Śledzenie zmian energii w określonym układzie nazywamy bilansem energetycznym. Zjawisko to jest bardzo podobne do analizy stanu konta bankowego. Z jednej strony otrzymujemy wpływy, np. wynagrodzenie, wtedy suma zgromadzona na rachunku rośnie. Podobnie jest, gdy energia jest dostarczana do układu. Wydawanie pieniędzy z konta sprawia, że saldo się zmniejsza, co jest podobne np. do wykonywania pracy w układzie.

Wydawane z rachunku bankowego pieniądze nie zawsze są wykorzystywane w sposób właściwy. Podobnie jest z energią – nie zawsze jest przekształcana tylko w pożyteczną pracę, ale np. w straty cieplne. Dziedzina zwana efektywnością energetyczną zajmuje się optymalizowaniem tych strat, czyli – oszczędzaniem energii.

Układy pompowe – pole do popisu

Różnego rodzaju pompy, w zależności od mocy, typu i zastosowań, odgrywają niemałą rolę w strukturze zużycia energii elektrycznej. Tylko transport cieczy, zgodnie z szacunkowymi danymi, pochłania ponad 20% energii elektrycznej w gospodarce. W tym właśnie sektorze znajdują się największe możliwe do uzyskania oszczędności energii. Szczególnie dotyczy to energetyki. W przypadku transportu cieczy, mówiąc o energooszczędności, mamy na myśli:

•    silnik,

•    pompę,

•    minimalizowanie strat ciśnienia w układzie przesyłowym.

W każdym z powyższych przypadków oszczędność dotyczy zmniejszania ilości energii potrzebnej do przetłoczenia cieczy przy określonych warunkach zewnętrznych.

Pompy wody chłodzącej

W energetyce jednym ze sposobów uzyskania oszczędności energii jest racjonalna eksploatacja pomp wody chłodzącej, która uwzględnia zależności pomiędzy temperaturą i strumieniem wody chłodzącej a osiągalną mocą konkretnego turbozespołu. Dotychczasowe sposoby utrzymywania stałej bądź periodycznie zmienianej wydajności pomp wody chłodzącej prowadziły do strat, których eliminacja jest możliwa poprzez zastosowanie ciągłej regulacji wydajności pomp. Tego rodzaju próby podejmowano w energetyce w latach 80. Obejmowały one:

•    modernizację pompy polegającą na wbudowaniu siłownika hydraulicznego i złącza obrotowego na wale,

•    opracowanie algorytmu regulacji,

•    implementację obwodu regulacji w istniejący system DCS bloku energetycznego.

Przeprowadzone próby wykazały niezbicie, że w siłowniach turbin parowych warto regulować masowe natężenie przepływu wody chłodzącej w funkcji obciążenia. Wstępne kalkulacje oparte na pomiarach prowadzonych w polskich elektrowniach wykazały, że zimą dla bloków 200 MW, przy zmniejszeniu o 15% ilości wody w stosunku do nominalnego, otrzymuje się zyski energetyczne w całym zakresie pracy. Przy 50% zmniejszonym obciążeniu te zyski mogą sięgać nawet 400 kW, co jest równoważne z obniżeniem jednostkowego zużycia ciepła o 15 kJ/kWh.

w Elektrowni Dolna odra…

W Elektrowni Dolna Odra położonej na skraju miejscowości Nowe Czarnowo zastosowano otwarty obiekt chłodzenia. Woda pobierana jest z rzeki Regalica wschodnia i po przejściu przez skraplacze turbin zawracana jest z powrotem poprzez kanał zrzutowy do rzeki. W skład układu chłodzenia wchodzą:

•    ujęcie wody wraz z urządzeniami do jej mechanicznego oczyszczania (sita obrotowe),

•    kanał dopływowy (kanał zimny) i odpływowy (kanał ciepły),

•    pompy wody chłodzącej.

W artykule opisano optymalizację pod kątem efektywności energetycznej pompy chłodzącej nr 6PCH, która została wykonana w grudniu 2016 roku.

CEL: zwiększenie sprawności

Optymalizacja swoim zakresem obejmowała remont pompy wody chłodzącej 6PCH, który miał na celu zwiększenie jej sprawności poprzez zabudowę nowego układu regulacji kąta łopat wirnika z siłownikiem hydraulicznym. Układ ten umożliwia zdalne sterowanie wydajnością i jednocześnie zapewnia:

•    regulację nadążną za sygnałem przychodzącym z bloku energetycznego,

•    utrzymywanie stałej wydajności poprzez kontrolę wartości zadanej,

•    wizualizację aktualnego położenia łopat wirnika.

Obieg wody chłodzącej bloku nr 6 jest obiegiem otwartym z dopływem do pompowni centralnej nr 2, do której woda doprowadzona jest kanałem dopływowym z rzeki Regalica wschodnia.

Pompa 6PCH zainstalowana jest w pompowni centralnej nr 2, gdzie w sumie zabudowano 4 pompy współpracujące równolegle i tłoczące wodę chłodzącą odrębnymi rurociągami do skraplaczy czterech turbozespołów. Rurociągi te są połączone w pompowni kolektorem wyposażonym w system zasuw, umożliwiając pracę pomp w układzie wydzielonym (jedna pompa na jeden blok) lub w układzie kolektorowym.

Cały artykuł został opublikowany w nr 2/2018 magazynu Pompy, Pompownie.