Consideraţii generale
Dezvoltarea tehnicilor de măsurare, achiziţie de date şi determinarea – în timp real – a performanţelor maşinilor şi instalaţiilor pune la îndemâna specialiştilor o nouă metodologie ce poate fi utilizată pentru definirea parametrilor de exploatare după criterii economice. În acest context apare o problemă interesantă. De cele mai multe ori, normele de exploatare şi metodologia de determinare a performanţelor agregatului rămân în urmă faţă de posibilităţile oferite de sistemele moderne de măsurare a parametrilor termodinamici. În această lucrare sunt prezentate câteva aspecte legate de procesul de destindere a aburului în turbină, aspecte comentate din punct de vedere al noilor posibilităţi de monitorizare în timp real a procesului.
Prezentarea distribuţiei performanţelor energetice ale turbinei DSL 50 pe trepte
Dotarea turbinelor de abur cu un echipament complex de masură permite determinarea simultană a mai multor parametri ce conduc la obţinerea unei imagini energetice complexe a instalaţiei. Exemplificarea se face pentru o turbină DSL 50, prezentând numai câţiva parametri esenţiali.
În figura 1 este prezentat procesul de destindere a aburului în turbină, trasat în timp real (această diagramă reprezintă situaţia momentană din instalaţie). Curba care se utilizează în metodologia actuală la determinarea performanţelor este 1-2, iar curba obţinută pe baza masurătorilor este 1-M-J-2 (unde M reprezintă parametrii aburului la intrarea în treapta de medie presiune, iar J reprezintă parametrii aburului la intrarea în trepta de joasă presiune). Destinderea teoretică – izotropă – este reprezentată de curba 1-2R.
Făcând o analiză pe cele trei mari părţi ale turbinei – partea de înaltă presiune, partea de medie presiune şi partea de joasă presiune – se obţin câteva informaţii interesante. În figura 2 este prezentată puterea obţinută pe fiecare treaptă în momentul când turbina funcţionează la parametri nominali.
Distribuţia puterilor pe trepte este afectată de variaţia debitului de abur în lungul turbinei. O parte este cedată prin priza industrială, iar alta prin priza de termoficare. Figura 3 reprezintă randamentul pe treptele turbinei. Cu toate că aceaastă mărime nu este influenţată de debit, cea mai mare valoare se obţine în treapta de înaltă presiune, iar treapta de joasă presiune are un randament slab.
În acord cu aceste rezultate este situaţia producţiei de entropie pe fiecare treaptă. Dacă pe treptele de înaltă presiune şi medie presiune cifrele sunt comparabile (0,2476 [kJ/kg.K] şi respectiv 0,2818 [kJ/kg.K]), în trepta de joasă presiune (1,319 [kJ/kg.K]) valoarea este ridicată (figura 4). După cum se cunoaşte şi din teorie, ireversibilitatea procesului de destindere în turbină este mai mare în partea de joasă presiune.
Comparând producţia de entropie a procesului 1-2 (3.47 [kJ/kg.K]) cu suma entropiei produse de-a lungul celor trei trepte şi considerând procesul 1-M-J-2 (1,8492 [kJ/kg.K]), se observă o diferenţă substanţială.
Analizând valorile randamentelor pe treaptă cu puterile produse, se observă că cea mai mare parte din putere se produce cu randamente ridicate. Se consideră randamentul turbinei ca fiind o medie ponderată a randamentelor pe treaptă funcţie de puterile produse conform formulei (respectând notaţiile din figura 1):
unde:
- Pip=Pi/Pn – puterea relativă pe treapta de înaltă presiune;
- Pmp= Pm/Pn – puterea relativă pe treapta de medie presiune;
- Pjp=Pj/Pn – puterea relativă pe treapta de joasă presiune;
- Pn – puterea nominală.
Randamentul calculat cu parametrii punctelor transformării 1-M-J-2 conduce la valoarea 0,685. Comparând această valoare cu 0,6005 obţinută pe cale clasică pentru curba 1-2, se constată o mare diferenţă.
Se consideră că această diferenţă provine datorită celor două moduri de apreciere a procesului de destindere. Procesul 1-2 ia în considerare numai informaţiile din două puncte: intrarea aburului în turbină şi ieşirea aburului din turbină. Dacă se consideră curba 1-M-J-2 formată din valorile parametrilor în 4 puncte măsurate de-a lungul turbinei, procesul se apropie mai mult de fenomenul real şi valorile calculate se apropie şi ele mai mult de realitate.
Concluzii
Introducerea metodelor moderne de monitorizare în timp real a proceseor din instalaţiile termoenergetice oferă o gamă mult mai mare de informaţii, faţă de care se poate aprecia că metodologia de evaluare a performanţelor energetice trebuie actualizată.
Bibliografie:
Popa, G.; Leca, A.: Tabele, nomograme şi formule termotehnice, vol. I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987.
Dobrinescu, D.: Procese de transfer termic şi utilaje specifice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983.
Ştefănescu, D.: Bazele termotehnicii, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1970.
Van Wylen, G.; Sonntag, R.; Borgnakke, C.: Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons Inc., New York, 1994.
Feidt, M.: Thermodynamique et Optimisation Energétique de Systèmes et Procedés, Technique et Documentation (Lavoisier), Paris, 1987.
