Analiza pracy wybranych elementów kotła OP-650 pracujących w warunkach pełzania

Analiza pracy wybranych elementów kotła OP-650 pracujących w warunkach pełzania

Analysys of the work of selected elements of the boiler OP-650 operating under creep condition

Abstract

The article presents the principle of operation of a computer operating supervision system - Block of Thermal Limitations - control of stresses in the most important elements of the boiler during start-ups or withdrawals. On the example of measurement data, basic calculation algorithms are presented.

Continuous development of information technology and research in the field of improving computational algorithms that support the course of energy processes, opens up new possibilities in the field of equipment operation supervision. The current technical condition of strategic power units (with a capacity above 200 MW) is bad.

Long-lasting power blocks require costly repairs, and their lifetime is on the verge of durability. The construction of new power units is very costly and time-consuming, which is why it is not surprising that the programs announced by the National Center for Research and Development for the development of low-input methods of extending the lifetime of 200 MW units.

For safe operation of unsteady boiler operation regimes (start-up or shut-down), operation supervision systems may be helpful. Implementation of the BOT system (Thermal Restriction Block - a computer system for monitoring the operation of power boilers), developed by the Institute of Energy Machinery and Equipment at the Faculty of Mechanical Engineering of the Cracow University of Technology, can ensure safe control of transient processes. Monitoring "Live" thermal and mechanical stresses arising during start-ups, withdrawals and load changes of power units, with good adaptation of computational algorithms to the prevailing conditions in a given installation, should help in safe operation and rational increase of the block's availability.

It is recommended to measure the key elements of power units (temperatures on

the external surfaces of the elements at different places on the circumference - together

with the temperature and pressure of the medium, so that you can monitor the resulting

thermal and mechanical stresses on an ongoing basis). Such activities should increase

the availability of power units, and with responsible exploitation to the maximum

extend the life time, which in today's energy situation in Poland is very important.

Streszczenie

W artykule, zaprezentowano zasadę działania komputerowego systemu nadzoru eksploatacji – Blok Ograniczeń Termicznych – kontrola naprężeń w kluczowych elementach kotła podczas rozruchów czy odstawień. Na przykładzie danych pomiarowych, przedstawiono podstawowe algorytmy obliczeniowe.

Ciągły rozwój technologii informatycznych, a także badania w dziedzinie udoskonalania algorytmów obliczeniowych wspomagających przebieg procesów energetycznych otwiera nowe możliwości w dziedzinie nadzoru eksploatacji urządzeń.

Aktualny stan techniczny strategicznych bloków energetycznych (o mocy powyżej 200 MW) jest zły. Wysłużone bloki energetyczne wymagają kosztownych remontów, a ich żywotność jest na granicy wytrzymałości. Budowa nowych bloków energetycznych jest bardzo kosztowna i czasochłonna, dlatego też nie dziwią ogłoszone przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju programy na opracowanie metod niskonakładowego wydłużenia czasu eksploatacji bloków +200 MW.

Dla bezpiecznego przebiegu nieustalonych reżimów pracy kotłów (rozruch czy odstawienie) pomocne mogą się okazać systemy nadzoru eksploatacji.

Wprowadzenie w życie systemu BOT (Blok Ograniczeń Termicznych- komputerowy system nadzoru eksploatacji kotłów energetycznych), opracowany przez Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej może zapewnić bezpieczne kontrolowanie procesów nieustalonych.

Monitorowanie „Live” naprężeń termicznych i mechanicznych powstających podczas rozruchów, odstawień i zmian obciążeń bloków energetycznych, przy dobrym dopasowaniu algorytmów obliczeniowych do panujących warunków w danej instalacji, powinien pomóc w bezpiecznej eksploatacji oraz racjonalnym zwiększaniu dyspozycyjności bloku.

Zaleca się opomiarowanie kluczowych elementów bloków energetycznych

(temperatury na powierzchniach zewnętrznych elementów w różnych miejscach na

obwodzie – wraz z temperaturą i ciśnieniem czynnika, dzięki czemu będzie można na

bieżąco monitorować powstałe naprężenia termiczne i mechaniczne). Takie działania

powinny zwiększyć dyspozycyjność bloków energetycznych, a także przy

odpowiedzialnej eksploatacji do maksimum wydłużyć czas życia, co w dzisiejszej

sytuacji energetycznej Polski, jest bardzo ważne.

1. Cel analizy

Celem pracy jest określenie napreżeń powstałych w wybranym elemencie ciśnieniowym kotła, w wyniku zmiennych warunków termicznych i mechanicznych. Wykonane obliczenia posłużą do dokładnej oceny prawidłowej eksploatacji, która powinna charakteryzować się nieprzekraczaniem naprężeń granicznych w elementach, zarówno podczas ustalonego i zmiennego reżimu pracy.

Analiza będzie zawierać niezbędny opis warunków panujących wewnątrz wybranych kluczowych elementów ciśnieniowych kotła wraz z przedstawieniem mechanizmu powstawania uszkodzeń i napreżeń termiczno-mechanicznych, których przekroczenie może doprowadzić do uszkodzenia elementu. W ramach pracy, stworzone zostaną algorytmy obliczeniowe, dzięki którym będzie można obliczyć omawiane naprężenia w wybranym elemencie układu parowo-wodnego kotła, zarówno na powierzchni ścianki jak i w miejscach koncentracji naprężeń (m.in. krawędzie króćców). Obliczenia będą mogły zostać wykonane, na podstawie danych pomiarowych z istniejącej komory wylotowej V stopnia przegrzewacza pary świeżej, dzięki zastosowanemu dedykowanemu systemowi pomiarowemu dla BOT (Blok Ograniczeń Termicznych). Dane ruchowe, które posłużą do obliczeń będą zawierać przebiegi ciśnienia wewnętrznego, a także temperatury czynnika roboczego oraz temperatur zewnętrznej powierzchni ścianki elementu.

Pomiary będą przeprowadzane z 1 minutowym krokiem czasowym, w okresie od rozpoczęcia przeprowadzania rozruchu, do momentu przejścia w stan ustalonych warunków pracy.

2. Obliczenia

2.1. Wprowadzenie teoretyczne do obliczeń

Analizowane naprężenia, pochodzą od ciśnienia panującego w badanych elementach oraz gradientu temperatury na grubości ścianki. Dzięki rozwiązaniu zagadnienia odwrotnego przewodzenia ciepła, zostaną policzone temperatury na powierzchni wewnętrznej elementu. Na podstawie opomiarowania elementów ciśnieniowych kotła będzie można zobaczyć przebieg ciśnienia i temperatury czynnika oraz temperatur na zewnętrznej stronie. Należy jednak pamiętać, że pomiar temperatury pary przegrzanej w komorze przegrzewacza jest bardzo trudny. Dynamiczne błędy pomiaru temperatury czynników będących pod ciśnieniem są duże[7] Jest to wynikiem koniecznej, masywnej osłony termometru znajdującego się pod wpływem działania czynnika przepływającego pod dużym ciśnieniem i wysokiej temperaturze, co jest powodem opóźnienia i tłumienia rzeczywistych zmian mierzonej temperatury w czasie.

W przypadku gdy temperatura czynnika wzrasta, pomiar jest opóźniony i pokazuje niższą temperaturę, przy ochładzaniu-wyższą. Jest to niebezpieczne, gdyż jak wiadomo wysoka temperatura przyczynia się do przyspieszania zjawiska pełzania, a opóźnione pomiary temperatury powodują nieprawidłowe działanie automatycznego układu regulacji temperatury.

Wybranym elementem dla obliczenia naprężeń oraz analizy pracy będzie komora V stopnia przegrzewacza pary pierwotnej. Po obliczeniu panujących naprężeń komora zostanie przeanalizowana pod kątem warunków bezpieczeństwa pracy. Wyznacznikami będą charakterystyczne własności stali z której element jest wykonany : Umowna granica plastyczności Re0,2, średnia czasowa wytrzymałość na pełzanie Rz/100000 oraz granica pełzania R1/100000. Wszystkie charakterystyki tych własności będą nałożone odpowiednio na przebiegi naprężeń występujących w badanym elemencie.

Obliczenia ww. naprężeń jest konieczne w celu przeprowadzenia optymalnych rozruchów i odstawień kotłów energetycznych. Źle przeprowadzane procesy rozruchów i odstawień powodują szybsze niszczenie kluczowych elementów bloku energetycznego tj.

kocioł, rury ekranowe, parowniki, przegrzewacze, walczak oraz wszystkie urządzenia w których panują niekorzystne zmienne warunki cieplne i mechaniczne towarzyszące tym procesom.

Dlatego też, zaleca się wprowadzanie dodatkowych systemów pomiarowych, dzięki którym będzie można na bieżąco śledzić naprężenia termiczne i mechaniczne w kluczowych elementach.

2.2. Zastosowany schemat obliczeń.

W obliczeniach zastosowano następujące założenia:

• Powierzchnia zewnętrzna(nieogrzewana) jest idealnie izolowana

• Grubość ścianki jest stała

• Zróżnicowanie temperatur w elemencie jest małe tak, że dla wszystkich punktów materiału, można przyjmować własności termofizyczne stali określone dla średniej temperatury ścianki.

Po określeniu własności termofizycznych stali, zostaną obliczone temperatury wewnętrzne ścianki za pomocą zagadnienia odwrotnego nieustalonego przepływu ciepła, omówionego w pracach [9,10]. Potrzebne do obliczeń temperatury powierzchni wewnętrznych elementów, nie są mierzone ze względu na bardzo trudne warunki wewnętrzne (omywająca powierzchnie para lub gorąca woda pod wysokim ciśnieniem).

Mając dane temperatury powierzchni zewnętrznej oraz wewnętrznej będzie można określić charakterystyczne różnice temperatur potrzebne do obliczeń naprężeń cieplnych.

Kolejnym etapem analizy pracy elementów, będzie określenie napręzeń mechanicznych powstałych w wyniku działania ciśnienia czynnika roboczego, przepływającego wewnątrz elementu. Finalnym krokiem obliczeń, będzie określenie współczynników koncentracji naprężeń, które zobrazują naprężenia panujące przy otworach króćców, licznie występujących w badanych elementach. W tych okolicach, napężenia cieplne i mechaniczne są dużo większe niż te, gdzie struktura powierzchni nie jest przerwana otworami. Dlatego też, aby bezpiecznie eksploatować element, niezbędne jest kontrolowanie naprężeń w miejscach koncentracji, i właśnie dla tych naprężeń, określanie granicznych wartości wskaźników determinujących powstawanie tych obciążeń.

2.2.1. Naprężenia termiczne

Aby dokonać obliczeń naprężeń elementu cylindrycznego, powstałych w wyniku nierównomiernego rozkładu temperatury na grubości ścianki, zakładamy że element jest symetrycznie obciążony termicznie na obwodzie oraz że jego końce mogą się swobodnie przemieszczać.[7] Naprężenia obwodowe i osiowe na powierzchni wewnętrznej oraz zewnętrznej, maja postać[7]:

w w

w E T



− 

= 

= 

 



^{1 2}

1

^[MPa]

(1)

z z

z E T



− 

= 

= 

 



^{1 2}

1

^[MPa]

(2)

3

0

3_w

= 

_z

=



[MPa] ⁽³⁾

Gdzie:

w



1 - naprężenia cieplne obwodowe na powierzchni wewnętrznej [MPa]

w



2 - naprężenia cieplne wzdłużne na powierzchni wewnętrznej [MPa] z-na powierzchni zewnętrznej

w

z 3

3



 =

- naprężenia promieniowe cieplne na powierzchni w-wewnętrznej; z-zewnętrznej [ MPa ]

E-moduł sprężystości podłużnej [MPa]



-współczynnik rozszerzalności temperaturowej [1/K]



-współczynnik Poissona [-]

Tw



- różnica między średnią temperaturą grubości ścianki a temperatura wewnętrzną [MPa]

Tz



- różnica między temperaturą zewnętrzną a średnią temperaturą grubości [MPa]

Różnice temperatur są określone wzorami:

ww T

w a

T

=  

s

 



²

[K ]

⁽⁴⁾

ww T

z a

T

=  

s

 



²

[K ]

⁽⁵⁾

Gdzie :

s- grubość ścianki elementu [m]

a- współczynnik wyrównania temperatur [m²/s]



- szybkość nagrzewania wyznaczona zależności (6) [K/s]



ww;



_zw- odpowiednio współczynniki kształtu dla powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej określone zależnościami (7) i (8)

) ln(

) 2 (

1

2

2 2 2

w z z w z

c T

r r r r r

a T

−

−





= 



[K/s] ⁽⁶⁾

2 2

4 2

2

) 1 ( ) 1 (

) ln(

4 ) 1 3 ( ) 1 ( 8 1

−



−



−

−



 −

=

u u

u u

u u



ww [-]

(7)

2 2

4 4

) 1 ( ) 1 (

) ln(

4 ) 1 ( 8 1

−



−



−

 −

=

u u

u u

u



wz [-]

(8)

Gdzie:

u- stosunek średnicy zewnętrznej do wewnętrznej

2.2.2. Własności termofizyczne stali w zależności od temperatury

Znając różnicę temperatur na grubości ścianki



T_c, a także właściwości cieplne stali w funkcji temperatury, można wyznaczyć naprężenia cieplne na grubości ścianki[7].





= 

a c

[

m²

/

s

]

₍₉₎



- współczynnik przewodzenia ciepła dla stali [W/mK] c- ciepło właściwe stali [J /KgK]



- gęstość stali

[

Kg

/

m³

]

Wyrażenie





−

 1

E opisuje własności charakterystyczne materiału, które są funkcjami tylko

temperatury; zatem dla ułatwienia obliczeń możemy je wyrazić przy pomocy jednego współczynnika



_m[12]

Wartości współczynnika



_m w zależności od temperatury, można również odczytać z wykreślonych charakterystyk dla poszczególnych typów stali. Opisują to poniższe krzywe, pochodzą one z pracy [12]

Rys. 4.1. Wartości współczynnika



_m [12]

2.2.3. Naprężenia mechaniczne

Dla elementów grubościennych walcowych osiowo symetrycznych, naprężenia mechaniczne, wyznaczymy ze wzorów Lame[7]:

1 1

2 2

1

−

 +

=

u

p u



w [MPa] ⁽¹⁰⁾

2

1

2

1

=  −

u p u



z [MPa] ⁽¹¹⁾

1 1

2 2

2

= =  −

p u

z

w





[MPa] ⁽¹²⁾

Gdzie:

w



1 -Naprężenia obwodowe pochodzące od ciśnienia, na powierzchni wewnętrznej

z



1 - Naprężenia obwodowe pochodzące od ciśnienia, na powierzchni zewnętrznej

z

w 2

2



 =

-Naprężenia wzdłużne pochodzące od ciśnienia, na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej

w

z D

D u

= /

2.2.4. Naprężenia cieplne i mechaniczne w miejscach koncentracji naprężeń

Wyżej wymienione wzory, obliczane są na podstawie założeń idealnych elementów kształcie płyty, kuli czy walca[12] Komory przegrzewaczy i walczaka są wyposażone w bardzo dużą ilość otworów w dla króćców rur. Takie nieciągłości materiału, powodują koncentrację naprężeń, które muszą być brane pod uwagę przy wyznaczaniu dopuszczalnych szybkości schładzania bądź nagrzewania elementu.

2.2.5. Naprężenia na krawędziach otworów

Do wzorów na naprężenia mechaniczne grubościennych elementów osiowo-symetrycznych

Średnia średnica komory wylotowej

k k

msk d e

d

=

₀

−

⁽¹³⁾

dmsk- średnia średnica komory wylotowej VPPP d₀k-średnica komory wylotowej VPPP

k

msk e

d

=

-grubość ścianki komory

Średnia średnica króćca dla komory wylotowej:

mbi bi

mbi d e

d

=

₀

−

⁽¹⁴⁾

dmb-średnia średnica króćca d₀b-średnica króćca

emb-grubość ścianki króćca

Tabela 4.1 Dane geometryczne króćców

Rodzaj Obliczony współczynnik

koncentracji naprężeń Komora wylotowa VPPP Wymiary Elementu Mechanicznych Termicznych ɸ508x100

Króćce dolotowe pary 2,228230937 1,938164 ɸ 32x7/podziałka 35mm/

Króćce wylotowe pary 2,217649 1,705188 ɸ 324x40

Współczynnik koncentracji naprężeń określony jest ze wzoru (wg. normy EN 12952-3):

B A

m e



 = 2 2 , + 

⁽¹⁶⁾

Gdzie:

Dla komory VPPP

 2



=

k msk msk

mbk

e d d

 d

⁽²⁰⁾

43 , 1 ) ( 89 , 0 ) ( 14 ,

1 

²

−  +

−

=

k mbk k

mbk

e e e

A e

⁽²¹⁾

08 , 1 ) ( 59 , 0 ) ( 326 ,

0 

²

−  +

=

k mbk k

mbk

e e e

B e

⁽²²⁾

Współczynnik koncentracji naprężeń dla powłok walcowych można też wyznaczyć z krzywych wyznaczonych eksperymentalnie:

Rys. 4.2. Współczynnik koncentracji naprężeń mechanicznych dla powłok walcowych [8]

Oznaczając

1 2

2

−

=

u



w ⁽²²⁾

Możemy otrzymać następujące wzory na naprężenia od ciśnienia na krawędziach otworów elementu walcowego:

) 1

1^_w

= 

_m



p

 ( 

_w

+



[MPa] ⁽²³⁾

w m

z



p





₁^

=  

[MPa] ⁽²⁴⁾

w m

z

w

 

p





^

= =   2

1

2

2 [MPa] ⁽²⁵⁾

Współczynnik koncentracji naprężeń wywołany naprężeniami termicznymi, można wyznaczyć z krzywych zawartych w [8].

Rys.4.3. Współczynnik koncentracji naprężeń wywołanych naprężeniami termicznymi, dla powłok walcowych i kulistych. 1 – woda, 2 – para. [8]

Przedstawione powyżej krzywe opisane są wzorami:

2 2

7

1 )] 0 , 81 1700 (

1700 2 2700

[ e z

h z h h

h

_z

t

 − + 

+ + + 

− +

=

^{− }



⁽²⁶⁾

Gdzie:

h- Współczynnik wnikania ciepła określony 1000 [

K m

W

2 ] dla pary wodnej (kolektor pary świeżej)

z

- stosunek średnich średnic króćca komory oraz komory.

msk mbk

d

z = d ⁽²⁷⁾

Ostatecznie dla elementu komory zostaną określone współczynniki koncentracji naprężeń termicznych oraz mechanicznych z których do analizy i obliczeń zostaną wybrane największe wartości.

Naprężenia spowodowane ciśnieniem na wewnętrznej krawędzi otworu wyznacza się na podstawie następującego wzoru:

i msi m

p

e

d



=  2

  ⁽²⁸⁾

2.2.6. Teoria Hubera-Mises-Hencky’go

Jeżeli zostaną uporządkowane główne naprężenia tak że:



₁

 

₂

 

₃ to warunek, który decyduje o bezpiecznym stanie naprężenia elementu można zapisać wg następującego wzoru[13]

) (

) (

) (

2 1

1 3 2

3 2 2

2 1

0

     



^H−M−H

=  − + − + −

(29)

W pracy zastosowano następujące uporządkowania:

wz 1

1



 =

⁽³⁰⁾

wz 2

2



 =

⁽³¹⁾

3

= 0



⁽³²⁾

Gdzie:

wz



1 -zsumowane naprężenia obwodowe na powierzchni wewnętrznej elementu [MPa]

wz



2 -zsumowane naprężenia wzdłużne(osiowe) na powierzchni wewnętrznej elementu [MPa]

2.3. Analiza pracy elementów na podstawie danych pomiarowych

Analiza pracy komory VPPP została przeprowadzona w okresie 1000 minut. Pomiary w minutowych odstępach czasowych są wystarczające aby uchwycić wszystkie najważniejsze zmiany. Reakcja termopary na zmiany temperatury jest opózniona, więc analizowanie zmian w krótszych próbkach czasowych nie jest konieczne. Spowoduje to niepotrzebne zwiększenie punktów pomiarowych i wydłuży czas obliczeń. Uchwycony okres czasu, przechodzi ze stanu ustalonego (blok odstawiony) do rozruchu czas przejściowy by ustabilizować prace podczas normalnego działania bloku.

Przyjęte oznaczenia na legendach umieszczonych na wykresach opisane są pod każdym rysunkiem. Poniżej przedstawione jest umiejscowienie odpowiednich punktów pomiarowych na zewnętrznej powierzchni komory. Termopary mierzące temperaturę powierzchni zewnętrznej umieszczone są na 1/3; 1/2; oraz 3/3 długości komory. Analiza została przeprowadzona na dwóch skrajnych długościach. W porównaniu prawej do lewej strony komory, zamieszczono wyniki tych obliczeń, które różniły się między sobą.

Oznaczenia literowe

Rys. 4.4 Umiejscowienie poszczególnych punktów pomiarowych na komorze VPPP

Na poniższym rysunku przedstawiony jest przebieg temperatur zewnętrznych odczytanych z pomiarów a także ciśnienia pary podczas rozruchu, z zaznaczonym ustalonym okresem pracy.

Rys 4.4. Przebieg zmierzonych temperatur zewnętrznych oraz ciśnienia pary-strona lewa

Na wykresie, okres ustalonej pracy zaczyna się po około 900 minutach. Rozruch bloku rozpoczął się od ok 330 minuty pomiaru. Można więc zauważyć, ze okres rozruchu do momentu uzyskania ustalonego okresu pracy trwał ok 470 minut czyli 7h 50min. Na rys 4.5 przedstawiony jest przebieg temperatur zewnętrznych na obwodzie, zmierzonych na stronie prawej komory. Widać minimalne większe różnice temperatur na obwodzie na stronie prawej komory.

Rys 4.5. Przebieg zmierzonych temperatur zewnętrznych oraz ciśnienia pary-strona prawa

Poniżej przedstawione są przebiegi wewnętrznych temperatur dla strony prawej i lewej komory, policzonych na podstawie odwrotnego zagadnienia wymiany ciepła, przedstawionego w pracach [9-10].

Rys. 4.6 Przebieg obliczonych temperatur wewnętrznych oraz ciśnienia pary-strona lewa

Rys. 4.7 Przebieg obliczonych temperatur wewnętrznych oraz ciśnienia pary-strona prawa

Wewnętrzne powierzchnie charakteryzują się większymi szybkościami zmian temperatury niż powierzchnie zewnętrzne. Skutkiem tego będą wyższe naprężenia na powierzchniach wewnętrznych komory. Krzywe odpowiadające temperaturze dla odpowiedniego punktu na obwodzie nie pokrywają się, można zauważyć nierównomierne nagrzewanie się elementu na obwodzie komory. Jest to niebezpieczne gdyż powoduje powstanie dodatkowych naprężeń termicznych spowodowanych różnicami temperatur na obwodzie. Kolejne wykresy zobrazują w których miejscach na obwodzie występują największe różnice. Przyczyną może być np. nierównomierne nagrzewanie się pary w wężownicach.

Zbierający się osad na powierzchniach ogrzewalnych wężownic mógł pogorszyć wymianę ciepła i obniżyć temperaturę pary wpływającą do zbiorczej komory wylotowej.

Rys. 4.8. Przebieg różnic temperatur na obwodzie ścianki T180-T0, na wewnętrznych oraz zewnętrznych powierzchniach komory-strona lewa

Rys. 4.9. Przebieg różnic temperatur na obwodzie ścianki T180-T0, na wewnętrznych oraz zewnętrznych powierzchniach komory-strona prawa

Na (rys 4.8, 4.9) można zauważyć, że wewnętrzna powierzchnia komory jest narażona na większe zmiany i różnice temperatur. Powierzchnia zewnętrzna z opóźnieniem reaguje na skoki temperatur, a także osiąga mniejsze różnice. Różnice między kątami 0-180^o są największe. Po przejściu w stan ustalony, różnice się zmniejszają, jednak dalej osiągają wartości w granicach 10-20 ^oC. Porównując obydwie strony komory, można zauważyć, że różnice temperatur na prawej stronie komory są o ok 6-9 ºC większe podczas ustalonego trybu pracy. W czasie rozruchu te różnice są podobne. Na kolejnych wykresach przeanalizowane zostały różnice temperatur na dwóch obszarach ¼ obwodu, między kątami 0-90º oraz 90-180º.

Rys 4.10 Różnice temperatur na wewnętrznej powierzchni komory w obszarze górnej i dolnej ćwiartki komory-strona lewa

Rys 4.11. Różnice temperatur na wewnętrznej powierzchni komory w obszarze górnej i dolnej ćwiartki komory-strona prawa

Przebiegi różnicy T180-T90 wahają się między 10 a -10 stopni. Na tak małym obszarze komory jest to dość duża różnica temperatur, powodująca niebezpieczne naprężenia, średnica zewnętrzna komory to tylko 0,508 [m]. Na częściach obwodu 90-0° te różnice w początkowej fazie rozruchu są większe, około 25 ºC, w obydwu przypadkach, by potem wyrównać swoje amplitudy. Strona prawa ma o parę stopni większe różnice, co z kolei przyczyniło się do wykazanych wcześniej różnic między punktami 0-180° większych dla strony prawej. W czasie rozruchu, różnice na obwodzie 0-90º sięgają wartości nawet -28 ^°C, co spowodowało duże naprężenia termiczne z tytułu różnic temperatur na obwodzie. Przyczyną może być wspomniane wcześniej nierówne nagrzewanie pary w poszczególnych wężownicach, spowodowane zanieczyszczonymi powierzchniami ogrzewalnymi bądź też obecnością kondensatu ze skroplonej pary podczas odstawiania kotła. Kondensat mógł występować w komorze, bądź też dostać się pod wpływem tzw „plucia kotła” czyli porywania kropel wody przez parę z innych części komór i powodować różnice we współczynniku wnikania ciepła. Kolejno można zobaczyć jak poszczególne różnice na mniejszych częściach obwodu, wpływają na rozkład pola temperatur w obwodzie 90-0°. Przedstawiono tylko lewą stronę komory, z uwagi na fakt, że różnice temperatur dla prawej strony różnią się nieznacznie.

Rys 4.12. Różnice temperatur na poszczególnych częściach obwodu-strona lewa

Przebiegi poszczególnych różnic temperatur pokazują jakie warunki panują podczas nieustalonej pracy komory. Można zauważyć dynamiczne zmiany tych różnic w bardzo krótkich odstępach czasu, głównie podczas rozruchu. W okresie rozruchu te różnice przybierają dodatnie wartości, dolne partie komory są cieplejsze od górnych. Stopniowo w miarę zwiększania się temperatury pary i wzrostu ciśnienia do warunków obliczeniowych, różnice zmieniają znak na ujemny a także stabilizują się. Dolna część obwodu komory staje się chłodniejsza. Na kolejnych charakterystykach można zobaczyć jak kształtują się przebiegi szybkości zmian temperatury elementu w poszczególnych punktach pomiarowych obwodu.

Największe skoki zmian temperatury występują w początkowej fazie rozruchu, można je porównać z dopuszczalnymi wartościami zawartymi w instrukcji eksploatacji. Wartość maksymalna osiąga 13 K/min, co jest przekroczeniem wartości dopuszczalnych i powoduje dodatkowe naprężenia.

Rys 4.13. Szybkości zmian temperatury na poszczególnych punktach obwodu-strona lewa

Rys 4.14. Szybkości zmian temperatury na poszczególnych punktach obwodu-strona prawa

Przedstawione szybkości zmian temperatury na rys 4.13, 4.14. wykazują tylko jedną nieprawidłowość. W początkowej fazie rozruchu szybkości zmian temperatury osiągają wartości ok 13 [K/min] na stronie lewej, oraz ok 15 [K/min] przy stronie lewej, podczas gdy

instrukcja eksploatacji zaleca maksymalną wartość zmiany temperatury w przedziale 5 [K/min]

przy temperaturze metalu mniejszej niż 200 ^°C; na rys 4.13;4.14 widać, że w momencie wysokich wartości sw0-180; temperatura elementu była niższa niż 200^oC, więc przekroczenia sw0-180 były znaczne. W kolejnym przedziale temperaturowym 200-400^°C dopuszczalna zmiana wynosi 4[K/min], więc przekroczenie tych wartości jest sporadyczne. W temperaturze

>400^°C dopuszczalne zmiany wynoszą 3 [K/min]. Również w tym przypadku nie widać większych zastrzeżeń co do przeprowadzanego procesu. W miarę upływu czasu zmiany temperatur się stabilizują i układ przechodzi w ustalony tryb pracy.

2.4. Przebiegi Obliczonych naprężeń

W ramach analizy pracy elementu, zostały obliczone naprężenia termiczne z tytułu różnic temperatur na grubości ścianki elementu zarówno na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej oraz naprężenia mechaniczne pochodzące od ciśnienia. Wyznaczone współczynniki koncentracji naprężeń, posłużą do pokazania przebiegu obciążeń w miejscu króćców dolotowych i wylotowych pary. Wyznaczone charakterystyki przebiegu naprężeń maksymalnych wraz z nałożonymi liniami krzywych wytrzymałości na pełzanie pokażą bardzo dobrze czy i w jakich momentach dochodziło do niebezpiecznych przekroczeń.

2.4.1. Naprężenia termiczne

Rysunki 4.15 i 4.16 pokazują przebieg wyznaczonych naprężeń obwodowych i wzdłużnych dla powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych w określonych punktach na obwodzie. Odpowiednio dla strony lewej i prawej. Aby dobrze przedstawić relacje między naprężeniami oraz różnicami temperatur na grubości ścianki, przedstawiono wspólny wykres tych wielkości. Jako reprezentatywną wartość różnicy temperatury na grubości ścianki, wybrano różnice punkcie 90°. Relacje między naprężeniami a różnicami temperatur są proporcjonalne.

Rys. 4.15. Termiczne napręzenia obwodowe i wzdłużne na powierzchni wewnętrznej elementu oraz różnice temperatury na grubości ścianki w punkcie 0^o, (gdzie: 1w-naprężenia obwodowe na powierzchni

wewnętrznej [MPa], 2w-naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej [MPa]; delta0-różnica temperatur na grubości ścianki w punkcie 90^o[^oC] )-strona lewa

Rys. 4.16. Termiczne napręzenia obwodowe i wzdłużne na powierzchni wewnętrznej elementu oraz różnice temperatury na grubości ścianki w punkcie 90^o, (gdzie: 1w-naprężenia obwodowe na powierzchni

wewnętrznej [MPa], 2w-naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej [MPa]; delta0-różnica temperatur na grubości ścianki w punkcie 90^o[^oC] )-strona prawa

Największe wartości osiągane są w chwili, kiedy do elementu komory wylotowej popłynie pierwszy strumień pary świeżej z kotła. Wszystkie wskaźniki takie jak szybkości nagrzewania, naprężenia oraz różnice temperatur osiągają maksymalne wartości. Ujemne znaki naprężeń obwodowych i wzdłużnych mówią o tym, że wewnętrzna powierzchnia ścianki elementu jest ściskana. Powierzchnia wewnętrzna elementu próbuje zwiększyć wymiary pod wpływem przyrostu temperatury, jednak jest blokowana przez zimniejszą zewnętrzną stronę, wtedy następuje ściskanie. Naprężenia na powierzchni zewnętrznej powierzchni przyjmują odwrotny znak, co świadczy o rozciąganiu. Strona prawa elementu szczególnie w punkcie 120°

osiąga większe różnice temperatur na grubości ścianki, a co za tym idzie większe naprężenia niż te na stronie lewej. Wyższe różnice temperatur na grubości ścianki po stronie lewej rozkładają się również na inne części obwodu, dlatego wszystkie krzywe osiągają wyższe naprężenia co do wartości bezwzględnej. Po osiągnięciu ustalonego czasu pracy, powierzchnie zewnętrzne się nagrzewają, różnice temperatur się zmniejszają a wraz z nimi naprężenia.

Rys. 4.17. Termiczne naprężenia obwodowe i wzdłużne na powierzchni zewnętrznej elementu oraz różnice temperatury na grubości ścianki w punkcie 0^o(gdzie: 1z-napręzenia obwodowe[MPa], 2z-naprężenia wzdłużne[MPa], delta0-różnica temperatur na grubości

ścianki w punkcie 90º [^oC] )-strona lewa

Na rysunku 4.17. przedstawiony jest przebieg naprężeń wzdłużnych i obwodowych na zewnętrznej powierzchni elementu, które z definicji są sobie równe. Rys 4.17 zawiera wyniki obliczeń dla strony lewej, ponieważ naprężenia dla strony prawej są praktycznie identyczne.

Dodatnie wartości na powierzchni zewnętrznej potwierdzają fakt, że występuje tam rozciąganie.

Z tych przebiegów wynika że rozciąganie elementu będzie ustawać, co jest mylnym złudzeniem, ponieważ zwiększające się ciśnienie zacznie odgrywać rolę decydującą o wartości sił rozciągających.

2.4.2. Naprężenia mechaniczne

Naprężenia mechaniczne od panującego ciśnienia w komorze przedstawiają się następująco.

Rys. 4.18. Mechaniczne naprężenia obwodowe i wzdłużne na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej elementu (gdzie: 1wm-naprężenia obwodowe na powierzchni wewnętrznej [MPa], 1wz-naprężenia obwodowe na powierzchni zewnętrzne [MPa]j, 2wm;2zm-naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej[MPa], P ciśnienie [MPa])-strona lewa i prawa.

Największe wartości osiągają napręzenia obwodowe na powierzchni wewnętrznej komory VPPP. Naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej są sobie równe, i przyjmują najmniejsze wartości. Dla strony prawej i lewej komory, występuje jeden sygnał ciśnienia pary. Obliczone naprężenia mechaniczne dla obydwu stron będą więc sobie równe.

2.4.3. Zsumowane naprężenia termiczne i mechaniczne

Dzięki zastosowaniu zasady superpozycji, zostały zsumowane ze sobą odpowiednie naprężenia termiczne i mechaniczne, które przedstawiają całkowity przebieg naprężeń obwodowych i wzdłużnych w komorze podczas rozruchu i ustalonej pracy. Na poniższych wykresach przestawione są przebiegi tych naprężeń.

Rys 4.19 Przebieg zsumowanych naprężeń obwodowych na powierzchni wewnętrznej elementu (gdzie, Tot1w-zsumowane naprężenia obwodowe na powierzchni wewnętrznej [MPa], Delta0-

różnica temperatur na grubości ścianki w pkt 90^o[^oC], P-ciśnienie [MPa] )-strona lewa

Rys 4.19 Przebieg zsumowanych naprężeń obwodowych na powierzchni wewnętrznej elementu (gdzie, Tot1w-zsumowane naprężenia obwodowe na powierzchni wewnętrznej [MPa], Delta0-

różnica temperatur na grubości ścianki w pkt 90^o[^oC], P-ciśnienie [MPa] )-strona prawa

Naprężenia na powierzchni wewnętrznej elementu początkowo pochodzą od różnic temperatury na grubości ścianki, mają ujemne wartości-powierzchnia wewnętrzna jest ściskana.

W miarę stabilizowania się warunków pracy i zwiększania się ciśnienia pary, naprężenia przechodzą dodatni i komora jest rozciągana. Prawa strona komory osiąga wyższe co do wartości bezwzględnej wielkości naprężeń termicznych.

Rys. 4.20. Zsumowane naprężenia obwodowe na powierzchni zewnętrznej elementu( gdzie:

Tot1z-zsumowane napręzenia obwodowe na powierzchni zewnętrznej [MPa], Delta0-różnica temperatur na grubości ścianki elementu w punkcie 90º [^oC], P-ciśnienie [MPa] )-strona lewa

Rys. 4.20. Zsumowane naprężenia obwodowe na powierzchni zewnętrznej elementu( gdzie:

Tot1z-zsumowane napręzenia obwodowe na powierzchni zewnętrznej [MPa], Delta0-różnica temperatur na grubości ścianki elementu w punkcie 90º [^oC], P-ciśnienie [MPa] )-strona prawa

Na powierzchni zewnętrznej elementu, naprężenia obwodowe charakteryzuje przeciwny znak oraz mniejsze wartości bezwzględne. Po przejściu w stan ustalony, element jest pod działaniem naprężeń pomiędzy 10



20 MPa. Na kolejnym wykresie przedstawiony jest przebieg naprężeń wzdłużnych na powierzchni wewnętrznej dla obydwu stron komory.

Rys. 4.21. Zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej elementu( gdzie:

Tot2w-zsumowane napręzenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej [MPa], Delta0-różnica temperatur na grubości ścianki elementu w punkcie 90º [°C], P-ciśnienie [MPa] )

Rys. 4.22. Zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej elementu( gdzie:

Tot2w-zsumowane napręzenia wzdłużne na powierzchni wewnętrznej [MPa], Delta0-różnica temperatur na grubości ścianki elementu w punkcie 90º [°C], P-ciśnienie [MPa] )-strona prawa

Na rys. 4.21; 4.22. pokazane obciążenia wzdłużne dla powierzchni wewnętrznych, charakteryzują się bardzo podobnym przebiegiem do obwodowych - naprężenia termiczne ze względu na różnicę temperatur są takie same, jednak kiedy zaczyna działać naprężenie wzdłużne od ciśnienia, zsumowana wartość przy stanie ustalonym będzie nieznacznie mniejsza od obwodowych (obwodowe naprężenia mechaniczne są większe). Na powierzchni zewnętrznej, analogicznie obciążenia mają przeciwny znak (rys 4.23;4.24)

Rys. 4.23. Zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni zewnętrznej elementu( gdzie: Tot2z- zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni zewnętrzne [MPa]j, Delta0-różnica

temperatur na grubości ścianki w punkcie 90^o [^oC] P-ciśnienie)-strona lewa

Rys. 4.24. Zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni zewnętrznej elementu( gdzie: Tot2z- zsumowane naprężenia wzdłużne na powierzchni zewnętrzne [MPa]j, Delta0-różnica

temperatur na grubości ścianki w punkcie 90^o [^oC] P-ciśnienie)-strona prawa

Maleją naprężenia termiczne ze względu na różnice temperatur, zwiększa się ciśnienie. W czasie ustalonej pracy te naprężenia przybierają wartość między 10-20 MPa.

2.4.4. Naprężenia na krawędziach otworów.

Aby jeszcze dokładniej przeanalizować warunki pracy komory, należy uwzględnić obciążenia powstałe w miejscach przerwania ciągłości powierzchni, czyli wspomniane wcześniej miejsca koncentracji naprężeń. Wyliczone współczynniki pomogą oszacować zakres naprężeń działających w tych punktach. Na poniższym wykresie przedstawione są przebiegi naprężeń obwodowych na powierzchni wewnętrznej elementu, oraz w miejscu krawędzi króćca dolotowego pary o wymiarach geometrycznych



32x7 mm, a także króćca wylotowego pary



324x40 mm. Jak widać na rys. 4.25., w miejscu króćca występują bardzo duże wahania wartości. Jednak tylko w początkowej fazie rozruchu, kiedy następuje podanie pierwszych strumieni pary świeżej z kotła. Wartości te sięgają blisko -280 MPa. Można podejrzewać, że w miejscach wysokich koncentracji, dochodzi do przekroczenia granicy plastyczności metalu. W czasie ustalonej pracy, charakteryzują się wielkościami między 60-120 MPa. Niższe wartości w ustalonym czasie pracy, niekoniecznie są bezpieczne dla elementu z uwagi na warunki jakie panują wewnątrz komory. Wysokie temperatury w których eksploatowane jest urządzenie, powodują zmniejszenie wytrzymałości na pełzanie.

Rys. 4.25. Zsumowane naprężenia na krawędzi króćców ( gdzie: Rin-naprężenia obwodowe na krawędzi króćca dolotowego pary [MPa], Rout-Zsumowane naprężenia obwodowe na krawędzi króćca wylotowego pary[MPa]; P-ciśnienie [MPa]; Delta0-różnica temperatury na grubości

ścianki w punkcie 90º)-strona lewa

Rys. 4.26. Zsumowane naprężenia na krawędzi króćców ( gdzie: Rin-naprężenia obwodowe na krawędzi króćca dolotowego pary [MPa], Rout-Zsumowane naprężenia obwodowe na krawędzi króćca wylotowego pary[MPa]; P-ciśnienie [MPa]; Delta0-różnica temperatury na grubości

ścianki w punkcie 90º)-strona prawa

2.4.5. Zredukowane przebiegi naprężeń w zależności od temperatury pracy komory, podstawowe własności decydujące o bezpieczeństwie eksploatacji

Kolejną częścią pracy, jest wyznaczenie charakterystyki przebiegu krzywej średniej czasowej wytrzymałości na pełzanie określonej dla 100 000 tys godzin Rz/100000 w zależności od temperatury oraz granicy pełzania R1/100000 i krzywej minimalnej granicy plastyczności Remin(R0,2min).

Granica pełzania RxTt jest to wartość stałego naprężenia R, przy którym po upływie określonego czasu t, w danej temperaturze T, spowoduje trwałe wydłużenie próbki o określoną wartość. Minimalna granica plastyczności Remin(R0,2min) Określa się ją jako wartość naprężenia rozciągającego, które wywoła w próbce wydłużenia trwałe wynoszące 0,2%

pierwotnej długości pomiarowej próbki.

Na rys. 4.27 zamieszczone są, wyznaczone krzywe pełzania oraz wytrzymałości na pełzanie i granicy plastyczności w zależności od temperatury pracy dla stali 10H2M z której komora VPPP jest wykonana.

Rys. 4.27. Przebiegi charakterystycznych własności wytrzymałościowych stali 10H2M oraz wyznaczenie temperatury granicznej ( gdzie R1/100000 –granica pełzania [MPa], Ret- granica

Jak widać na rys. 4.27 wyznaczona temperatura graniczna wynosi ok 480 ºC. Następnie nakładając wyliczone naprężenia zredukowane oraz wykreślone własności materiału, będzie można jednoznacznie określić w jakich warunkach pracuje komora, oraz w których momentach dochodzi do niebezpiecznych zjawisk. Dzięki temu, można będzie zdiagnozować, które momenty pracy komory mają najistotniejszy wpływ na te zjawiska. Na kolejnym rys 4.28 zamieszczone są przebiegi zredukowanych naprężeń na powierzchni wewnętrznej w zależności od temperatury wewnętrznej ścianki komory wylotowej VPPP oraz własności charakteryzujące materiał. Wybrane naprężenia obwodowe osiągają największe wartości, a co za tym idzie będą najbardziej reprezentatywne do oceny pracy elementu.

Rys. 4.28. Przebiegi zredukowanych naprężeń na powierzchni wewnętrznej komory, w zależności od temperatury ścianki z nałożonymi własnościami ( gdzie: zred-zredukowane naprężenia na powierzchni wewnętrznej elementu [MPa], R1/100000 –granica pełzania [MPa],

Ret- granica plastyczności R0,2min [MPa], Rz100000-średnia czasowa wytrzymałość na pełzanie Rz/100000 [MPa] )-strona lewa

Rys. 4.29. Przebiegi zredukowanych naprężeń na powierzchni wewnętrznej komory, w zależności od temperatury ścianki z nałożonymi własnościami ( gdzie: zred-zredukowane naprężenia na powierzchni wewnętrznej elementu [MPa], R1/100000 –granica pełzania [MPa],

Ret- granica plastyczności R0,2min [MPa], Rz100000-średnia czasowa wytrzymałość na pełzanie Rz/100000 [MPa] )-strona prawa

Z rys. 4.28 ora 4.29. widać w jakich warunkach pracuje komora. Potwierdza to tezę zawartą w teorii w rozdziale 3 nt. warunków pracy komory wylotowej przegrzewacza pary świeżej. W ustalonych okresach pracy, komora jest eksploatowana w warunkach powyżej temperatury granicznej, pracuje w warunkach pełzania. Punkty pracy komory nie przekraczają krzywej granicy pełzania R1/100000 oraz Rz/100000 krzywej średniej czasowej wytrzymałości na pełzanie. Początkowe skoki naprężeń spowodowane dużymi skokami temperatur panują tylko w okresie rozruchu. Jednak ich wartości nie są niebezpieczne, nie przekraczają minimalnej

korzystne ekonomicznie. Obydwie strony komory charakteryzują się niemalże takimi samymi punktami pracy ustalonej.

Jednak jak wspomniano w rozdziale 3 nt. charakterystycznych uszkodzeń powstałych podczas pracy komory, które przeważnie występują w miejscach króćców, rys. 4.30. będzie potwierdzeniem tych tez.

Rys. 4.30. Przebieg zredukowanych naprężeń na krawędziach otworów wlotowych i wylotowych pary po stronie lewej komory (gdzie: Rin- zredukowane naprężenie obwodowe na

krawędzi otworu wlotowego pary φ32x7 mm, Rout- zredukowane naprężenie obwodowe na krawędzi otworu wylotowego pary φ324x40 mm,R1/100000 –granica pełzania [MPa], Ret- granica plastyczności R0,2min [MPa], Rz100000-średnia czasowa wytrzymałość na pełzanie

Rz/100000 [MPa])-strona lewa

Rys. 4.31. Przebieg zredukowanych naprężeń na krawędziach otworów wlotowych i wylotowych pary po stronie prawej komory (gdzie: Rin-zredukowane naprężenie obwodowe na

krawędzi otworu wlotowego pary φ32x7 mm, Rout-zredukowane naprężenie obwodowe na krawędzi otworu wylotowego pary φ324x40 mm,R1/100000 –granica pełzania [MPa], Ret- granica plastyczności R0,2min [MPa], Rz100000-średnia czasowa wytrzymałość na pełzanie

Rz/100000 [MPa]) strona-prawa

Z rys 4.31. można wnioskować że naprężenia w miejscach koncentracji, osiągają wartości niebezpieczne. W początkowej fazie rozruchu, następuje przekroczenie umownej granicy plastyczności co może spowodować trwałe odkształcenia elementu co w konsekwencji może grozić uszkodzeniem. Dalej w momencie przechodzenia układu w ustalony czas pracy, otwory na obydwu stronach pracują w różnych naprężenia przechodzą do bezpieczniejszych

zbliżonych do Rz/100000. Wskazane wyniki przebiegu charakterystycznych naprężeń wskazują jedną z przyczyn omawianych wcześniej typowych uszkodzeń które występują właśnie w miejscach króćców. Mechanizmy powstawania tych uszkodzeń zostały szczegółowo opisane w roz 2.3.2.

3. Wnioski

Celem wykonanej analizy było szczegółowe przedstawienie zasady działania systemu komputerowego nadzoru eksploatacji, który pomaga w racjonalnym przeprowadzaniu rozruchów czy odstawień bloków energetycznych. Bieżąca kontrola powstałych naprężeń i wprowadzenie automatycznego systemu bezpiecznego sterowania zmiennymi procesami jest kluczowe w wydłużaniu życia urzadzen i instalacji.

Wykonane obliczenia dla komory VPPP dały pozytywny wynik w kontekście prawidłowej eksploatacji, a także potwierdziły wszystkie tezy na temat przyczyn powstawania uszkodzeń w elementach oraz pracy komory w warunkach pełzania(praca powyżej temperatury granicznej). Naprężenia powstałe podczas uruchamiania nie przekroczyły granic bezpiecznego zakresu, zarówno w czasie rozruchu jak i ustalonej pracy kotła. Szybkości zmian temperatury w początkowej fazie rozruchu przekroczyły wartości dopuszczalne, jednak naprężenia, które powstały na powierzchni ścianek elementu nie przekroczyły granicy plastyczności. Pewne niepożądane zjawiska, które mogą przyczynić się do uszkodzeń takie jak szoki temperaturowe, zbyt wysokie wartości szybkości zmian temperatury są nieuniknione podczas eksploatacji, a szczególnie przy rozruchu kotła. Początek produkcji pary świeżej i rozpoczęcie podawania pary na przegrzewacze jest tym punktem kulminacyjnym, który powoduje bardzo wysokie naprężenia, często przekraczające wartości dopuszczalne. W analizowanym elemencie, nie doszło do niepokojących przekroczeń na które należałoby zwrócić uwagę. Miejsca w których doszło do bardzo wysokich naprężeń czyli króćce dolotowe i wylotowe pary tzw. miejsca koncentracji naprężeń niestety w początkowej fazie rozruchu przekroczyły granicę plastyczności oraz przy ustalonym czasie pracy, wahają się na granicy Rz/100000. Ta sytuacja nie jest czymś wyjątkowym lecz zjawiskiem normalnym. W tych miejscach szczególnie narażonych na uszkodzenia, często dochodzi do takich sytuacji, uszkodzenia się pojawiają, i należy je kontrolować aby unikać nieplanowanych awarii, wypadnięć bloku z ruchu, a co za tym idzie wysokich strat z tytułu zniszczenia elementu oraz strat finansowych spowodowanych dłuższym nieplanowanym postojem. Warto zaznaczyć, że komora wylotowa przegrzewacza pary, jest stosunkowo małym elementem, uszkodzenia na króćcach są rzadko naprawiane a urządzenie jest w eksploatacji. Jednak zaleca się częste diagnostyki stanu urządzenia i wykonywanie niezbędnych remontów, napraw, podczas planowanych odstawień bloku, aby zwiększyć dyspozycyjność i efektywność energetyczną zakładu.

powstających podczas rozruchów, odstawień i zmian obciążeń bloków energetycznych, pomoże w optymalnym i możliwie jak najszybszym przeprowadzaniu tych procesów. Wspomoże to w podniesieniu dyspozycyjności bloku, zmniejszy awarie (operatorzy bloków będą świadomi powstałych naprężeń, będą mogli na bieżąco je kontrolować poprzez odpowiednie sterowanie procesami). Zaleca się opomiarowanie kluczowych elementów bloków energetycznych (temperatury na powierzchniach zewnętrznych elementów w różnych miejscach na obwodzie – wraz z temperaturą i ciśnieniem czynnika, dzięki czemu wdrażając system nadzoru eksploatacji, będzie można na bieżąco monitorować powstałe naprężenia termiczne i mechaniczne). Takie działania powinny zwiększyć dyspozycyjność bloków energetycznych, a także przy odpowiedzialnej eksploatacji do maksimum wydłużyć czas życia, co w dzisiejszej sytuacji energetycznej Polski, jest bardzo ważne.

Literatura:

[1] A.Zieliński, J.Dobrzański Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica RAFAKO S.A..

Ocena TRWAŁOŚC trwałości elementów części ciśnieniowej kotłów energetycznych w procesie dopuszczania do eksploatacji poza obliczeniowy czas pracy” RAFAKO S.A.

[2] Mgr inz. Ewa Zbroińska Sczechura, Energetyka Nr 9/1997 str 408-409, wyd Pro Novum- Kartowice „Pęknięcia termoszokowe niektórych otworów walczaków kotłów wysokoprężnych”

Katowice, 1997

[3] Jerzy Dobosiewicz, Ewa Zbroińska-Szczechura; „Ocena stopnia zużycia

ciśnieniowych elementów kotłów pracujących w warunkach pełzania” wyd Pro Novum- Kartowice Katowice grudzień 2007

[4] Jerzy Dobosiewicz, Ewa Zbroińska-Szczechura; „Ocena trwałości komór przegrzewaczy pracujących w warunkach pełzania” wyd Pro Novum-Kartowice Katowice grudzień 2007 [5] Ewa Zbroińska Sczechura „Typowe uszkodzenia kotłowych walczaków” wyd Pro Novum- Katowice Katowice, kwiecień 2007

[6] Magdalena Jaremkiewicz, rozprawa doktorska „Odwrotne zagadnienia wymiany ciepła, wystepujace w pomiarach nieustalonej tempeatury płynów” wyd. Politechnika Krakowska IMiUE, Kraków 2011

[7] Jerzy Dobosiewicz, „Ocena ryzyka niezawodnej eksploatacji komór przegrzewaczy kotłów parowych” wyd Pro Novum-Katowice; Zakopane 2008

[7] Marcin Pilarczyk „Monitorowanie Maszyn i Urządzeń Energetycznych-wstęp teoretyczny do laboratoriów”, Kraków 2016

[8] European Standard, EN 12952-3, “Water-tube boilers and auxiliary installations – Part 2:

Design and calculation for pressure parts”. CEN – European Committee for Standarization, rue de Stassart 36, B-1050 Brussels, 25. July 2001 (PN-EN 12952-3 „Kotły wodnorurkowe i urządzenia pomocnicze. Część 3: Konstrukcja i obliczenia części ciśnieniowych”

[9] Taler J., Węglowski B., Zima W., Grądziel S., Zborowski M., “Analysis of Thermal Stresses in a Boiler Drum During Start-up, Transaction of the ASME, Vol.121,” February 1999, pp. 84- 93

[10] J. Taler, „Teoria i praktyka identyfikacji procesów przepływu ciepła” Wydawnictwo Ossolineum, Warszawa-Kraków, Wrocław 1995

[11] http://www.openaccesslibrary.com/vol03/ogolna.pdf stan 13.10.2016r

[12] Ludwik Cwynar „Rozruch kotłów parowych” Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,