Thermographic cameras are becoming increasingly popular in all kinds of diagnostic testing aiming to assess the technical state of thermal power engineering machinery, equipment and installations. The cameras provide thermograms that enable identification of various irregularities, including thermal bridges. However, it can be observed that their accuracy and reliability depend substantially on the conditions in which tests are carried out. Industrial thermographic testing, especially in thermal power engineering, is one of the most difficult procedures. Apart from the advantages of this particular technique, this paper presents an analysis of the effect of the conditions in which tests are performed on the obtained results. Attention is drawn to parameters characterizing the environment and the tested element surface, such as emissivity, reflected temperature, distance between the camera and the object, air temperature, etc. The sources of errors in the testing and in the interpretation of thermograms are indicated. Methods are also presented that enable elimination of irregularities, which improves the accuracy of the final results.
PL
Kamery termowizyjne są coraz częściej wykorzystywane w różnego rodzaju badaniach diagnostycznych mających na celu ocenę stanu technicznego maszyn, urządzeń i instalacji eksploatowanych w energetyce cieplnej. Uzyskiwane za ich pomocą termogramy pozwalają identyfikować różne nieprawidłowości, a także mostki termiczne. Można jednak zauważyć, że w badaniach termowizyjnych istotne znaczenie mają warunki, w jakich są one przeprowadzane. Te przemysłowe, w tym szczególnie w energetyce cieplnej, należy zaliczyć do trudnych. W artykule, obok wskazania zalet takich badań, przedstawiono analizę wpływu warunków, w jakich są one realizowane. Zwrócono uwagę na parametry charakteryzujące otoczenie i powierzchnię badanego elementu, jak np.: współczynnik emisyjności, temperatura odbicia, odległość kamery od obiektu, temperatura powietrza. Wskazano na źródła błędów podczas wykonywania tych badań i interpretacji termogramów. Podano sposoby eliminacji nieprawidłowości, co zwiększa dokładność wyników końcowych.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono potencjalne możliwości odzysku energii podczas procesu regulacji i redukcji ciśnień w sieci ciepłowniczej. W tym celu przeprowadzono przykładowe analizy oraz dodatkowo zbudowano i przebadano w warunkach laboratoryjnych model urządzenia do rekuperacji energii ciśnienia wody, bazujący na podzespołach pompy dławnicowej. Zasadniczymi elementami składowymi modelu są: korpus i wirnik turbiny, blok uszczelnienia mechanicznego, sprzęgło elastyczne, łożyskowanie, generator wzbudzany magnesami trwałymi. Wyjście generatora sprzęgnięto z układem przekształtnikowym, oddającym produkowaną energię do jednofazowej sieci elektroenergetycznej (230 V, 50 Hz). Przeprowadzone testy wstępnie pokazały, że możliwe jest osiągnięcie zadowalającej sprawności przetwarzania energii, i wytyczyły kierunek do dalszych działań o charakterze badawczo-rozwojowym.
EN
The paper presents the potential for energy recovery during the control and reduction of pressure in the district heating network. For this purpose, sample analysis was carried out and additionally constructed and tested in laboratory model of the device based on pump components for energy recovery from water pressures. The main elements of the model are: the turbine housing and rotor, mechanical seal block, flexible coupling, bearings, permanent magnet generator. The output of the generator is connected with a power electronic unit which converts and returns produced energy to the single-phase power grid (230 V, 50 Hz). Preliminary studies shows possibilities to achieve a satisfying efficiency of energy conversion and point the way for the future research and development activities.
W artykule przedstawiono potencjalne możliwości odzysku energii podczas procesu regulacji i redukcji ciśnień w sieci ciepłowniczej. W tym celu przeprowadzono przykładowe analizy oraz dodatkowo zbudowano i przebadano w warunkach laboratoryjnych model urządzenia do rekuperacji energii ciśnienia wody bazujący na podzespołach pompy dławnicowej. Zasadniczymi elementy składowymi modelu są: korpus i wirnik turbiny, blok uszczelnienia mechanicznego, sprzęgło elastyczne, łożyskowanie, generator wzbudzany magnesami trwałymi. Wyjście generatora sprzęgnięto z układem przekształtnikowym oddającym produkowaną energię do jednofazowej sieci elektroenergetycznej (230V, 50Hz). Przeprowadzone testy wstępnie pokazały, że możliwe jest osiągnięcie zadowalającej sprawności przetwarzania energii i wytyczają kierunek do dalszych działań o charakterze badawczo-rozwojowym.
EN
The paper presents the potential for energy recovery during the control and reduction of pressure in the district heating network. For this purpose, sample analysis was carried out and additionally constructed and tested in laboratory model of the device based on pump components for energy recovery from water pressures. The main elements of the model are: the turbine housing and rotor, mechanical seal block, flexible coupling, bearings, permanent magnet generator. The output of the generator is connected with a power electronic unit which converts and returns produced energy to the single-phase power grid (230V, 50Hz). Preliminary studies shows possibilities to achieve a satisfying efficiency of energy conversion and point the way for the future research and development activities.
The finite element method (FEM) is one of the most frequently used numerical methods for finding the approximate discrete point solution of partial differential equations (PDE). In this method, linear or nonlinear systems of equations, comprised after numerical discretization, are solved to obtain the numerical solution of PDE. The conjugate gradient algorithms are efficient iterative solvers for the large sparse linear systems. In this paper the performance of different conjugate gradient algorithms: conjugate gradient algorithm (CG), biconjugate gradient algorithm (BICG), biconjugate gradient stabilized algorithm (BICGSTAB), conjugate gradient squared algorithm (CGS) and biconjugate gradient stabilized algorithm with l GMRES restarts (BICGSTAB(l)) is compared when solving the steady-state axisymmetric heat conduction problem. Different values of l parameter are studied. The engineering problem for which this comparison is made is the two-dimensional, axisymmetric heat conduction in a finned circular tube.
The analysis of the hydraulic and thermal performance of the high performance heat exchanger, with the finned elliptical tubes is presented in this paper. The thermal and hydraulic performance of this type of heat exchangers strongly depends on the flow distribution inside the tubes of heat exchanger. However, due to the compact size of these types of heat exchangers, it is difficult to ensure the uniform flow velocities inside all the tubes. The value of flow velocity influences the heat transfer conditions inside the device. The actual value of the mass flow rate for an individual tube may differ significantly from its designed value. If the differences in the flow velocities inside the tubes are large, then the tubes of heat exchanger are exposed to the significant thermal loads. This can cause the large effort of the tube material and may lead to the fracture of tube due to exceeding the allowable stress limits. In this work, the coupled flow, thermal and structural analyses of the heat exchanger are conducted. The zones and the location of the improper flow conditions are indicated. The structural analysis of the high performance heat exchanger is carried out in order to point out the tubes, where the allowable stresses are exceeded.
PL
W pracy została przedstawiona metodyka obliczeń przepływowo-cieplnych i wytrzymałościowych wysokosprawnego wymiennika ciepła z rurami eliptycznymi ożebrowanymi, o przepływie krzyżowo-prądowym. Wymienniki tego typu stosowane są w instalacjach energetycznych, ciepłowniczych oraz w instalacjach przemysłu ciężkiego. Ulegają one dość często awariom z uwagi na niekorzystne warunki rozpływu czynników roboczych. Jest to uwarunkowane głównie rozwiązaniami konstrukcyjnymi tych wymienników. W pracy pokazano mapy niekorzystnych rozpływów cieczy w wymienniku, otrzymane przy użyciu kodów CFD. Ponadto zamieszczono analizy termiczne i wytrzymałościowe warunków pracy urządzenia, przy użyciu Metody Elementów Skończonych (MES). Przy wysokiej temperaturze czynnika płynącego prostopadle do powierzchni ożebrowanej, może to skutkować nieprawidłowym odbiorem ciepła przez czynnik roboczy płynący wewnątrz rurek wymiennika. Skutkuje to znacznym wzrostem naprężeń ściskających w rurach wymiennika, a w konsekwencji ich uszkodzeniem i awarią urządzenia. Generuje to znaczne koszty, związane z przerwami w pracy instalacji, kosztami naprawy, a nawet konieczności wymiany urządzenia.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents the analysis of the stress state in the construction of the high performance heat exchanger with finned elliptical tubes. The thermal computations carried out using the control volume method are introduced and explained. The zones in the construction where the failure is the most probable are presented.
PL
W artykule przedstawiono metodykę oceny stanu wytężenia konstrukcji wysokosprawnego wymiennika ciepła z ożebrowanymi rurami eliptycznymi. Omówiono sposób obliczeń cieplnych z użyciem metody objętości skończonych oraz wskazano miejsca konstrukcji wysokosprawnego wymiennika ciepła, w których prawdopodobieństwo pęknięcia rurek na skutek przekroczenia naprężeń dopuszczalnych jest największe.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the influence of the geometrical parameters of the collectors on flow distribution in a high performance heat exchanger is investigated. Using the commercial CFD code - ANSYS CFX software, it was possible to find the geometry that improves significantly flow distribution inside the device in comparison to the traditional design.
PL
W artykule zaproponowano modyfikacje geometrii stosowanych kolektorów wysokosprawnego wymiennika ciepła, która ma na celu poprawienie warunków pracy tego urządzenia. Przy użyciu programu ANSYS CFX przeanalizowano wpływ parametrów geometrycznych kolektorów wysokosprawnego wymiennika ciepła na rozpływ cieczy do poszczególnych rurek wymiennika ciepła.
The analysis of effectiveness of the gradient algorithm for the two-dimension steady state heat transfer problems is being performed. The three gradient algorithms - the BCG (biconjugate gradient algorithm), the BICGSTAB (biconjugate gradient stabilized algorithm), and the CGS (conjugate gradient squared algorithm) are implemented in a computer code. Because the first type boundary conditions are imposed, it is possible to compare the results with the analytical solution. Computations are carried out for different numerical grid densities. Therefore it is possible to investigate how the grid density influences the efficiency of the gradient algorithms. The total computational time, residual drop and the iteration time for the gradient algorithms are additionally compared with the performance of the SOR (successive over-relaxation) method.
CFD (Computational Fluid Dynamics) computations are carried out in order to investigate the flow distribution and its influence on the heat transfer processes in the high-performance heat exchanger. The subject of this investigation is the classical model of the high-performance heat exchanger with elliptical tubes and rectangular fins. It is possible to find the flow domains where the heat transfer conditions are impaired due to the fully developed turbulent flow. Therefore, the considerable thermal loads occur that may cause the breakdown of the heat exchanger. The emphasis of this investigation is put on the zones and the locations where the tubes are not properly fed with liquid, that result in occurrence of cavitation.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wysokie wartości ciśnienia i temperatury pary przegrzanej przesyłanej rurociągami sprzyjają powolnemu płynięciu materiału - pełzaniu. W pracy przeanalizowano wpływ początkowej owalności przekroju poprzecznego rurociągów na osiągane z upływem czasu eksploatacji wartości trwałego odkształcenia pełzania. Do modelowania numerycznego odcinka rurociągu wykorzystano program ANSYS. Szczególną uwagę zwrócono na krzywe pełzania otrzymane na podstawie wyników uzyskanych dla każdego z prostopadłych do siebie kierunków badań niezależnie.
EN
The high pressure and temperature values of superheated steam transferred by pipelines cause slow material flow - creep process. This article contains analysis of the influence initial cross-section ovality on creep strain values achieved during the whole operating period. ANSYS software was applied to the pipeline element numerical simulation. The creep curves achieved on the basis of the results obtained for each perpendicular measurement directions independently were particularly taken into consideration.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zawieszenia przewodów instalacji energetycznych stanowią jeden z licznych rodzajów mostków termicznych powodujących zazwyczaj trudne do określenia straty ciepła. W artykule przedstawiono wyniki badań rozkładu temperatury dla zawieszenia pionowego rurociągu parowego. Badania wykonano kamerą termograficzną, a do modelowania numerycznego wykorzystano programy GAMBIT i FLUENT. Uzyskane rezultaty badań i obliczeń numerycznych są wstępnym etapem prac, których celem jest ocena wielkości strat ciepła generowanych przez różnorodne mostki termiczne rurociągów energetycznych i przemysłowych. Wskazują one, że wymienione wyżej narzędzia mogą być wykorzystane do identyfikacji warunków pracy tych elementów, uwzględniając np. oddziaływanie otaczającego je środowiska.
EN
The power systems pipe hangers are one of the large types of thermal bridges, usually causing difficulties in determining the heat losses. The paper presents the temperature distribution of the vertical steam piping hanger. Researches were carried out using thermographic camera. For numerical modelling the GAMBIT and FLUENT software were used. The obtained results of measurements and numerical investigations are the introductory stage of work that aim is to estimate the magnitude of heat losses caused by different types of thermal bridges that occurs in power and industrial pipelines. Obtained results show the applied methods can be used for determining operating conditions of listed elements taking into account influence of the surrounding environment for example.
Przedstawiono wyniki makroskopowych i mikroskopowych badań wielowarstwowego kompensatora mieszkowego. Ich celem było określenie przyczyn znacznej degradacji materiału oraz wzdłużnego rozerwania fal jednego z mieszków tego kompensatora po ok. 12 latach jego eksploatacji. Przedstawiono także wyniki obliczeń, z których wynika, że w pewnych przypadkach możliwe były przekroczenia krytycznego zakresu odkształceń w uszkodzonej części kompensatora. Analiza wyników pozwoliła wskazać na korozję naprężeniową, jako bezpośrednią przyczynę zaistniałego stanu.
EN
The results of micro and macroscopic examinations of a multi-layer bellows compensator are presented. The examinations were carried out to determine the causes of considerable material degradation and disruption one of the bellows along its longitudinal axis after 12 years of exploitation.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ocena bezpieczeństwa a także prognoza przydatności do dalszej eksploatacji stanowi główny cel diagnostyki wysokociśnieniowych rurociągów parowych. Przeprowadzone badania geometrii rur stosowanych w przemyśle energetycznym wykazały, że ich cechą jest owalność i nierównomierność grubości ścianki, tak w przekroju poprzecznym jak i wzdłuż osi. W pracy dokonano analizy wpływu nieregularności przekroju poprzecznego rurociągów na osiągane trwałe odkształcenia pełzania. Przedstawiono eksploatacyjne krzywe pełzania, wykreślone na podstawie wyników wieloletnich badań rurociągów parowych o różnej geometrii przekroju poprzecznego. Wykorzystując oprogramowanie ANSYS Multiphysics stworzono modele takich elementów i dokonano symulacji numerycznej pełzania, otrzymując zadawalającą zgodność z eksperymentem.
EN
The safety estimation and utility prognosis of high-pressure steam pipelines for a long operation time determine the main purpose of diagnostic procedure. The geometry researches of pipe which are used in the power industry showed ovality and wall thickness non-uniformity of the cross-section and also along their axis. It was a basis of the geometry influence analysis on the creep deformations. The aim of this paper is to present representative examples of creep curves achieved during a long operation time for pipelines with variable cross-section geometry. The ANSYS Multiphysics software was applied to simulate this kind of pipes obtaining acceptable convergence with an experiment.
Ocena stanu technicznego i przydatności do eksploatacji wysokoprężnych rurociągów parowych wymaga regularnej kontroli procesu ich pełzania. Pomaga to w planowaniu wymiany elementów obiektu oraz zapewnia optymalne wykorzystanie materiału. Laboratoryjne, jak i również przemysłowe wyniki badań czujników pojemnościowych typu CERL-Planer i Interatom wykazały ich przydatność do kontroli pełzania rurociągów parowych. Ich istotną zaletą jest możliwość pomiarów odkształcenia pełzania w czasie pracy, tj. pod obciążeniem, bez konieczności odstawiania obiektów, czego wymaga stosowanie np. czopów pomiarowych. Czujniki pojemnościowe mogą być instalowane nie tylko na prostych odcinkach rurociągów, ale również na elementach giętych, dając możliwość ich kontroli, co w krajowej energetyce rzadko dotychczas ma miejsce.
EN
Technical state and exploitation usefulness assessment of high-pressure steam pipelines needs permanent creepage process control. It helps in the object elements replacement planning as well as it ensures the optimum material usage. Laboratory and industrial test results of capacitive CERL-Planer and Interatom type sensors show their usefulness in steam pipelines creepage control. Their essential advantage is the possibility to measure creepage distorsion during running the pipeline i.e. with no shutting it down, which is needed when you use, for instance, measuring trunnions. Capacitive sensors can be installed not only on straight pipeline sections but also on bent elements, giving the possibility to control them, which is rather rare in our national power system.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszym artykule dokonano przeglądu metod stosowanych do ciągłej kontroli warunków eksploatacji membranowych powierzchni ogrzewalnych kotłów, przejmujących ciepło głównie przez promieniowanie. Ograniczono się do nieprzenośnych układów pomiarowych, pozwalających kontrolować np. temperatury ścianek i czynników, gęstość strumienia ciepła, efektywność cieplną ekranów, dynamikę powstawania zanieczyszczeń itp. Dokonano charakterystyki rozwiązań konstrukcyjnych, wykorzystywanych w praktyce podczas badań lub do kontroli eksploatacyjnej kotłów parowych. Zasady zabudowy układów pomiarowych w rury ekranowe i późniejszego prowadzenia za ich pomocą pomiarów sprawiają, że można je zaliczyć do badań nieniszczących lub quasi-nieniszczących. Wybór określonego rozwiązania, przewidywanego do praktycznego zastosowania, ze względu na indywidualne cechy konstrukcyjne tzw. wstawek pomiarowych, wymaga analizy uwzględniającej przyszłe oczekiwania.
EN
The paper presents the review of methods, which are used to continuous control of boiler membrane-walls, taking over the heat mainly by the radiation. It is limited to unportable measurement systems, which permit to control e.g. temperature walls and mediums, heat flux, heat efficiency of boiler walls, dynamics making the inner and outer depositions, etc. Paper presents various constructions of measurement instruments applied in boilers investigation and control. Construction and application of presented measured systems allows including them into non-destructive or quasi non-destructive methods. The choice of suitable solution, predictable to practical using, taking into Consideration the individual Construction features of measurement flux tubes requires analysis considering future expectations.
Opisano uszkodzenia wodnych kotłów, które pojawiły się po krótkim czasie eksploatacji. Stwierdzono, że przyczyną było niewłaściwe ich podłączenie i zasilanie źle uzdatnioną wodą. Zwrócono uwagę na pojęcie wody zasilającej, które w odniesieniu do kotła i instalacji grzewczej może prowadzić do pomyłek. Dokonano analizy wpływu osadów na powierzchniach ogrzewalnych kotłów na warunki ich pracy i możliwość uszkodzeń.
EN
Heating boiler damage after a short operating period is described. The cause was improper system installation and unclean quality of the water supply. The water feed concept, when not precisely defined, may involve some errors in the heating system and boiler installation. An analysis was made of the influence of the sediment on the heating surfaces of the boiler on operation and the possibility of damage.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Względy bezpieczeństwa i potrzeba określania trwałości wysokociśnieniowych rurociągów parowych wymagają, kontroli diagnostycznej w ciągu całego okresu ich użytkowania. Jednym z ważniejszych składników są pomiary odkształceń związanych z pełzaniem. Wykorzystując wyniki prowadzonych od wielu lat badań pokazano przykłady eksploatacyjnych krzywych pełzania rurociągów wykonanych ze stali Cr-Mo i Cr-Mo-V. Stwierdzono, ze osiągane odkształcenie pełzania, po tym samym czasie pracy, jest tym większe, im wyższa jest owalność początkowa przekroju poprzecznego elementu. Z technicznego punktu widzenia dotyczy to elementów z owalnością wyższą od 2%. W ich przypadku odkształcenia pełzania wyznaczane na podstawie pomiarów średnic w kierunkach wzajemnie prostopadłych znacznie się różnią. Do symulacji pełzania takich elementów wykorzystano program ANSYS Multiphysics, uzyskując zadowalającą zgodność z eksperymentem.
EN
With regard to safety and necessity of durability estimations, high-pressure steam pipelines require an efficient diagnostic procedure during whole operating period. One of the most important components of the standard procedure is measuring creep deformations. In this paper we present some representative examples of creep curves for pipelines made of Cr-Mo and Cr-Mo-V steels, obtained during several years of operation. It is confirmed that creep strain after the same operation time is higher when the initial ovality of cross-section element is more significant. From a technical point of view, it concerns the elements with ovality higher than 2%. In their case the creep strain assessment based on diameter measurements in two perpendicular directions, i.e. for smallest and largest diameters, varies significantly. Acceptable conformity between results of ANSYS Multiphysics numerical simulations of creep-ovalised pipe and experimental data was obtained.
W pracy przedstawiono metodę wyznaczania sprawności kotłów energetycznych, w których spalane są. jednocześnie różne paliwa. Opis takiego przypadku ograniczono do pyłu węgla kamiennego i gazu wielkopiecowego, paliw wykorzystywanych zwłaszcza w siłowniach zakładów metalurgicznych. W metodzie sprawność obliczana jest w procesie iteracyjnym. Wyznaczane są także inne wielkości, jak np.: wartość opałowa mieszaniny, udziały masowe spalanych paliw, podstawowe straty itp. Obliczenia wykonywane są. za pomocą opisanego w pracy programu komputerowego.
EN
The method of determination the efficiency of power boilers burn different kinds of fuel simultaneously was presented in the paper. Description of this case has been limited to efficiency of boilers burn the dust of hard coal and blast-furnace gas. These kinds of fuels are usually used in power plants of metallurgical industry. The efficiency is calculated in iteration process by computer program. Among of this, the computer program calculates other dimensions, like: heat value of fuel mixture, mass rates of burned fuels, basic tosses, etc. All calculates has been performed by software and based on the method, which has been presented in the article.
Przedstawiono wyniki badań, które pozwoliły zidentyfikować warunki w jakich przeprowadzana jest okresowo kontrola diagnostyczna związana z pełzaniem rurociągów parowych, umożliwiająca oceny przydatności oraz bezpieczeństwa ich dalszej eksploatacji. Omówiono również wpływ zmian stanu cieplnego wykorzystywanych w tym celu mikrometrów na wynik pomiaru. Uzyskane dane wykorzystano do oszacowania niepewności pomiaru wielkości mierzonych bezpośrednio oraz wielkości wyznaczanych pośrednio, tj. średnic na czopach pomiarowych po przeliczeniu na warunek odniesienia i odkształcenia pełzania. Podano warunki przemysłowych badań pełzania wysokoprężnych rurociągów parowych, pozwalające zachować wymaganą w praktyce dokładność i związaną z tym wiarygodność oceny.
EN
In the paper were presented the results of investigations which allow to identify periodical diagnostic check-up conditions relevant to creep of steam pipelines, enabling estimation of their suitability and operating safety. Influence of micrometer gauge thermal state changes on measurement result was taken into account too. Data obtained from measurement were used for estimation of uncertainty the dimensions measured in a direct way and parameters determined indirectly i.e. diameters measured at pins recalculated on reference Hodition and creep strain. Terms of industrial investigations of high-pressure creep of steam pipeline pre-sened in this work allow to preserve required accuracy and reliability of estimation.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper shows the importance of the measurements of wall thickness of industrial apparatus elements, especially before their start up (they are input data). The data from such measurements were applied to estimate the suitability of the operation of atmospheric tanks. One of these tanks was equipped with mixing device. It was shown that the knowledge of the wall thickness permits the estimation the degre of their actual wearing away and can forecast the time for its futher work.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.