Advertisement

Power Plant Simulation—Transient and Steady-State

  • R. Leithner
  • A. Witkowski
  • H. Zindler
Chapter

Abstract

The first calculation programs for power plant cycles were developed in the early 1960s. In 1973, a method for cycle calculation was presented by (Dittmar 1973). Its key characteristic is the manner in which a cycle is constructed numerically to make it accessible to the computer—connecting lines are also systematized with codes. In this way, the whole cycle can be represented as a sequence of numbers—and interpreted by the computer. This approach has mainly been retained in most cycle calculation programs to date (see also Chap.  1 and Sect. 7.2.2).

Keywords

Heat Exchanger Combustion Chamber Steam Turbine Steam Generator Outlet Temperature 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

References

  1. Acklin L, Läubli F (1960) Die Berechnung des dynamischen Verhaltens von Wärmetauschern mit Hilfe von Analog-Rechengeräten. Technische Rundschau Sulzer (Research Journal)Google Scholar
  2. Ahmed S (2010) Condition monitoring, diagnostic and controlling tool for boiler feed pump. TU-BraunschweigGoogle Scholar
  3. Ahmed S, Leithner R (2010) Deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 021 762: Turbomaschinen Monitoring-, Schutz- und RegelsystemGoogle Scholar
  4. Ahmed S, Leithner R, Kosyna G (2010) Condition monitoring, diagnostic and controlling tool for boiler feed pump. VGB PowerTech 90(11):67–71Google Scholar
  5. Albert FW (1998) Fuzzy logic und ihre Anwendung in Müllheizkraftwerken. VGB Kraftwerks- technik 12:66–72Google Scholar
  6. Allard G, Läubli F, Le Febve D (1970a) Die Berechnung des dynamischen Verhaltens von Wärmetauschern mit Hilfe von Analog-Rechengeräten. A.I.M. Association des ingenieurs electriciens sortis de I’Institut electrotechnique MontefioreGoogle Scholar
  7. Allard G, Läubli F, Le Febve D (1970b) Prozess- und Regeldynamik fossil gefeuerter Dampferzeuger Analyse und Berechnung des dynamischen Verhaltens. A.I.M, Association des Ingenieurs electricien sortis de I’Institute electrotechnique MontefioreGoogle Scholar
  8. Apascaritei B (2008) Error analysis for energy process simulation. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  9. Ascher UM, Petzold LR (1998) Computer methods for ordinary differential equations and differential-algebraic equations. SIAM Verlag, PhiladelphiaCrossRefMATHGoogle Scholar
  10. Ballin L, Sfar K, Staedtler A (2012) One year of commercial operation in Irsching. In: Proceedings of the PowerGen Asia 2012, Bangkok, ThailandGoogle Scholar
  11. Brandt F (1999a) Brennstoffe und Verbrennungsrechnung, 3rd edn. Bd. 1 of FDBR – Fachbuchreihe. Vulkan-Verlag, EssenGoogle Scholar
  12. Brenan KE, Campbell SL, Petzold LR (1995) Numerical solution of initial-value problems in differential-algebraic equations. Siam Verlag, PhiladelphiaCrossRefMATHGoogle Scholar
  13. Bruß S, Leithner R, Paßmann N, Taschenberger J (2000) Simulation der Druck- und Temperaturänderungen in einem Dampferzeuger bei Turbinenventilschnellschluß und Ausfall eines von mehreren Sicherheitsventilen. VDI-GET Fachtagung “Modellierung und Simulation von Dampferzeugern und Feuerungen” 5.-6. März. VDI-Report Nr. 1664, Braunschweig, Germany, pp 167–173Google Scholar
  14. Caretto L, Gosman A, Patankar SV, Spalding D (1972) Two calculation procedures for steady, three-dimensional flows with reciculation. In: Proceedings of the 3rd int conf numerical methods fluid dynamics, Vol 2, p 60Google Scholar
  15. Dittmar H (1973) Einsatz eines Programmsystems zur Berechnung von thermodynamischen Kreisprozessen bei den VEW. VGB Kraftwerkstechnik, Vol 53Google Scholar
  16. Doetsch G (1961) Anleitung zum praktischen Gebrauch der Laplace-Transformation. R. Oldenbourg VerlagMATHGoogle Scholar
  17. Döring M (1995) Simulation des Auskühlvorgangs in Dampferzeugern. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  18. Dymek ThG (1991) Modulares und bedienerfreundliches Rechenprogramm für die Kraftwerksdynamik. Progress report VDI 260, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  19. Ecabert R, Miszak P (1978) Zwangsdurchlaufkessel mit vertikaler oder schraubenförmiger Berohrung. VGB Kraftwerkstechnik 58(12):877–883Google Scholar
  20. Focke G (1972) Das dynamische Verhalten von Ventilatormühlensystemen. Energietechnik 22, Nr. 9Google Scholar
  21. Gebhardt A (1986) Rechnerische Simulation des instationären Teillastverhaltens konventioneller Kraftwerksblöcke. Dissertation, Rheinisch Westfälischen TH AachenGoogle Scholar
  22. Gerber (1959) Automatische Regelung von Dampferzeugern, Dampf- und Gasturbinen. Technische Rundschau Bern, Vol 12Google Scholar
  23. Giglmayr I, Nixdorf M, Pogoreutz M (2001) Comparison of software for thermodynamic process calculation. VGB PowerTech 81(2):44–51Google Scholar
  24. Herzog R, Läubli F (1987) Beobachter – Regelung für Überhitzerschaltungen mit weniger Einspritzstellen. VGB Kraftwerkstechnik 67(7):670–678Google Scholar
  25. IAPWS (1997) IAPWS Release: IAPWS industrial formulation 1997 for the thermodynamic properties of water and steam. Technical Report, IAPWS SecretariatGoogle Scholar
  26. Janßen HD (1996) Untersuchungen zur Wärmeübertragung an strukturierten Plattenelementen und zur Berechnung mittlerer Wärmedurchgangskoeffizienten. Progress report VDI 92, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  27. Jungnickel D (1994) Graphen, Netzwerke und Algorithmen. B.I. WissenschaftsverlagGoogle Scholar
  28. Kallina G (1995) Vorausschauender Freilastrechner für das optimale Anfahren von Dampferzeugern. VGB Kraftwerkstechnik 75:578–582Google Scholar
  29. Kempin T, Knoop P, Zahn H, Gierend C (2005) Kostenoptimierende Anwendung von Fuzzy Control in Müllverbrennungsanlagen. VGB PowerTech 12:70–75Google Scholar
  30. Kestin J (1982) Ein Beitrag zu Stodolas Kegelgesetz. Wärme- und Stoffübertragung 16:53–55CrossRefGoogle Scholar
  31. Kosmowski I, Schramm G (1987) Turbomaschinen. VEB Verlag Technik, BerlinGoogle Scholar
  32. Lechtenbörger F, Leithner R (1997) Dimensionslose Kennzahlen zur Wärmeübertragungsberechnung. Wirtschaftliche Wärmenutzung in Industrie und Gewerbe, VDI-Report Nr. 1296. VDI-Gesellschaft Energietechnik, BraunschweigGoogle Scholar
  33. Leibbrandt St, Meerbeck B (2004) Neue Automatisierungskonzepte steigern die Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken. VGB PowerTech 12:40–43Google Scholar
  34. Leithner R (1974) Druckänderung im Hochdruckteil und Zwischenüberhitzer eines Dampferzeugers infolge Notschaltungen. Brennstoff-Wärme-Kraft 26(6):249–257Google Scholar
  35. Leithner R, Linzer W (1975) Einfaches Dampferzeugermodell (digitale Simulation). Fortschr.-Ber. VDI 41, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  36. Leithner R (1980b) Dynamik im Großdampferzeugerbau. Elektrizitätswirtschaft, Nr. 8Google Scholar
  37. Leithner, R (1983a) Vergleich zwischen Zwangdurchlaufdampferzeuger, Zwangdurchlaufdampferzeuger mit Vollastumwälzung und Naturumlaufdampferzeuger. VGB Kraftwerkstechnik 63(7):553–568Google Scholar
  38. Leithner R (2002) Automation and control of thermal processes and steam generator and steam distribution networks. Vol. 6.43.32 und 6.43.32.1 Eolss OxfordGoogle Scholar
  39. Linnecken H (1957) Die Mengendruckgleichung für eine Turbinen- Stufengruppe. Brennstoff-Wärme-Kraft 9, Nr. 2Google Scholar
  40. Löhr Th (1999) Simulation stationärer und instationärer Betriebszustände kombinierter Gas- und Dampfturbinenanlagen. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  41. Lutz W, Wendt W (2002) Taschenbuch der Regelungstechnik. Verlag Harri, DeutschMATHGoogle Scholar
  42. Martins JRRA, Kroo IM, Alonso JJ (2000) An automated method for sensitivity analysis using complex variables. In: Proceedings of the 38th aerospace sciences meeting. AIAA paper 2000-0689, Reno, USAGoogle Scholar
  43. Martins JRRA, Sturdza P, Alonso JJ (2001b) A connection between the complex-step derivative approximation and algorithmic differentiation. In: AIAA 39th aerospace sciences meeting and exhibit. Paper no. AIAA-2001-0921, Reno, USAGoogle Scholar
  44. Michelfelder S, Bartelds H, Lowes TM, Pai BR (1974) Berechnung des Wärmeflusses und der Temperaturverteilung in Verbrennungskammern. Brennstoff-Wärme-Kraft 26(1):5–13Google Scholar
  45. Neville A (2011) Irsching 4 combined cycle power plant, Irsching, Bavaria, Germany. Power 155(9):40Google Scholar
  46. Nielsen L (2008) Analyse, technische und wirtschaftliche Optimierung von Speicherkraftwerken durch dynamische Simulation. Master thesis, Technical University of BraunschweigGoogle Scholar
  47. Palmer CA, Erbes MR (1994) Simulation methods used to analyze the performance of the GE PG6541B gas turbine utilizing low heating value fuels. IGTI-Vol. 9, ASME COGEN-TURBOGoogle Scholar
  48. Patankar SV (1975) Numerical prediction of three-dimensional flows. In: Lunder BE (ed) Studies in convection: theory, measurement and applications, Vol 1. Academic Verlag, New YorkGoogle Scholar
  49. Patankar SV (1980) Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere Publ. Corp., Washington, New York, LondonMATHGoogle Scholar
  50. Ponweiser K (1997) Numerische Simulation von dynamischen Strömungsvorgängen in netzwerkartigen Rohrstrukturen. Progress report VDI 378, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  51. Profos P (1944) Vektorielle Regeltheorie. Dissertation, ETH ZurichGoogle Scholar
  52. Rohse H (1995) Untersuchung der Vorgänge beim Übergang vom Umwälz- zum Zwangsdurchlaufbetrieb mit einer dynamischen Dampferzeugersimulation. Progress report VDI 327, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  53. Rosahl O (1942) Belastungsstöße und Speicherfähigkeit in Dampfkraftbetrieben. Vulkan-Verlag, EssenGoogle Scholar
  54. Schneider A (1958) Das regeldynamische Verhalten von Kohlenstaubfeuerungen. Dissertation, TH-StuttgartGoogle Scholar
  55. Schneider, A (1960) Der Transport von Kohlenstaub durch Trägergas in Rohrleitungen und der regeltechnische Einfluss auf die Feuerung. Energie 12, Nr. 9Google Scholar
  56. Schneider A, Spliethoff H (1962) Regeldynamische Eigenschaften von Dampferzeugern. Oldenburg-Verlag, MunichGoogle Scholar
  57. Spalding DB, Patankar SV (1972b) A calculation procedure for heat, mass and momentum transfer in three-dimensional parabolic flows. Int J Heat Mass Transf 15:1787–1806CrossRefMATHGoogle Scholar
  58. Stamatelopoulos GN (1995) Berechnung und Optimierung von Kraftwerkskreisläufen. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  59. Sterff J, Wellfonder E (2006) Historische Entwicklung der Leittechnik von Dampfkraftwerken. atp Automatisierungstechnische Praxis, Vol 6Google Scholar
  60. Stodola A (1922) Gas- und Dampfturbinen. Springer, New YorkGoogle Scholar
  61. Strauß K, Baumgartner F (1985) Das dynamische Verhalten von Dampferzeugern unterschiedlicher Bau- und Feuerungsart bei Fest- und Gleitdruckbetriebsweise. In: Jahrbuch der Dampferzeugertechnik, Vol 2, 5th edn., 900–911. Vulkan Verlag, EssenGoogle Scholar
  62. Strauß K (1998) Kraftwerkstechnik – zur Nutzung fossiler, regenerativer und nuklearer Energiequellen. Springer, Berlin, Heidelberg, New YorkGoogle Scholar
  63. Strejc V (1960) Approximation aperiodischer Übergangscharakteristiken. Zmsr Nr. 3:115–124Google Scholar
  64. Tong LS, Tang YS (1997) Boiling heat transfer and two-phase flow, 2nd edn. Taylor & Francis, New YorkGoogle Scholar
  65. Traupel W (1988) Thermische Turbomaschinen. Springer, Berlin, Heidelberg, New YorkMATHGoogle Scholar
  66. Trautmann G (1988) Optimierung des Anfahrvorganges in konventionellen Kraftwerken bezüglich Wechselbeanspruchung durch Temperatur und Druck. Dissertation, Technical University of BraunschweigGoogle Scholar
  67. Trautmann G, Tegethoff J, Scheffknecht G, Tsolakidis I, Kehrein U, Daur M (2000) Diagnosis tool for conventional steam power plants. Alstom Energy Systems GmbH, Stuttgart, GermanyGoogle Scholar
  68. UCPTE (1990) Effective power control in the UCPTE-Net. Paris 1990Google Scholar
  69. UCPTE (1995) Recommandations for primary and secondary frequency - and effective power control in the UCPTE-Net. July 1995Google Scholar
  70. VDI: Energietechnische Arbeitsmappe. (2000) 15th edn. Springer, Berlin, Heidelberg, New YorkGoogle Scholar
  71. VDI-Wärmeatlas (2006) VDI–Wärmeatlas – Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 10th edn. VDI-Verlag GmbH., DüsseldorfGoogle Scholar
  72. Walter H (2001) Modellbildung und numerische Simulation von Naturumlaufdampferzeugern. Progress report VDI 457, VDI Verlag, DüsseldorfGoogle Scholar
  73. Wang J, Leithner R (1995) Konzepte und Wirkungsgrade kohlegefeuerter Kombianlagen. Brennstoff-Wärme-Kraft 47(1/2):11–17Google Scholar
  74. Witkowski A (2006) Simulation und Validierung von Energieumwandlungsprozessen. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  75. Zindler H (2007) Dynamische Kraftwerkssimulation durch Kopplung von FVM und PECE Verfahren mit Hilfe von Adjungiertenverfahren. Dissertation, TU BraunschweigGoogle Scholar
  76. Zindler H, Walter H, Hauschke A, Leithner R (2008) Dynamic simulation of a 800 MWel hard coal one-through supercritical power plant to fulfill the Great Britain grid code. In: Proceedings of the 6th IASME/WSEAS int. conference on HEAT TRANSFER, THERMAL ENGINEERING and ENVIRONMENT (HTE08). WSEAS Press, WSEAS, Rhodes Island, GreeceGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Wien 2017

Authors and Affiliations

  1. 1.Institute of Energy and Process Systems EngineeringTechnical University of BraunschweigBraunschweigGermany

Personalised recommendations