Adaptive reliability structures of heat exchange surface in turbine condenser

• Autorzy: Łukaszewski K.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2018.1.20

Warianty tytułu

PL

Adaptacyjne struktury niezawodnościowe powierzchni wymiany ciepła skraplacza turbiny parowej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In this paper adaptive reliability structures of heat exchange surface in turbine condenser was proved from the angle of effective heat exchange in variable conditions of its exploitation. Then, determinant factors for design and exploitation in assessment of reliability of pipe subsystem in turbine condenser were suggested. The influence of change of scheme of the pipes, constituting the surface of heat exchange, which stems from the matter of regulating the surface in an attempt to both condense the given amount of steam and maintain the given pressure in the condenser in variable conditions of its exploitation on the reliability of the pipe subsystem was determined. The surface of heat exchange is regulated by enabling and disabling the flow of cooling water through given amount of pipes, in a given way, that is by enabling or disabling possible combination of given pipes in given exploitation conditions. An algorithm to assess the reliability of the pipe subsystem in the condenser in given exploitation conditions, means of regulating the surface and up-to-date technical condition was put forward. The reliability of pipe subsystem has a significant influence either on reliability of the condenser while exploited or in the further course, indirectly on sustaining the requested reliability in the power system therein. Effective operation of the condenser in technical power system is performed by sustaining the given pressure of steam condensation, which is vital in maintaining the required energy efficiency of technical power system in variable exploitation conditions. The exemplification of the aspects put forward in the paper pertains to steam turbine condensers.

PL

W artykule wykazano adaptację struktur niezawodnościowych powierzchni wymiany ciepła skraplacza turbiny parowej z punktu widzenia efektywnej wymiany ciepła w zmiennych warunkach jego eksploatacji. Następnie, wskazano istotne uwarunkowania projektowo-eksploatacyjne oszacowania niezawodności podsystemu rur skraplacza turbiny parowej. Wykazano wpływ zmian układów rur stanowiących powierzchnię wymiany ciepła, które wynikają ze sposobu regulacji tej powierzchni w celu skroplenia zadanej ilości pary wodnej i utrzymywania zadanej wartości ciśnienia w skraplaczu w zmiennych warunkach jego eksploatacji, na niezawodność podsystemu rur. Powierzchnię wymiany ciepła reguluje się poprzez włączanie i wyłączanie przepływu wody chłodzącej przez zadaną liczbę rur, w określony sposób tzn. poprzez włączanie albo wyłączanie możliwych kombinacji określonych układów rur w zadanych warunkach eksploatacyjnych. Przedstawiono algorytm oszacowania niezawodności podsystemu rur skraplacza względem określonych warunków eksploatacyjnych, sposobu regulacji tej powierzchni i aktualnego stanu technicznego. Niezawodność podsystemu rur ma istotny wpływ na niezawodność skraplacza turbiny parowej w czasie jego eksploatacji, a dalej pośrednio na utrzymywanie wymaganej niezawodności systemu energetycznego, w którym występuje. Efektywne funkcjonowanie skraplacza w technicznym systemie energetycznym jest realizowane poprzez utrzymywanie zadanego stałego ciśnienia skraplania pary wodnej, co jest istotne z punktu widzenia utrzymywania wymaganej sprawności energetycznej technicznego systemu energetycznego w różnych warunkach eksploatacyjnych. Egzemplifikacja zawartych w pracy zagadnień odnosi się do rurowych skraplaczy turbin parowych.

Słowa kluczowe

EN

adaptive reliability structure; reliability; turbine condenser; designing of heat exchangers; exploitation of heat exchangers

PL

adaptacyjna struktura niezawodnościowa; niezawodność; skraplacz turbiny parowej; projektowanie wymienników ciepła; eksploatacja wymienników ciepła

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 20, no. 1
• Strony: 153--159
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Łukaszewski K.

• Faculty of Marine Engineering Gdynia Maritime University ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Aronson K.E. Estimation of the residual life of steam turbine condensers based on statistical models. Thermal Engineering, 2015, 62, 11: 785-789, https://doi.org/10.1134/S0040601515110051.
• 2. Attia S. I., The influence of condenser cooling water temperature on thermal efficiency of a nuclear power plant. Annals of Nuclear Energy, 2015, 80: 371-378, https://doi.org/10.1016/j.anucene.2015.02.023.
• 3. Christian J.L, Hermes Ch. J. L. Thermodynamic design of condensers and evaporators: Formulation and applications. International Journal of Refrigeration, 2013, 36: 633-640, https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.10.032.
• 4. Edwards E. J. Design and rating shell and tube heat exchangers. Retrieved 10th January 2012, from, http://www.chemstations.net/documents/shell.pdf.
• 5. Fraas P. A, Ozisik N. M. Heat Exchange Design. John Wiley & Sons, Inc, 1965.
• 6. Gertsbakh I. Reliability Theory. With Applications to Preventive Maintenance. Springer, 2000.
• 7. Hesselgreaves, John E., Richard Law, and David Reay. Compact heat exchangers: selection, design and operation. Butterworth-Heinemann, 2016.
• 8. Ibrahim M. A. and Badawy R., A parametric study of the impact of the cooling water site specific conditions on the efficiency of a pressurized water reactor nuclear power plant. International Journal of Nuclear Energy, 2014, 2014:1-6.
• 9. Kakac S, Liu H. Heat exchangers selection, rating and thermal design. CRC Press LLC, Florida 1998.
• 10. Łukaszewski K. Efektywność funkcjonowania skraplacza turbiny parowej – zagadnienia projektowo-eksploatacyjne. Energetyka 2016; 4: 240-246.
• 11. Łukaszewski K., Eksploatacyjne badania niezawodności wymienników ciepła wspomagane komputerowo. Materiały XII Szkoły Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2008, Jurata 2008: 225-230.
• 12. Łukaszewski K. Metoda projektowania wymienników ciepła technicznych systemów energetycznych ze względu na wymaganą niezawodność tych systemów – część 1. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni 2014; 83: 149-173.
• 13. Łukaszewski K., Metoda projektowania wymienników ciepła technicznych systemów energetycznych ze względu na wymaganą niezawodność tych systemów – część 2. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni 2014; 83: 174-193.
• 14. Rausand M. System Reliability Theory. Models, Statistical Methods, and Applications. John Wiley & Sons, 2004.
• 15. Salij A, Stępień J. C. Praca skraplaczy turbinowych w układach cieplnych bloków energetycznych. Lublin: KAPRINT, 2013.
• 16. Shah, Ramesh K., and Dusan P. Sekulic. Fundamentals of heat exchanger design. John Wiley & Sons, 2003, https://doi.org/10.1002/9780470172605.
• 17. Smith E. M. Thermal design of heat exchangers. John Wiley & Sons, Inc, 1997.
• 18. Zhu K, Chen X, Dai B, Wang Y, Li X, Li L. Eksperimental study on the thermal performance improvement of a new designed condenser with liquid separator. Energy Procedia, 2016, 104: 269-274, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.12.046.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).