Ryszard BARTNIK, Zbigniew BURYN, Anna DUCZKOWSKA-KĄDZIEL
Modernizować istniejące, czy budować nowe źródła energii elektrycznej?
Technicznie i technologicznie uzasadnione możliwości modernizacji istniejących instalacji opalanych węglem związane są z przekształceniem ich w systemy dwupaliwowe gazowo-parowe. Technologia dwupaliwowa zapewnia dodatkowe korzyści w przypadku modernizacji sektora energetycznego przy możliwie najmniejszych kosztach. Tego typu adaptacja jest 4 razy mniej kosztowna, porównując koszty przypadające na jednostkę mocy (szacunkowo 1,6 ml PLN/MW), w porównaniu z budową bloku o parametrach super nadkrytycznych (koszt inwestycji szacowany jest na 6,5 ml PLN/MW). W przypadku energetyki nuklearnej jest ona 12 razy droższa w odniesieniu do inwestycji, które szacuje się jako 18 ml PLN/MW, w porównaniu z modernizacją istniejących bloków. Biorąc to pod uwagę, niezbędne jest znalezienie odpowiedzi na pytania: Czy jest ekonomicznie uzasadnione przekształcenie istniejących bloków opalanych węglem w systemy dwupaliwowe gazowo-parowe, które spalają kosztowny gaz ziemny? Czy bardziej uzasadnione jest podjęcie budowy nowych kosztownych bloków o parametrach super nadkrytycznych, które opalane są względnie tanim węglem? Jakie są uzasadnione relacje pomiędzy cenami paliw i w jakich zakresach ceny te powinny się mieścić w celu zagwarantowania wysokiej efektywności rozpatrywanych technologii?
Słowa kluczowe: modernizacja elektrowni węglowych, systemy parowo-gazowe, porównania z blokami o parametrach supernadkrytycznych
Janusz ĆWIEK, Jerzy ŁABANOWSKI, Maria SOZAŃSKA
Ocena trwałości rur ekranowych z powłokami ochronnymi eksploatowanych w kotłach niskoemisyjnych
Badania diagnostyczne powłok ochronnych – natryskiwanej cieplnie Al2O3/Ni-30Cr oraz hybrydowej nanoszonej techniką malarską – pracujących na rurach ekranowych w kotłach pyłowych niskoemisyjnych dowodzą m. in., że powłoki ochronne nie zabezpieczają powierzchni ogrzewanej rur ekranowych przed korozją płomieniową; dodatkową przyczyną niskiej trwałości powłok jest duże stężenie siarki i chloru w węglu oraz współspalanie biomasy.
Słowa kluczowe: kotły niskoemisyjne, rury ekranowe, powłoki ochronne
Leszek Adam DOBRZAŃSKI, Małgorzata MUSZTYFAGA
Laserowe spiekanie elektrod w krzemowych ogniwach słonecznych
Badania opisane w artykule stanowią odzew na rosnące zapotrzebowanie sektora energetycznego na nowe rozwiązania wysokowydajnych, odnawialnych źródeł energii elektrycznej. Wykorzystanie nowoczesnych technik laserowych umożliwia automatyzację i intensywny rozwój poszczególnych etapów wytwarzania ogniw słonecznych. Przedstawiono wykorzystanie technik laserowych do kształtowania własności materiału i jego struktury, w tym do selektywnego spiekania laserowego elektrod przednich na powierzchni krzemu monokrystalicznego, które gwarantują poprawę własności elektrycznych ogniwa słonecznego.
Słowa kluczowe: fotowoltaika, ogniwa słoneczne, spiekanie laserowe elektrod
Ihor DZIOBA, Robert PAŁA
Wpływ grubości próbki na odporność na pękanie
Poddano analizie wpływ grubości próbki, B, na poziom krytycznej wartości odporności na pękanie, KJC. Wykazano, że wartość KJC zależna jest od poziomu wielkości TZ i Q, które charakteryzują stan naprężeń w próbce.
Słowa kluczowe: wpływ grubości próbki na odporność na pękanie, stan naprężeń
Mirosław GAJEWSKI, Leopold BARWICKI
Doświadczenia ze spawania grubościennych rurociągów ze stali P92
Przedstawiono charakterystykę stali P92. Wykazano zależność twardości i udarności od temperatury odpuszczania dla złączy spawanych ze stali X20CrMoV12-1 i P92. Badano doczołowe złącza spawane rur o średnicy 508 x 34 mm ze stali P92. Omówiono przyczyny uzyskiwania niskich udarności spoin. Określono morfologię wtrąceń niemetalicznych w spoinach i ich oddziaływanie na proces pękania.
Słowa kluczowe: charakterystyka stali P92
Grzegorz GOLAŃSKI, Cezary KOLAN, Joanna KĘPA, Jerzy KUPCZYK, Stanisław MROZIŃSKI
Zmiany w mikrostrukturze staliwa GX12CrMoVNbN9–1 poddanego niskocyklowemu zmęczeniu
Przedstawiono wyniki badań własnych wpływu niskocyklicznego zmęczenia w temperaturze pokojowej i 600°C na mikrostrukturę żarowytrzymałego, wysokochromowego staliwa GX12CrMoVNbN9 – 1 (GP91). Charakterystykę mikrostruktury badanego staliwa po zmęczeniu niskocyklowym przeprowadzono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej i analizy mikrostruktury dyslokacyjnej i morfologii węglików. Wykazano, że zmęczenie w zakresie niskocyklowym staliwa GP91 prowadzi do procesu zdrowienia i poligonizacji osnowy w wyniku spadku gęstości dyslokacji i wzrostu szerokości podziaren, a w podwyższonej temperaturze (600°C) skutkuje dodatkowo procesem koagulacji węglików M23C6. Intensywność powyższych procesów zależy nie tylko od temperatury badania, ale również od poziomu amplitudy odkształcenia całkowitego εac. Wskazuje to na przewagę procesów mięknięcia mikrostruktury staliwa GP91 w wyniku zmęczenia niskocyklicznego nad procesami umocnienia, co wpływa na właściwości cykliczne badanego staliwa.
Słowa kluczowe: staliwo wysokochromowe, mikrostruktura dyslokacyjna
Stanisław GUMUŁA, Małgorzata PIASKOWSKA-SILARSKA
Kontrargumenty do tezy o wysokiej szkodliwości emisji dwutlenku węgla do atmosfery
W artykule zestawiono ważniejsze czynniki przemawiające za i przeciw zagrożeniom związanym z emisją dwutlenku węgla do atmosfery. W rozważaniach uwzględniono m.in. charakterystyki absorpcji promieniowania w atmosferze w zależności od stężenia i temperatury dwutlenku węgla, zmiany stężenia dwutlenku węgla w atmosferze w krótszych i dłuższych przedziałach czasu, wahania poziomu wód oceanicznych i związek odchyleń temperatury od jej wartości średniej a aktywnością Słońca.
Słowa kluczowe: kryzys energetyczny, pozorny wpływ emisji CO2, efekt cieplarniany
Stanisław GUMUŁA, Katarzyna STANISZ
Autonomiczne systemy w elektroenergetyce wykorzystujące odnawialne źródła i akumulację energii
Przedstawiono dwa warianty autonomicznych systemów elektroenergetycznych dla budynków jednorodzinnych oparte na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. System pierwszy polega na fotoelektrycznej konwersji energii promieniowania słońca na energię elektryczna, natomiast system drugi na konwersji energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną. Przedstawiono zależność mocy i powierzchni fotoogniw oraz przybliżoną moc elektrowni wiatrowej przy określonej prędkości wiatru, od dobowego zapotrzebowania na energię elektryczną, a także zależność pojemności akumulatorów energii elektrycznej do gromadzenia produkowanej energii przez system fotowoltaiczny lub turbinę wiatrową.
Słowa kluczowe: budynki jednorodzinne, odnawialne źródła energii, zasilanie budynków
Stanisław GUMUŁA, Agnieszka WOŹNIAK
Wybrane technologie produkcji energii elektrycznej z rozproszonych surowców odnawialnych
Najłatwiejszą drogą do ograniczenia emisji dwutlenku węgla przy równoczesnym wzroście ilości produkowanej energii elektrycznej wydaje się być rozpowszechnianie technologii opartych na odnawialnych źródłach energii lub łączenie odnawialnych źródeł energii z technologiami konwencjonalnymi. Podano charakterystykę technologii energetycznych opartych na wykorzystaniu promieniowania słonecznego, energii kinetycznej wiatru, spadku wód powierzchniowych, ciepła wód głębinowych, odpadów komunalnych, biomasy (biogaz, etanol, olej napędowy) i uważane za najbardziej perspektywiczne oparte na wykorzystaniu wodoru (ogniwa paliwowe, gaz Browna Rhodesa).
Słowa kluczowe: ograniczenie emisji CO2, odnawialne źródło energii, energetyka wodorowa
Adam HERNAS, Przemysław JAMROZIK, Jerzy PASTERNAK, Stanisław FUDALI
Charakterystyka struktury złączy spawanych ze stopu HR6W
Stop HR6W preferowany jest na elementy konstrukcyjne kotła na parametry pracy supernadkrytyczne. Badaniom materiałowym poddano jednorodne złącza spawane ręcznie i automatycznie ze stopu 23Cr – 45Ni – 7W. Prowadzone badania są pionierskie w skali kraju i pozwalają na zdobycie doświadczenia oraz własnego „know– how” w zakresie technologii spawania i gięcia rur cienkościennych. Wykonano badania nieniszczące struktury oraz podstawowych własności mechanicznych. Uzyskano kwalifikację technologii gięcia rur cienkościennych przeprowadzoną wg normy PN–EN 12952 oraz technologii spawania przeprowadzoną wg normy PN–EN 15614.
Słowa kluczowe: kotły energetyczne, konstrukcje kotłów, rury cienkościenne
Robert JACHYM, Krzysztof KWIECIŃSKI, Mirosław ŁOMOZIK, Michał URZYNICOK, Paola MARIANI, Yusuke MINAMI
Właściwości jednoimiennych i różnoimiennych grubościennych złączy spawanych ze stali TEMPALOY A-3
Zaprezentowano doświadczenia zdobyte podczas spawania połączeń jednorodnych stali austenitycznej TEMPALOY A-3 oraz połączeń mieszanych stali TEMPALOY A-3 ze stalą T91 z wykorzystaniem materiału dodatkowego EPRI87. Przeprowadzono badania niszczące i nieniszczące zgodnie z zakresem przedstawionym w normie PN-EN ISO 15614-1. Wszystkie z przebadanych złączy odznaczają się wysoką jakością, co zostało potwierdzone przez wyniki badań. Są to jedne z nielicznych badań tego gatunku stali na świecie.
Słowa kluczowe: stale kotłowe, kotły o parametrach nadkrytycznych, spawanie stali kotłowych
Krzysztof J. JESIONEK
Uszkodzenie wkładu rurowego kotła BABCOCK
Przedstawiono nietypowy przypadek awarii, kiedy uległ rozszczelnieniu wkład rurowy kotła odzyskowego po krótkim okresie eksploatacji.
Słowa kluczowe: kotły energetyczne, uszkodzenie wkładu rurowego
Zbigniew L. KOWALEWSKI , Lech DIETRICH, Dominik KUKLA, Paweł GRZYWNA, Tadeusz SZYMCZAK
Parametry uszkodzenia w procesie zmęczenia oraz ich miary
Przedstawiono wybrane miary uszkodzenia stosowane do opisu degradacji materiałów konstrukcyjnych poddawanych warunkom wywołującym zmęczenie. Obok miar powszechnie znanych omówiono nowe koncepcje opisu uszkodzenia zmęczeniowego przy pomocy znanych mechanizmów cyklicznej plastyczności i ratchetingu.
Słowa kluczowe: zmęczenie materiałów konstrukcyjnych, uszkodzenia
Adam KRUK, Grzegorz MICHTA, Artur BLUM
Analiza metalograficzna i akustyczna stali konstrukcyjnej z wtrąceniami niemetalicznymi
Celem artykułu jest analiza rozwoju pęknięć powstających na wtrąceniach niemetalicznych i ich propagacji podczas zwiększającego się obciążenia statycznego próbki. W tym celu zastosowano nieniszczącą metodę badań, jaką jest emisja akustyczna (EA). Badania wykonano na fragmentach blachy wyciętej z pasa dolnego (rozciąganego) wieloletnio eksploatowanego dźwigara skrzynkowego mostu suwnicy wykonanego w latach 60. ubiegłego stulecia zawierającego duże ilości rozległych wtrąceń niemetalicznych.
Słowa kluczowe: stal konstrukcyjna, analiza metalograficzna, uszkodzenia suwnicy
Andrzej KUREK, Adam NIESŁONY
Badania zmęczeniowe tytanu SB-265 G1 stosowanego do produkcji platerów wykorzystywanych w przemyśle energetycznym
Przedstawiono wyniki badań zmęczeniowych bimetalu stal-tytan platerowanego metodą wybuchową oraz materiału rodzimego i nakładanego. Badaniu poddano próbki wykonane z bimetalu będącego połączeniem stali S355J2 z tytanem SB 265 G1, który był materiałem nakładanym w procesie platerowania. Z badań wynika, iż trwałość zmęczeniowa próbek wykonanych z materiału rodzimego, pozyskanego z plateru, jest mniejsza od trwałości próbek bimetalu tytan-stal, natomiast trwałość tytanu SB 265 G1 nie ulega znaczącej zmianie pod wpływem platerowania.
Słowa kluczowe: badania zmęczeniowe, tytan, bimetal stal-tytan
Marta KUREK, Tadeusz ŁAGODA, Franck MOREL
Szacowanie trwałości zmęczeniowej stali stopowej 35NCD16 w warunkach obciążeń losowych
Artykuł dotyczy przewidywania trwałości zmęczeniowej materiału 35NCD16 (36NiCr- Mo16) w warunkach obciążeń losowych. Stal wysokostopowa 35NCD16 charakteryzuje się brakiem wzajemnej równoległości charakterystyk zmęczeniowych dla zginania i skręcania. Dla takich materiałów do szacowania trwałości zmęczeniowej nie można wykorzystać standardowych modeli, ponieważ nie uwzględniają one zmienności stosunku naprężeń normalnych do stycznych. Porównano wyniki eksperymentalne z obliczeniowymi z użyciem zaproponowanego modelu, uzyskując zadowalające rezultaty.
Słowa kluczowe: stal stopowa 35NCD16, trwałość zmęczeniowa, obciążenia losowe
Tadeusz ŁAGODA
Trwałość zmęczeniowa złączy spawanych z uwzględnieniem karbów geometrycznych i strukturalnych
Przedstawiono typowe podejścia do wyznaczania trwałości zmęczeniowej złączy spawanych. Szczególna uwagę poświęcono podejściu nominalnemu, co daje na ogół najgorsze wyniki, ale za to jest to metoda najszybsza i sprawdzona. Wykazano, że metoda ta nie uwzględnia rodzaju stali ,a jest to niewłaściwe, gdyż stale wysokowytrzymałe po spawaniu wprowadzają istotny karb strukturalny, czyli zmianę struktury oraz naprężenia własne. Zaproponowano metodę uwzględnienia jednocześnie karbu strukturalnego i geometrycznego przy wyznaczaniu trwałości zmęczeniowej stalowych złączy spawanych.
Słowa kluczowe: trwałość zmęczeniowa, złącza spawane
Mirosław ŁOMOZIK, Krzysztof KWIECIŃSKI, Robert JACHYM, Michał URZYNICOK, Paola MARIANI
Właściwości mechaniczne złączy doczołowych rur ze stali PB2 spawanych konwencjonalnie oraz z użyciem ściegów odpuszczających
Przedstawiono różne warianty spawania złączy doczołowych obwodowych grubościennych rur ze stali X13CrMoCoVNbNB-9-2-1 (PB2) wykonanych przy użyciu materiałów dodatkowych dwóch różnych producentów. Złącza były wykonywane w wariantach z obróbką cieplną po spawaniu i bez obróbki, ale z użyciem techniki ściegów odpuszczających. Zaprezentowano i porównano wyniki badań właściwości mechanicznych złączy spawanych, takich jak: statyczna próba rozciągania, próba udarności, próba zginania bocznego oraz pomiary twardości. Stwierdzono, że złącza spawane przy zastosowaniu techniki ściegów odpuszczających, które nie były obrabiane cieplnie po spawaniu, generalnie charakteryzują się niskimi wartościami pracy łamania w obszarze spoiny. Przyczyną niskich własności plastycznych jest obecność ferrytu delta w mikrostrukturze spoin oraz wysoka twardość martenzytu.
Słowa kluczowe: złącza doczołowe rur ze stali PB2, własności mechaniczne
Michał PADUCHOWICZ, Artur GÓRSKI, Artur ILUK, Jerzy CZMOCHOWSKI
Wybrane problemy analizy przemieszczeń i naprężeń kanałów powietrza instalacji ROFA
Poprawne zwymiarowanie i zaprojektowanie kanałów powietrza oraz ich podparć i zawieszeń jest niezmiernie istotne dla konstrukcji instalacji ROFA. W artykule zamieszczono wybrane aspekty analizy wytrzymałościowej konstrukcji kanału ssącego i tłocznego uwzględniającej wpływ temperatury, ciśnienia i oddziaływania wiatru. Zbadano przemieszczenia kanałów pod kątem weryfikacji doboru kompensatorów w celu sprawdzenia poprawności zastosowanych sposobów podparcia i zawieszenia.
Słowa kluczowe: instalacja odazotowania spalin, kanały powietrza, konstrukcja kanałów ssącego i tłocznego
Marek PLAZA, Jerzy OKRAJNI, Mirosław PIETRZYK
Model dynamiczny i analiza modalna na przykładzie wybranego układu rurowego w bloku energetycznym
Przedstawiono analizę zachowania się wodooddzielacza bloku energetycznego wraz z układem zawieszeń. Pęknięcia cięgien tych zawieszeń powstawały w wyniku drgań wywołanych turbulentnym przepływem mieszanki wodno-parowej kotła. Analiza modalna i numeryczna symulacja drgań modelu uk pozwoliła na opracowanie dodatkowego układu tłumiącego, zabezpieczającego elementy zawieszeń wodooddzielacza przed zmęczeniowym pękaniem.
Słowa kluczowe: blok energetyczny, układ rurowy, wodooddzielacz bloku
Andrzej RUSIN, Adam WOJACZEK, Michał BIENIEK
Wybrane zagadnienia oceny trwałości i wspomagania decyzji remontowych elementów bloków energetycznych o długim czasie eksploatacji
W artykule omówiono wybrane aspekty oceny stanu technicznego maszyn i urządzeń energetycznych oraz planowania remontów maszyn i urządzeń energetycznych. Rozpatrywano czynniki wpływające na jakość teoretycznej oceny stopnia zużycia elementów wywołanych procesami pełzania i zmęczenia, a także propagacji pęknięć. W analizach tych wskazane jest stosowanie metod probabilistycznych. W zakresie działań wspomagających gospodarkę diagnostyczno remontową zwrócono uwagę na możliwość wykorzystania analizy ryzyka i badań diagnostycznych w planowaniu racjonalnych okresów międzyremontowych.
Słowa kluczowe: bloki energetyczne, długi czas eksploatacji, remonty bloków
Tomasz SAMBORSKI, Andrzej ZBROWSKI, Michał ROKOSZ
Symulacja numeryczna stanu cieplnego komory do testów temperaturowych siłowników
W Instytucie Technologii Eksploatacji – Państwowym Instytucie Badawczym w Radomiu został opracowany system do badań napędów elektromechanicznych. Napędy stosowane są między innymi w systemach ochrony ppoż oraz inżynierii procesowej wymagającej sterowania przepływem czynnika z wykorzystaniem zaworów napędzanych aktuatorami o ruchu liniowym lub obrotowym. Istotnym elementem systemu badawczego jest komora klimatyczna umożliwiającą określenie wpływu zmiennych warunków temperaturowych na parametry pracy siłowników elektrycznych. W celu weryfikacji, przyjętych w procesie projektowania, założeń przeprowadzono symulację numeryczną stanu cieplnego komory w zakresie temperatur od – 35 do + 120°C.
Słowa kluczowe: napędy elektromechaniczne, systemy badania napędów, komora klimatyczna
Tomasz STECHNIJ, Stanisław ZABORSKI, Dariusz POROŚ
Sposoby oceny płytek krzemowych w ogniwach fotowoltaicznych, w kontekście stosowanych obróbek
Podano wybrane przykłady, zdiagnozowanych parametrami elektrycznymi, stanów krawędzi krzemu fotowoltaicznego po procesie cięcia. Przeprowadzano szereg prób konwencjonalnego podziału ogniwa krzemowego tarczami tnącymi, dokonano analizy SGP (struktur geometrycznych powierzchni), będących pochodnymi zastosowanych parametrów metod cięcia wafli krzemowych. Konkluzje prowadzą do zachodzących znaczących związków między stanem powierzchni po wykonanym cięcia krzemu a parametrami użytkowymi ogniw słonecznych. Aby fotowoltaika stała się tanią i powszechną postacią konwersji energii, koniecznością jest udoskonalanie rozwiązań w zakresie procesu produkcyjnego typowych ogniw krzemowych, zwłaszcza poprzez efektywniejsze techniki oddzielania materiału oraz budowę kryteriów oceny stanu ich powierzchni po cięciu.
Słowa kluczowe: fotowoltaika, płytki krzemowe w ogniwach fotowoltaicznych, obróbka płytek
Zdzisław ŚLODERBACH
Zamknięty układ sprzężeń termo-sprężysto-plastyczności. Część I. Zamknięty układ równań i diagram efektów sprzężeń
W części pierwszej artykułu wyprowadzono równania pola sprzężonej uogólnionej termoplastyczności na podstawie ujęcia klasycznej termodynamiki procesów nieodwracalnych. Używając przekształceń wprowadzono dwa nowe potencjały termodynamiczne oznaczone odpowiednio przez P i S zależne od wewnętrznych sił termodynamicznych Π. Do analizy zagadnienia przyjęto dla wszystkich potencjałów ogólną postać, a nie w postaci addytywnej. Uzyskano w ten sposób zamknięty układ sprzężeń termo-sprężysto-plastyczności z efektem sprzężenia spreżysto-plastycznego występującego w materiałach porowatych typu skały, grunty, beton i w niektórych materiałach metalicznych.
Słowa kluczowe: termoplastyczność, termodynamika procesów nieodwracalnych
Zdzisław ŚLODERBACH
Zamknięty układ sprzężeń termo-sprężysto-plastyczności. Część II. Równania konstytutywne i prędkościowe
W drugiej części pracy wyprowadzono równania prędkościowe plastycznego płynięcia i równania ewolucji dla parametrów wewnętrznych nie tylko na podstawie istnienia potencjału, ale ogólnie. Równania plastycznego płynięcia mają charakter niestowarzyszonych praw plastycznego płynięcia nawet w przypadku przyjęcia postulatu Gyarmatiego. W ogólnym przypadku tensor prędkości odkształceń plastycznych jest prostopadły do uogólnionej funkcji plastycznego płynięcia zależnej od wewnętrznych sił termodynamicznych Π, ale nie jest prostopadły do powierzchni plastyczności. W ogólnym przypadku i w przypadku przyjęcia postulatu Gyarmatiego suma tensora prędkości odkształceń plastycznych i prędkości tensora sprzężonych odkształceń sprężystych jest prostopadła do powierzchni plastyczności zdefiniowanej w przestrzeni naprężeń.
Słowa kluczowe: równania prędkościowe plastycznego płynięcia, tensor prędkości odkształceń plastycznych i sprężystych