Laboratoř tepelných strojů

     Laboratoř tepelných strojů je součásti projektu NETME center. Pracovníci laboratoře se dlouhodobě podílí na výzkumu, vývoji a poradenství v oblasti termodynamiky tepelných motorů především motorů s vnějším přestupem tepla (Stirlingův motor, pístový parní motor, malé parní turbíny).

     Laboratoř je navržena především pro zkoušky tepelných strojů včetně těch, které jsou v soustrojí s elektrickým generátorem/motorem do 100 kWe.

     Zdrojem tepelné energie pro tyto stroje bude může být vodní pára přivedená z centrálního parovodu budovy, horké spaliny, teplá voda a nebo jiné teplonosné médium. Pro chlazení lze využít kondenzátor o výkonu 800 kWt, či studenou vodu o témže výkonu nebo okolní vzduch.

     V laboratoři lze prováděn i výzkum proudění páry či jiný výzkum, který laboratoř svými parametry umožňuje. Například je zde možné provádět výzkum nestacionárních procesů (především přetržité expanze vodní páry a její rozvádění úzkými kanály–výzkum ztrát v těchto kanálech při střídavém proudění páry), zkoušky a další typy experimentálního provozu tepelných strojů.



Nabízené služby laboratoře

  • Termodynamické návrhy jsou řešeny přímo s návazností na samotnou konstrukci stroje a s dalšími technickými požadavky plynoucí z reálného provozu stroje.
  • Na základě takových návrhů je možné vytvořit výrobní dokumentaci a zajistit i výrobu prototypu.
  • V laboratoři je možné odzkoušení prototypů včetně sledování chování a měření potřebných veličin. Naměřená data lze přímo porovnávat s výpočtem a popřípadě inovativním způsobem upravovat prototyp s cílem zlepšení jeho parametrů s ohledem na výrobní náklady.



Technologická vybavenost

     V současnosti je laboratoř vybavena přívodem páry, kondenzátorem a je možné přivést i zemní plyn s možností napojení technologie na kouřovody, které vedou u stropu laboratoře.

     Zdroj páry je přiveden na hranici laboratoře o parametrech 1,4 MPa (sytá pára max) a celkovém výkonu 800 kg·h-1 max. Parametry páry mohou být regulovány škrcením. Odvod páry z modulu je realizován do kondenzátoru s odlučovačem oleje. V kondenzátoru mohou být udržovány podmínky pro kondenzaci od 50 do 115°C, pro případ havárie je kondenzátor konstruován na maximální tlak a teplotu v parovodu.

     Zařízení může být připojeno k el. síti při napětí 400 V (třífázové vedení) o příkonu/výkonu až 100 kW. Měření je zajištěno bilančním elektroměrem:

a1.png

Příloha 1. Příklad zapojení parního spotřebiče .

M parní spotřebič; Kon kondenzátor; Odo odlučovač oleje; ElR elektrický rozvaděč.
1 přívod páry a regulace škrcení; 2 odsávání vodní a olejových par; 3 odvod odpadní vody do kanálu; 4 odvod odpadního oleje od M; 5 odvod odloučeného oleje v kondenzátoru; 6 odvodnění M přímo do kondenzátoru; 7 odvod páry z M.

                         

  Podrobné schéma zařízení v laboratoři je následující: 

a2.png

Příloha 2. Technologické schéma parní okruhu laboratoře.

1 havarijní–regulační ventil (nastavení průtoku je ruční); 2 smyčka tlumící vibrace potrubí (podle požadavků M–součástí M); 3 vývěva; 4 nádoby na směs olej+voda; 5 záchytná vana pro M; 6 záchytná vana pod kondenzátorem.
T1 teploměr (do 100 °C) T2 teploměr (100 °C); p1 čidlo tlaku (0 až 2 bar); L1 čidlo hladiny; L2 čidlo hladiny.
Vedle elektronických čidel budou umístěny i vizuální měřidla-tj. teploměry, tlakoměry, vodoznak.

                

Stavební vybavenost laboratoře

     Zkoušené stroje s generátorem budou umístěny na mohutném rámu schopným tlumit vibrace, které tyto soustrojí budou generovat (max budící síla 15 000 N při 25 Hz).

a3.png

Příloha 3. Přibližné dispoziční uspořádání technologie.

 a kondenzátor; b příruby parovodu, chladícího okruhu a odvodu kondenzátu; c měřící místnost; d el. rozvaděč; e zásuvka 400 V; f havarijní ventil; g betonová stolice; h místo pro jiná testované zařízení v laboratoři. 

     Při samotné realizace zapojení nových technologií je nutné dbát na předepsané bezpečnostní a obslužné rozestupy mezi jednotlivými technologiemi. Je nutné také respektovat rozmístění el. zásuvek, kanálů a pod.

      Laboratoř je vybavena i výkonným odsávání vodní páry (pro případ nedokonalé těsnosti modulu nebo jiného testovaného zařízení, najíždění okruhu a pod.) se stopovým množstvím oleje v objemu 50 m3·h-1.

      Instalována technologie se stále mění pro aktuální dispozici zařízení je nutno se dotázat či požádat o prohlídku stavu.

                

Popis nadřazeného řídícího systému laboratoře

     Nadřazený řídící systém laboratoře tepelných strojů (dále jen řídící systém) musí zajišťuje bezpečný a plynulý chod parní části laboratoře, bez ohledu na to jaký stroj je v laboratoři právě testován.

      Vstupy do řídícího systému jsou z měřících čidel a pokyny obsluhy. Výstupem jsou signály pro otevření havarijního ventilu, spuštění čerpadla kondenzátu respektive signál pro zavření havarijního ventilu a vypnutí čerpadla kondenzátu. Na základě vstupních signálů reaguje řídící systém následovně:

a4.png

Příloha 4. Řídící schéma technologie laboratoře.

 Stiskem tlačítka "centrální stop" se odpojí technologie od el. sítě. 

     Na řídícím pultu je displej s ovládání pro nastavování a kontrolu veličin vstupujících do řídícího systému. V případě, že signál na havarijní dostavení přijde z vnějšku (z TZ, stisk tlačítka havarijního odstavení, jiný nadřazený signál) napíše se na displej jedna z těchto možností.

     Fyzické umístění jednotlivých čidel lze odečíst z Přílohy 2.




Přílohy:

               

Nahoru