Parametryczne bliźniaki cyfrowe źródłem informacji i wiedzy dla bezpiecznej eksploatacji urządzeń i instalacji energetycznych

• Autorzy: Hatłas Marcin , Murzynowski Wojciech , Trzeszczyński Jerzy

Warianty tytułu

EN

The application of parametric digital twins to ensure the safety of critical components, equipment and installations of power units

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Elementy krytyczne, takie jak walczaki, komory, zawory i kadłuby turbin, jak rownież instalacje rurociągowe i duża część pozostałych urządzeń bloku energetycznego, pracują w wysokich temperaturach oraz jednocześnie poddawane są zmiennym obciążeniom termicznym i mechanicznym, które wpływają na ich trwałość na skutek zmęczenia termomechanicznego, jak również pełzania. W celu zapewnienia bezpieczeństwa pracy elementów krytycznych należy prowadzić badania oceniające wyczerpanie ich trwałości na podstawie bieżącej analizy parametrów i warunków eksploatacji. Wykorzystując symulację komputerową (MES) możliwe jest wyznaczenie stanów naprężenia i przemieszczenia urządzeń energetycznych we wszystkich fazach ich eksploatacji, co pozwala na określenie miejsc najbardziej wytężonych oraz na oszacowanie ubytku trwałości elementów. Aby zapewnić prowadzenie obliczeń w czasie rzeczywistym należy sprowadzić model numeryczny do modelu zredukowanego, który odzwierciedla zachowanie modelu MES znacznie zmniejszając koszt obliczeniowy konieczny do prowadzenia symulacji. Parametryczne modele zredukowane umożliwiają symulację działania elementów energetycznych, zwłaszcza krytycznych (grubościennych) oraz całych instalacji energetycznych w czasie rzeczywistym i z wysoką dokładnością. Pozwala to na bieżącą ocenę ich stanu technicznego zwłaszcza prognozowanie wyczerpania trwałości elementów i instalacji, co przekłada się na możliwość wdrożenia planów badań i remontów opartych na analizie warunków pracy wykonywanych w zdalnym trybie. W artykule zostanie przedstawiony przykład zastosowania podejścia do oceny bezpieczeństwa pracy elementów krytycznych z wykorzystaniem parametrycznych modeli zredukowanych i Wirtualnego Środowiska Diagnostycznego firmy Pro Novum.

EN

The critical components as boilers, vessels, valves and turbine casings and also pipelines and other equipment of a power unit are operating at high temperature and are subjected to variable thermal and mechanical loads which cause variable stress state in components which influences their damage due to thermomechanical fatigue and creep. To ensure the safety of the critical equipment operation, the lifetime assessment has to be conducting based on the analysis of operation condition and parameters. By the application of numerical simulation (FEM), it is possible to determine the stress state and displacements of the critical components in every phase of their operation which allows to find the most stressed locations and to estimate changes in the components durability. To enable the real-time simulation the numerical model could be transformed to the reduced order models, which reflect the behavior of the FEM model, significantly reducing the computational cost. Parametric reduced order models (PROM) of the power components enable the analysis of stress state in real time and for simulated operation conditions. The application of PROM also allows forecasting the components durability, which translates into the possibility of implementing test and repair plans based on the analysis of the work and actual load of the components. In this article an example of the approach to assessing the durability of critical components with the application of PMOR and Pro Novum Virtual Diagnostic Environment will be presented.

Słowa kluczowe

PL

elektroenergetyka; instalacje elektryczne; sympozjum; parametryczne modele zredukowane

EN

power engineering; electrical installation; parametric reduced models; symposium

• Wydawca: Oddział Zagłębia Węglowego Stowarzyszenia Elektryków Polskich w Katowicach
• Czasopismo: Śląskie Wiadomości Elektryczne
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 6 (144)
• Strony: 17--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hatłas Marcin

• Przedsiębiorstwo Usług Naukowo –Technicznych „Pro Novum” Sp. z o.o.

autor

Murzynowski Wojciech

• Przedsiębiorstwo Usług Naukowo –Technicznych „Pro Novum” Sp. z o.o.

autor

Trzeszczyński Jerzy

• Przedsiębiorstwo Usług Naukowo –Technicznych „Pro Novum” Sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] Trzeszczyński J.: Diagnostyka dziś i jutro. „Energetyka” 2021, nr 2(800).
• [2] Trzeszczyński J.: Dokąd zmierza diagnostyka? Biuletyn Pro Novum 2/2021. „Energetyka” 2021, nr 12.
• [3] Trzeszczyński J., Murzynowski W., Białek S.: Monitorowanie stanu technicznego urządzeń cieplno-mechanicznych blokow energetycznych przy wykorzystaniu platformy informatycznej LM System PRO+R. „Dozor Techniczny” 2011, nr 5.
• [4] Trzeszczyński J., Trzeszczyńska E.: Diagnostic as a source of knowledge and strategy for units of coal flexible fired power plants. VGB PowerTech 9/2020.
• [5] Trzeszczyński J., Stanek R., Rajca S., Staszałek K., Sobczyszyn A.: Diagnostics of Long Time Operated Power Units Planned for Flexible Operation. VGB Workshop „Materials and Quality Assurance”. 18-19 May 2017 in Maria Enzersdorf/Austria.
• [6] Trzeszczyński J., Hatłas M., Murzynowski W.: Digitalizacja środowiska diagnostycznego jako proces wspierający bezpieczeństwo i dyspozycyjność blokow energetycznych oraz możliwość poprawy ich elastyczności w niskonakładowy sposob. „Nowa Energia” 2022, nr 2(83).
• [7] Trzeszczyński J., Hatłas M., Murzynowski W.: Wykorzystanie parametrycznych bliźniakow cyfrowych do analizy trwałości kadłubow turbiny podczas uruchomień. Biuletyn Pro Novum 1/2022. „Energetyka” 2022, nr 3.
• [8] Trzeszczyński J.: Wirtualne Środowisko Diagnostyczne. Biuletyn Pro Novum 1/2021. „Energetyka” 2021, nr 6.
• [9] Kusibab M., Hatłas M., Murzynowski W.: Architektura cyfrowego środowiska diagnostycznego wspierającego wdrożenie Metody Pro Novum na blokach klasy 200 MW. Biuletyn Pro Novum 2/2022. „Energetyka” 2021, nr 6.
• [10] Trzeszczyński J.: Poprawa elastyczności blokow klasy 200 MW poprzez wykorzystanie możliwości i rezerw po stronie sterowania oraz zapasow trwałości. Biuletyn Pro Novum 2/2022. „Energetyka” 2022, nr 6.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).