Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nonlinear Optimal Control for a Gas Compressor Actuated by a Five-Phase Induction Motor

Rigatos Gerasimos.G., Abbaszadeh M., Sari B., Siano P.

Power Electronics and Drives

|

2023

|

Vol. 8 (43)

196-218

EN

The article proposes a nonlinear optimal control method for the dynamic model of a gas centrifugal compressor being actuated by a five-phase induction motor (5-phase IM). To achieve high torque and high power in the functioning of gas compressors, 5-phase IM appear to be advantageous in comparison to three-phase synchronous or asynchronous electric machines. The dynamic model of the integrated compression system, which comprises the gas compressor and the 5-phase IM, is first written in a nonlinear and multivariable state-space form. It is proven that the electrically driven gas-compression system is differentially flat. Next, this system is approximately linearised around a temporary operating point that is recomputed at each sampling interval. The linearisation is based on first-order Taylor series expansion and uses the computation of the Jacobian matrices of the state-space model of the integrated system. For the linearised state-space description of the compressor and 5-phase IM, a stabilising optimal (H-infinity) feedback controller is designed. This controller achieves a solution to the nonlinear optimal control problem of the compressor and 5-phase IM system under model uncertainty and external perturbations. The feedback gains of the controller are computed by solving an algebraic Riccati equation at each iteration of the control method. Lyapunov analysis is used to demonstrate global stability for the control loop. Additionally, the H-infinity Kalman filter is used as a robust state estimator, which allows for implementing sensorless control for the gas compression system.

2

Termodynamiczny i ekonomiczny dobór układu gazowo-powietrznego do pracy w tłoczniach gazu

Chmielniak T., Czaja D., Lepszy S.

Instal

|

2014

|

nr 2

50--58

PL

Artykuł przedstawia termodynamiczny i ekonomiczny dobór układu gazowo-powietrznego do pracy w tłoczniach gazu. Analiza została przeprowadzona na podstawie danych eksploatacyjnych polskich tłoczni gazu ziemnego umiejscowionych na trasie tranzytowego gazociągu Jamał. Trasa gazociągu obejmuje pięć tłoczni gazu (Ciechanów, Szamotuły, Zambrów, Włocławek i Kondratki), w których łącznie zainstalowano ponad 600MW mocy. W artykule przedstawiono sposób nadbudowy istniejącej jednostki turbiny gazowej układem powietrznym w różnych konfiguracjach. Zaproponowano i omówiono kilka przykładowych rozwiązań technologicznych pod kątem modernizacji istniejącej w tłoczni turbiny GT10. Jedną z zalet układów powietrznych jest możliwość pracy bez zapotrzebowania na bieżącą wodę chłodzącą. W wyniku nadbudowy uzyskuje się wyższą sprawność energetyczną instalacji, a także większą moc mechaniczną, która może być wykorzystana do napędu kompresorów gazu, bądź też w zależności od stosowanego rozwiązania technologicznego, służyć do napędu generatora energii elektrycznej. Analizę ekonomiczną przeprowadzono w zależności od wariantu wykorzystania dodatkowej mocy mechanicznej. Rozpatrywane układy zostały porównane zarówno pod względem termodynamicznym, jak i ekonomicznym z autonomiczną jednostką turbiny gazowej.

EN

The article presents the thermodynamic and economic selection of the gas turbine air bottoming cycle in gas compressor stations. The analysis was conducted based on data from Polish natural gas compressor stations located along the Yamal gas pipeline. The Yamal pipeline consists of five compressor stations (Ciechanów Szamotuły, Zambrów, Wloclawek and Kondratki). Gas compressors are powered by more than 600MW gas turbines. The article describes an update of simple gas turbine cycle by air bottoming cycle in various configurations. There are several examples of modernization the existing GT10 turbine. Air bottoming cycle configurations can be used to improve the efficiency of simple power units with gas turbines operating at locations without access to large amounts of water. As a result of the simple gas turbine unit updating, the cycle obtains a higher energy efficiency, as well as greater mechanical power, which can be used to drive compressors or generator. Considered cycles were compared in terms of thermodynamic and economic with simple unit of gas turbine.

3

Postępy w rozwoju układów μ-CHP z ogniwami paliwowymi

Jewulski J., Kupecki J., Błesznowski M.

Instal

|

2014

|

nr 1

11--15

PL

Technologia ogniw paliwowych umożliwia zmniejszenie emisji zanieczyszczeń oraz oszczędności energii i kosztów eksploatacji. Układy μ-CHP oparte na technologii ogniw paliwowych zaczynają stanowić, w chwili obecnej, w postaci instalacji demonstracyjnych, jeden z elementów składowych europejskiego systemu energetycznego. Obecnie, w trakcie realizacji jest kilkanaście europejskich programów badawczo-rozwojowych poświęconych technologii μ-CHP z ogniwami paliwowymi. Układy te charakteryzują się sprawnością elektryczną do 60% (LHV), już w zakresie mocy pojedynczych kilowatów (1-5 kW). Osiągi układów opartych na technologii ogniw paliwowych są konkurencyjne w stosunku do pozostałych technologii, np. opartych na silnikach wewnętrznego spalania lub silnikach Stirlinga. Jednostki z ogniwami stałotlenkowymi są przy tym układami wielopaliwowymi. Biorąc pod uwagę straty przesyłu energii, oszczędności paliwa w przypadku energetyki rozproszonej są znaczące w stosunku do rozwiązań konwencjonalnych. Możliwe są działania prosumenckie, w których z wykorzystaniem inteligentnego licznika, możliwy jest dwukierunkowy przesył energii elektrycznej. W analizie porównawczej typoszeregu układów μ-CHP szczególne znaczenie odgrywa jednostka μ-CHP/SOFC zasilana paliwem otrzymanym z reformingu parowego gazu ziemnego. Przeprowadzone analizy wskazują, iż właściwie zintegrowany cieplnie układ μ-CHP pokrywa zapotrzebowanie domu jednorodzinnego na energię elektryczną oraz ciepłą wodę użytkową. Prace w kierunku rozwoju wysokosprawnych jednostek kogeneracyjnych z ogniwami SOFC prowadzone są również w Instytucie Energetyki. Działania w tym zakresie skoncentrowane są na optymalizacji osiągów wybranych elementów konstrukcyjnych układu μ-CHP/SOFC, badaniach symulacyjnych i eksperymentalnych oraz wspłówdziale w instalacjach demonstracyjnych.

EN

Fuel cell technology enables energy savings, reduction of emissions and decrease in operating costs. The micro-CHP systems based on fuel cell technology are becoming, for now in the form of demonstration installations, one of the components of the European energy supply system At present, there are numerous European research and development projects targeting micro-CHP and fuel cell systems. These systems are characterised with high electrical LHV efficiency of up to 60%, already in the range of single kilowatts (1-5 kW). Performance of systems based on fuel cells is competitive with performance offered by other potential technologies such as Stirling engines and internal combustion engines. Demonstrated high efficiency of μ-CHP/SOFC units fuels interest in their implementation in distributed power generation. There are meaningful fuel savings realized, relative to traditional power generation, when transmission losses are taken into account. In addition, prosumer solutions are possible with the use of intelligent meters enabling bidirectional transmission of electricity. In the comparative analysis of μ-CHP system, particular attention is drawn by μ-CHP/SOFC system fuelled with steam reformed natural gas. The results of analysis indicate that properly integrated μ-CHP system covers demand of a single family house for electric power and hot utility water. Research and development in high efficiency solid oxide fuel cell based cogeneration systems is also carried at the Instytut Energetyki. In particular, work is concentrated on performance optimization of the μ-CHP/SOFC system components, numerical simulations, experimental studies and participation in demonstration installations.