanie rozwoju i inwestycji znajdują się pod ciągłą presją zwiększania niezawodności, przy jednoczesnym ograniczaniu środków na bieżącą eksploatację. Transformatory stanowią jedno z kluczowych ogniw łańcucha zasilania tak ze względów technicznych jak i ekonomicznych. Jednocześnie dane statystyczne wskazują, że ich średni wiek przekracza zakładane przez konstruktorów 30 lat. Uwzględniając powyższe oczywiste jest, że ich szybka wymiana na nowe z przyczyn technicznych i ekonomicznych jest niemożliwa. Przedłużenie „czasu życia” transformatorów staje się więc koniecznością. A co za tym idzie poniesienie niezbędnych kosztów i związane z tym ryzyko stanowią jeden z najistotniejszych problemów stojących przed służbami eksploatacji. Utrzymanie niezawodności na akceptowalnym poziomie wymaga, aby jednostki przeznaczone do przedłużenia czasu życia podlegały szczegółowej i rzetelnej ocenia stanu technicznego, co wiąże się z koniecznością prowadzenia ich kompleksowej diagnostyki. Nowoczesne podejście do diagnostyki transformatorów jest oparte na wieloparametrycznej ocenie stanu technicznego oraz określeniu perspektyw eksploatacji [6-7]. Wykorzystując narzędzia diagnostyczne i wieloletnie doświadczenie firma Energo-Complex opracowała i wdrożyła system TrafoGrade pomocny w zarządzaniu dużymi populacjami transformatorów mocy. W artykule przedstawiono w skrócie postawy systemu TrafoGrade oraz przykład zastosowania systemu w górniczym zakładzie wydobywczym jako podstawę do decyzji o przedłużeniu czasu życia transformatorów.
Słowa kluczowe: transformatory energetyczne, diagnostyka i przedłużanie czasu użytkowania, system informatyczny do zarządzania transformatorami
Elżbieta MORYŃ-KUCHARCZYK
Miejsce węglowych elektrowni gazowo–parowych w „miksie” energii jutra
W artykule przedstawiono stan obecny i perspektywy rozwoju zintegrowanych układów gazowo-parowych typu IGCC oraz PFBC wykorzystywanych w elektroenergetyce. Przeprowadzona analiza SWOT potwierdziła duży potencjał tych rozwiązań zarówno z punktu widzenia energetyki jak i ochrony klimatu.
Słowa kluczowe: układ gazowo-parowy, IGCC, PFBC, ochrona klimatu, analiza SWOT
Jarosław OSIAK, Adam KUPCZYK, Adam STĘPIEŃ, Ewa GOLISZ
Stan obecny i perspektywy sektora bioetanolu w Polsce na tle międzynarodowym
W artykule omówiono historię produkcji etanolu w Polsce. Zwrócono uwagę, że paliwo z bioetanolu zaczęto stosować w Polsce w 1928 r. Krajowe zdolności produkcyjne bioetanolu pierwszej generacji (wytwarzanego z roślin jadalnych) na cele paliwowe wynoszą około 750 mln l/rok. Niekorzystne otoczenie globalne jak i konkurencyjne na rynku światowym ma niekorzystny wpływ na krajowy sektor bioetanolu. Biopaliwa transportowe, wykorzystywane obecnie na świecie, to bioetanol i biodiesel pierwszej generacji produkowane głównie z surowców rolniczych, które są stosowane jednocześnie do celów spożywczych. 75% produkcji światowej objętościowo stanowi bioetanol, zaś pozostała część – biodiesel. Unia Europejska jest największym producentem biodiesla na świecie (od wielu lat ścisłą czołówkę stanowią Niemcy), natomiast produkcja bioetanolu na starym kontynencie wydaje się być minimalna w stosunku do skali towarzyszącej globalnym liderom w tym zakresie, tj. Stanom Zjednoczonym i Brazylii. Jedynie niespełna 30% krajowego zapotrzebowania na bioetanol pochodzi z naszego rynku. Na pogorszenie koniunktury na polskim rynku może mieć istotny wpływ również promocja biopaliw drugiej generacji, produkowanych z roślin niejadalnych. Krajowy sektor bioetanolu ma duże zapóźnienia technologiczne w produkcji biopaliw drugiej generacji w porównaniu ze światowymi i europejskimi liderami. Na etapie prywatyzacji krajowego sektora wyrobów spirytusowych (lata 1996-2000) nie pomyślano o stworzeniu strategii rozwoju gorzelni i sektora bioetanolowego, powiązanego przecież technologicznie z przemysłem spirytusowym. Wydaje się, że taka konieczność występuje obecnie i powinna objąć obydwa sektory biopaliwowe: pierwszej generacji i tworzący się sektor drugiej generacji biopaliw transportowych.
Słowa kluczowe: odnawialne źródła energii, biopaliwa transportowe, bioetanol
Marek MOKWIŃSKI, Zdzisław PAWLAK, Jerzy PRYWER
Kto zainwestuje w polski konwerter energii fal? (artykuł dyskusyjny)
W artykule przedstawiono wynalazek pana Zdzisława Pawlaka pozwalający efektywnie wykorzystywać do produkcji energii elektrycznej fale morskie za pośrednictwem tak zwanego konwertera energii, czyli dwustopniowej turbiny typu poprzecznego, zwanej Turbiną Pawlaka. Rozwiązanie zostało opatentowane, ale produkcji nie podjęto. Badania prototypu przeprowadzone na Politechnice Łódzkiej potwierdziły korzystne cechy i osiągi Konwertera Pawlaka. Znane za granicą urządzenia, na przykład Pelamis 2, służące do przetwarzania energii prądów i fal morskich są skomplikowane i bardzo drogie, a przy tym mało efektywne i kłopotliwe w użytkowaniu. Nie są odporne na ruch wahadłowy i zjawisko rezonansu związane z wielkością i częstotliwością falowania mórz. Proponowana Kompaktowa Turbina Pawlaka konwertuje wszystkie długości fal z podobną sprawnością. Ustawiona pomiędzy Pelamisami, a nawet z nimi sprzęgnięta, zwiększy moce konwertowane z tego samego obszaru morza. Turbina kompaktowa jest konstrukcją około 9 razy lżejszą, więc na budowę jej zużyje się około 9 razy mniej materiałów. Przyjmując, że użyte materiały na jej konstrukcję będą lepszej jakości (stale nierdzewne), a więc odpowiednio droższe, Turbina Pawlaka o takiej samej mocy będzie około pięć razy tańsza niż konwerter Pelamis. Przy doborze generatora do nowej turbiny wskazane jest użycie asynchronicznych generatorów o podwojonej wartości mocy z możliwością przeciążania jeszcze o 50%. Pozwoli to, by w miesiącach zimowych konwerter pracował z podwojoną mocą, bo w tych miesiącach, np. w Irlandii, moc fal jest co najmniej dwukrotnie większa od mocy średniej. Manewr taki uzasadnia fakt, że koszt generatorów asynchronicznych jest bardzo niski i nie wpłynie zauważalnie na podwyższenie kosztów projektu. Konwerter Pelamis w takich sytuacjach ogranicza wykorzystywaną moc. Cena handlowa gotowego konwertera Pelamis to około 1 000 000 USD, koszt porównywanego Konwertera Pawlaka to mniej niż 100 000 USD .
Słowa kluczowe: konwerter energii fal morskich, turbina dwustopniowa poprzeczna, wykorzystanie fal morskich do produkcji energii