1. Consideraţii generale
Producerea energiei electrice în centralele termice este un proces complex care depinde de o mulţime de parametri. Nivelul de dotare tehnică a centralelor termoelectrice din ţară este modest, lucru ce se repercutează negativ în procesul de exploatare. Din punct de vedere practic, determinarea la un moment dat a performanţelor instalaţiei, a randamentelor, a consumurilor specifice etc. se face prin calcul, pe baza datelor culese din instalaţie la acel moment de timp. Pentru a efectua o exploatare economică ar trebui ca în fiecare moment să se cunoască performanţele realizate de instalaţie. În acest mod, deciziile luate ar permite menţinerea instalaţiei în parametrii optimi de funcţionare.
2. Monitorizarea proceselor termoenergetice
Informaţiile referitoare la procesul tehnologic existent în centralele termoelectrice din ţară sunt afişate în camera de comandă. Pentru ca aceste informaţii să poată fi folosite în timp real la conducerea procesului se impune realizarea unui sistem de achiziţie de date. RTMS [3] este un sistem complex care – pe baza datelor culese automat – determină ciclul termodinamic real, efectuează bilanţuri masice, energetice şi entropice ale instalaţiilor, calculează randamente şi consumuri specifice.
Avantajele utilizării RTMS pentru procesele termoenergetice constau în faptul că oferă o imagine momentană reală a situaţiei din instalaţie, permiţând corecţii rapide. Sistemul conduce la optimizarea exploatării prin minimizarea consumurilor de combustibil pentru aceeaşi putere furnizată. Datorită concepţiei de sistem deschis, prin ataşarea unui modul suplimentar pot fi monitorizate emisiile poluante. În figura 1 este prezentat schematic un astfel de sistem realizat de către ROMCONVERT.
Sistemul prezentat realizează – în afara calculelor specifice de proces – o estimare de scurtă durată a comportării principalilor parametri sau indicatori de funcţionare. Pe baza acestei estimări pot fi luate decizii importante pentru conducerea procesului.
Aplicaţia software realizează un fişier cu valorile momentane achiziţionate şi calculate ale parametrilor din procesul tehnologic, ceea ce permite realizarea diagnosticării post avarie pentru situaţiile anormale de funcţionare. Un alt avantaj al exploatării instalaţiilor cu un astfel de sistem îl reprezintă eliminarea subiectivismului în interpretarea datelor, parametrii de funcţionare fiind culeşi din instalaţie la intervale de timp prestabilite, fără a fi necesară intervenţia operatorului.
3. Posibilităţi de optimizare momentană a parametrilor
Performanţele instalaţiei energetice depind – în fiecare moment – de valorile parametrilor agentului termodinamic care circulă prin aceasta. Problema care se pune este dacă aceste valori momentane sunt optime, în caz contrar căutându-se stabilirea altor valori astfel încât performanţele obţinute să fie mai bune.
Restricţiile impuse acestei probleme constau în faptul că, practic, în instalaţie nu există posibilitatea modificării tuturor parametrilor după dorinţă. Din această cauză, în analiza care urmează s-a făcut referire la un singur parametru funcţional posibil de a fi modificat. Acesta este debitul total de apă de alimentare a cazanului. Modificarea acestui debit atrage după sine modificarea în lanţ a multor altor parametri: randament, consum specific, putere etc.
Drept criteriu de optimizare s-a ales generarea optimă de entropie. Cu ajutorul unui program de simulare a funcţionării – RTMS modificat, la care a fost adăugat un modul APAB_FT – s-a analizat comportarea instalaţiei tehnologice la modificarea debitului total de apă de alimentare.
Rezultatele obţinute în urma simulărilor sunt prezentate în figurile 2, 3, 4 şi 5.
Analizând aceste rezultate se constată că, pentru un anumit debit, producţia de entropie raportată la întreaga instalaţie tehnologică are o valoare minimă. Pentru această valoare, randamentul termodinamic prezintă un maxim. Cu alte cuvinte, se poate concluziona că pentru acest punct generarea de entropie este optimă în instalaţie. De aici se desprinde o concluzie foarte importantă în practică. Acest punct reprezintă de fapt punctul de economicitate maximă, deoarece randamentului maxim îi corespunde un minim al consumului de combustibil.
Se constată că puterea furnizată de instalaţia tehnologică analizată creşte concomitent cu debitul masic de agent termodinamic care o parcurge, dar performanţele acesteia sunt maxime numai pentru o anumită valoare a puterii oferite, diferită de puterea maximă care poate fi realizată.
4. Concluzii
Rezultatele prezentate sunt obţinute cu ajutorul unor programe de simulare numerică a procesului tehnologic. Ele au ca bază de plecare datele culese de la o instalaţie reală, un grup de 125 MW. Fiind vorba de o simulare numerică trebuie avute în vedere în special tendinţele de variaţie ale mărimilor considerate şi mai puţin valorile absolute prezentate.
În instalaţiile reale, parametrii care pot fi modificaţi permanent sunt în număr foarte mic. Aceste modificări pot fi făcute numai în anumite limite de siguranţă, pentru a se putea realiza reglaje optime. Cu toate acestea, modificarea unui parametru îi influenţează indirect şi pe ceilalţi, fapt care se reflectă în performanţele instalaţiei tehnologice. Pe această bază se pot dezvolta programe de simulare numerică – aşa cum este cel prezentat aici – care să ia în considerare variaţiile posibile ale parametrilor instalaţiei pentru realizarea reglajelor optime momentane.
Se poate considera că un criteriu eficient pentru definirea regimurilor economice de funcţionare este criteriul generării optime de entropie. Acesta constă în determinarea minimului producţiei de entropie din instalaţie.
Bibliografie:
Neacşu, S.; Chiper, L.; Florea, T.: Monitorizarea în timp real a grupurilor termoenergetice cazan-turbină, Conferinţa Naţională de Termotehnică Piteşti, vol. I, pag. 271-277, Editura Universităţii Piteşti, mai 1998.
Neacşu, S.; Chiper, L.; Florea, T.: Program expert pentru analiza proceselor termodinamice din centralele termoelectrice, Conferinţa Naţională de Energetică Industrială Bacău, vol. II, pag. 54-57, Editura Plumb, Bacău, octombrie 1998.
Radcenco, V.: Termodinamica generalizată, Editura Tehnică, Bucureşti, 1994.
Van Wylen, G.; Sonntag, R.; Borgnakke, C.: Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons Inc., New York, 1994.
