Course: Power Plant Control and Automation

« Back
Course title Power Plant Control and Automation
Course code KKE/RAT
Organizational form of instruction Lecture + Tutorial
Level of course Master
Year of study not specified
Semester Summer
Number of ECTS credits 5
Language of instruction Czech
Status of course Compulsory
Form of instruction Face-to-face
Work placements This is not an internship
Recommended optional programme components None
Lecturer(s)
  • Klemsa Josef, Ing. CSc.
  • Klemsa Josef, Ing. CSc.
  • Žitek Pavel, Ing.
Course content
Content of lectures: 1. Basic terms. Power system and operating. Regulation of power system. Interconnection of power systems and international cooperation (UCTE). Requirements for connection of blocks into UCTE. Codex of transmission system. 2. Automatic regulation of power system. Regulation of frequency and output power in system. 3. Regulation of power plant block, cooperation boiler-turbine. Introduction into regulation of steam boilers, systems of centralized supply of heat. 4. Regulation of nuclear unit with power water reactor(PWR). Introduction in regulation of steam turbines. 5. Design of regulatory and fast-closing steam armature of turbine. Bases of regulation of turbine and thermodynamic principles (regulation: throlling, group, sliding pressure etc.). 6. Simple mechanical regulator of turbine, static characteristics. Explanation of a term: statics regulation, exchanger of mean speed, regulation of rotation speed and output of independently operating turbogenerator or unit in extended power system. 7. Mechanical arrangement of valves of turbines with lower output ( half-time shaft or girder). Regulation of back-pressure and extraction turbines. Classic hydraulic regulation of ŠKODA turbines. 8. Utilization of electronic systems necessary for regulation of turbines. Series and parallel sequencing of electronics and hydraulics. Electronic operation of turbine. 9. Utilization of commercial high-pressure hydraulics necessary for operation with turbine valves. Electronic protective systems of rotation speed. 10. Protection of turbine. Distributated control system (DCS) of power plant block. Obsah cvičení: 1. Brief bases of theory of linear regulation, block scheme of regulatory circuits. Transmission. 2. Survey of P,PI,PID regulators and dynamic properties. 3. Dynamics of starting of rotor system of turbine, mathematical description, calculation of sweep. 4. Function of hydraulic servo-drive, static and dynamic properties, mathematical description 5. Simplified model of regulatory circuit of speed and output of turbine. Mathematical description. 6. Description of scheme of hydraulic regulation of Škoda turbine. 7. Theory of evaluation of thermal mechanical stress of critical point of turbine. 8. Mathematical models of thermal mechanical stress, mapping, regulation. 9. Examples of block schemes of structures of selected regulatory circuits of block. 10. Examples of analysis of operator´s workplace of control system, illustration of screens of monitors necessary for control of turbine.

Learning activities and teaching methods
Lecture, Practicum
  • Contact hours - 52 hours per semester
  • Preparation for an examination (30-60) - 50 hours per semester
  • Preparation for comprehensive test (10-40) - 28 hours per semester
prerequisite
professional knowledge
popsat a vysvětlit hlavní funkce částí elektrárenského bloku, jejich fyzikální podstatu
popsat a vysvětlit termodynamické procesy v okruzích klasické a jaderné elektrárny
popsat a vysvětlit vlastnosti základních strojních částí parní turbíny
samostatně využívat teoretické znalosti z oblasti mechaniky tekutin a termomechaniky
professional skills
číst a orientovat se v technickém výkresu součásti nebo jednoduché sestavy
číst a orientovat se v různých druzích schémat (např. regulační, elektrické, teplotechnické)
rozpoznat základní požadavky na řízení a výměny informací v různých systémech
orientovat se v základních pojmech uspořádání a konstrukčního řešení parních turbín
learning outcomes
professional knowledge
znát základní pojmy z oblasti provozních vlastností a regulace elektrizační soustavy
znát základní metody provozování a regulace elektrárenských bloků z hlediska spolupráce jejich hlavních částí
znát příklady vybraných konstrukcí regulačních ventilů turbíny a světlit jejich funkční vlastnosti
znát principy regulace turbín od jednoduchých mechanických systémů regulace malých turbín až po současná uspořádání elektrohydraulického řízení velkých elektrárenských bloků
znát základy uspořádání a funkce ochran turbíny a systému monitorování mechanického chodu stroje
popsat funkci a konstrukční řešení mechanických a hydraulických částí regulačních systémů turbín
orientovat se v pojmech a uspořádání řídicích systémů elektrárenského bloku
znát hlavní regulační okruhy jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory a pochopit zvláštnosti řízení a regulace štěpné reakce v jaderném reaktoru
znát základní pojmy z teorie lineární regulace, vlastností jednotlivých typů regulátorů a jejich použití pro regulaci bloků i elektrizační soustavy
professional skills
popsat a vysvětli funkci jednotlivých bloků zpětnovazebního regulačního obvodu
orientovat se v principech regulace konkrétní turbíny a umět rozpoznat správnou, nebo vadnou funkci regulačního systému v elektrárenském provozu
provést základní a jednoduché výpočty dynamiky rozběhu rotorové soustavy turbogenerátoru po jeho náhlém výkonovém odlehčení
sestavit model dynamických vlastností regulačního systému turbín
zvládnout výpočtový návrh velikosti difuzorových regulačních ventilů turbíny
provést základní a jednoduché výpočty teplotního namáhání kritického místa parní turbíny
teaching methods
professional knowledge
Lecture
professional skills
Practicum
assessment methods
professional knowledge
Oral exam
professional skills
Test
Recommended literature
  • Čermák, Jiří; Peterka, Václav; Závorka, Jiří. Dynamika regulovaných soustav : v tepelné energetice a chemii. 1. vyd. Praha : Academia, 1968.
  • Havlíček, Karel. Řízení, regulace a měření elektrizačních soustav. I. část. 1. vyd. Plzeň : VŠSE, 1985.
  • Havlíček, Karel. Řízení, regulace a měření elektrizačních soustav. II. část. 1. vyd. Plzeň : VŠSE, 1985.
  • Kmoníček, Vladimír; Janeba, Břetislav. Regulace a automatizace tepelných turbin a elektráren. 1. vyd. Plzeň : VŠSE, 1976.
  • Ladislav Vilimec. Řízení a regulace energetických zařízení. Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1853-5.


Study plans that include the course
Faculty Study plan (Version) Branch of study Category Recommended year of study Recommended semester
Faculty of Mechanical Engineering Nuclear Power Equipment Design (1) Mechanical engineering and mechanical production 2 Summer
Faculty of Mechanical Engineering Design of Power Machines and Equipment (1) Mechanical engineering and mechanical production 2 Summer
Faculty of Mechanical Engineering - (1) Mechanical engineering and mechanical production 2 Summer
Faculty of Mechanical Engineering - (1) Mechanical engineering and mechanical production 2 Summer