Detail předmětu

Měření a regulace v energetice

FSI-LMRAk. rok: 2024/2025

V předmětu jsou probrány aktuální trendy v oblasti řízení a regulace energetických zařízení. Důraz je kladen na snímače, regulační obvody dílčích komponent až po komplexní regulace energetických celků ve vazbě na elektrizační soustavu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Vstupní znalosti

Kotle, Tepelné turbíny a turbokompresory, Tepelné turbíny I., II.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zkouška - písemná, ústní část. Zkouška bude dělena na dvě části s celkovým dosažitelným počtem bodů 100. Každá část zkoušky bude mít dosažitelných 50 bodů a bude dělena mezi zkoušející.
Zápočet - podmínky udělení: účast a aktivní práce na cvičení.

Přednášky nepovinné, cvičení min. 75% účasti na cvičeních, náhrada studiem doporučené literatury.

Učební cíle

Posluchačky a posluchači se seznámí se základními typy regulačních obvodů, jejich klíčovými komponenty – snímači, aktuátory, řídicími systémy a nutnými elektrickými prvky pro ovládání aktuátorů.

Student získá znalosti v problematice měření, řízení a regulace energetických systémech. Seznámí se základními typy regulačních obvodů v energetice, jejich klíčových komponent a problematikou vhodného použití těchto komponent.

Základní literatura

Němec, Z.: Regulace a automatizace energetických zařízení. Studijní opora pro magisterské studium. VUT v Brně, FSI, ÚAI, 2012. (CS)
O'Dwyer, A.: HANDBOOK OF PI AND PID CONTROLLER TUNING RULES (2nd Edition), Imperial College Press, 2006, SIBN 1-86094-622-4 (EN)
VILIMEC, L. Řízení a regulace energetických zařízení. Skripta VŠB TU Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1853-5. (CS)

Doporučená literatura

Fisher: CONTROL VALVE HANDBOOK, 5th Edition, Emerson Automation Solutions 2017, dostupné z https://www.emerson.com/documents/automation/control-valve-handbook-en-3661206.pdf (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ETI-P magisterský navazující

    specializace ENI , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.

Osnova

1. Základní regulační obvod, klíčové komponenty regulačního obvodu pro energetické systémy. Elektrické ovládací prvky a jejich použití v regulaci (spojité, On/Off a PWM).
2. Zpětnovazební prvky: snímače teploty, tlaku, průtoku, výšky hladiny, snímače pro řízení dávkování paliva, bezpečnostní prvky. Klíčové vlastnosti zpětnovazebních prvků (rozlišení, přesnost a odezva), oblasti použití a sběr dat.
3. Aktuátory: elektrické zdroje tepla, elektricky ovládané ventily, řízení čerpadel, pásových dopravníků, podavačů paliva a bezpečnostní prvky. Klíčové vlastnosti aktuátorů (odezva, řiditelnost a dosažitelná přesnost řízení), kontrola funkcionality aktuátorů.
4. Řídicí systémy – elektronické přístroje pro řízení energetický systémů – základní vlastnosti, oblasti použití. Regulátory a jejich parametry používané v řídicích systémech.
5. Řízení a regulace v oblasti elektrizační soustavy (frekvence, napětí, výkon), primární, sekundární, terciární regulace. Reálné chování producentů elektřiny (jaderné, parní, paroplynové, vodné, přečerpávací, větrné, solární zdroje) v průběhu dne, týdne, roku.
6. Regulační možnosti jednotlivých producentů elektřiny. Možnosti regulace činného výkonu, odezva na změnu výkonu, regulační rozsahy, regulační stabilita.
7. Základní regulační vazby na kotli, dynamika kotlů na tuhá a kapalná paliva. Regulace teploty přehřáté a přihřáté páry. Regulace napájení kotlů bubnový a průtočných.
8. Řízení a regulace dílčích funkčních celků (ventilátorů, kompresorů, čerpadel a jiných energetických zařízení.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.

Osnova

9. Cvičení – Návrh napájecí stanice s čerpadlem řízeným frekvenčním měničem a čerpadlem s regulací škrcení ve výtlaku. Porovnání navrhovaných variant a vliv na ekonomiku provozu. Specifikace podkladů pro řízení.
10. Cvičení – Výroba vodíku z OZE. Návrh technologického řešení, řízení a regulace. Specifikace podkladů pro řízení.
11. Cvičení – Základy měření a sběru dat, měření teploty a ověření dosažitelných parametrů termoelektrických a odporových snímačů teploty.
12. Cvičení – Řízení teploty na laboratorním modelu, ukázka měření tlaku a průtoku v pneumatických obvodech.
13. Individuální konzultace, zápočty.