Przed modernizacją kotła energetycznego OP trzeba opracować dokumentację przeglądu: określić rodzaj kotła z jego oznaczenia i rozpoznać elementy na schemacie konstrukcyjnym, dobrać metody badań dla czterech grup elementów i przyrządy do tych badań, przenieść z protokołu wyniki, uszkodzenia i metody naprawy, a na koniec - z wyników pomiarów - obliczyć straty cieplne i sprawność kotła metodą pośrednią i porównać ją ze sprawnością gwarantowaną 91%.
Model „d”, czyli dokumentacja na papierze. Zdający wpisuje ręcznie odczyty, wyniki obliczeń, oznaczenia z rysunków i wnioski do tabel, wykresów i schematów wydrukowanych w arkuszu. W podglądzie tłem jest strona arkusza, wpisy zdającego są granatowe i odręczne, a pola wpisane w bieżącym kroku są podświetlone na żółto. Kolejność kroków idzie za kolejnością tabel i rysunków w arkuszu, a w obrębie jednej tabeli - za kryteriami klucza.
Dane. Wszystkie liczby pochodzą z treści zadania, tabel i rysunków arkusza CKE. Każdy wynik jest w skrypcie policzony z tych danych i porównany z kluczem oceniania, a każda wpisana nazwa - z tekstem kryterium. Tam, gdzie klucz przyjmuje kilka zapisów, w kroku jest to zaznaczone. Wiedza z energetyki spoza arkusza (np. znaczenie liter w oznaczeniu kotła, symbole na schemacie) jest w kroku nazwana wprost jako wiedza ogólna.
Bezpieczeństwo. To materiał do nauki pracy z dokumentacją. Przeglądy, pomiary i naprawy kotłów, generatorów i urządzeń elektroenergetycznych wykonują wyłącznie osoby z odpowiednimi uprawnieniami (świadectwa kwalifikacyjne), według instrukcji eksploatacji i poleceń na piśmie - rozwiązanie arkusza ich nie zastępuje.
Zaokrąglenia. Arkusz każe liczyć stratę niezupełnego spalania i sumę strat z dokładnością do trzech miejsc po przecinku, a pozostałe wyniki - do dwóch. Klucz podaje sprawność 89,085 ± 0,01 (policzoną z niezaokrąglonych strat); suma zaokrąglonych strat daje 89,084, czyli 89,08 - mieści się w tolerancji.
To jedno z możliwych rozwiązań - w kolumnach opisowych tabeli 4 wystarczy treść zgodna z protokołem.
Jak liczą się punkty. Klucz ma 41 kryteriów w 5 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 31 punktów - można stracić 10 kryteriów i nadal zdać.
Kroki 1-3 · po tym etapie masz 8 z 41 kryteriów (pkt)
Określ na podstawie oznaczenia rodzaj kotła oraz rozpoznaj na schemacie konstrukcyjnym jego elementy.
Punkt 1 dokumentacji rozszyfrowuje oznaczenie: pierwsza litera O - kocioł parowy z ekranowaną opromieniowaną komorą paleniskową, z obiegiem naturalnym, druga litera P - pyłowy opalany węglem kamiennym. Każda litera to osobne kryterium, więc wpisuje się oba opisy.
Wpisanie samego „OP” albo tylko jednego z dwóch opisów.
Określ na podstawie oznaczenia rodzaj kotła oraz rozpoznaj na schemacie konstrukcyjnym jego elementy.
Na rysunku 1 spaliny płyną w górę przez komorę paleniskową (pierwszy ciąg), a potem w dół przez pomarańczowy ciąg konwekcyjny z podgrzewaczem wody - to kocioł dwuciągowy. Odczytanie układu ciągów ze schematu to wiedza ogólna o budowie kotłów; klucz przyjmuje „dwuciągowy”, „dwa” albo „2”.
Określ na podstawie oznaczenia rodzaj kotła oraz rozpoznaj na schemacie konstrukcyjnym jego elementy.
Walczak (3) to zbiornik na szczycie kotła, z którego opadają rury opadowe; przegrzewacz pary (2) - czerwone pęczki w górnej części komory; podgrzewacz wody (4) - zielone pakiety w ciągu konwekcyjnym; podgrzewacz powietrza (1) - na dole drugiego ciągu, przy niebieskich kanałach powietrza; komora paleniskowa (5) - żółta, największa część kotła. Rozpoznanie elementów to wiedza ogólna; numery zgodne z kluczem.
Zamiana podgrzewacza wody (4) i powietrza (1) - wodny leży wyżej, w strumieniu gorętszych spalin.
Kroki 4-7 · po tym etapie masz 18 z 41 kryteriów (pkt)
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Podgrzewacz wody ma w punkcie 4 dokumentacji tylko punkt 3 opisu, czyli pomiary grubości ścianek - przy tej metodzie „tak”, przy pozostałych siedmiu „nie”. Tabela 2 ma w każdym wierszu te same osiem metod w tej samej kolejności co opis w dokumentacji, więc numer punktu to numer wiersza metody.
Zaznaczenie wszystkich metod przy podgrzewaczu wody - protokół przewiduje dla niego tylko pomiar grubości.
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Komora paleniskowa i przegrzewacz stropowy: punkty 3, 4 - pomiary grubości ścianek oraz badania niszczące, materiałowe i analizy osadów.
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Przegrzewacze konwekcyjny i grodziowy: punkty 1, 2, 3, 5, 6, 7 - „tak” wszędzie poza badaniami niszczącymi (4) i pomiarem owalizacji (8).
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Przegrzewacz końcowy, regulatory pary, rurociągi i walczak mają pełny zakres 1-8, więc wszystkie osiem metod to „tak”.
Kroki 8-9 · po tym etapie masz 24 z 41 kryteriów (pkt)
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Z wykazu w punkcie 5: oględziny endoskopowe wymagają kamery inspekcyjnej endoskopowej 5M-PRO5, grubość ścianek mierzy grubościomierz ultradźwiękowy SONO M660, a wady wewnętrzne wykrywa defektoskop ultradźwiękowy FD UXX. Klucz przyjmuje nazwę albo typ.
Grubościomierz i defektoskop są oba ultradźwiękowe - pomylenie ich kosztuje dwa punkty.
Dobierz metody badań i pomiarów elementów kotła, a także przyrządy pomiarowe do ich wykonania.
Badanie magnetyczno-proszkowe w wersji fluorescencyjnej wymaga dwóch pozycji z wykazu: środków do badań magnetyczno-proszkowych i lampy ultrafioletowej MR-CHEMIE (w świetle UV świecą wskazania wad). Twardość mierzy twardościomierz uniwersalny KB PRU. Powiązanie lampy UV z tym badaniem to wiedza ogólna, zgodna z kluczem.
Kroki 10-15 · po tym etapie masz 33 z 41 kryteriów (pkt)
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Protokół: „wynik pozytywny, stan dobry, dopuszczający do dalszej eksploatacji”. Uszkodzeń nie ma, więc element jest dopuszczony („tak”), a naprawa niepotrzebna.
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Wynik negatywny, uszkodzenie: skorodowane rury ekranowe, metoda naprawy z protokołu: wymiana odcinkowa lub wymiana pakietów rur ekranowych. Element z wynikiem negatywnym nie jest dopuszczony do eksploatacji („nie”) - klucz tego tu nie punktuje, ale wynika to wprost z protokołu.
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Wszystkie trzy mają w protokole wynik pozytywny i stan dobry - w tabeli te same wpisy co przy podgrzewaczu wody. Klucz nie ma tu kryteriów, ale tabelę trzeba wypełnić w całości.
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Wynik negatywny: uszkodzona komora przegrzewacza oraz króćce i spoiny, więc element nie jest dopuszczony do eksploatacji. Metoda naprawy z protokołu: wymiana odcinkowa, wymiana uszkodzonych króćców i naprawa spoin - klucz wymaga właśnie tej części.
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Oba elementy: wynik pozytywny, stan dobry, a więc dopuszczone do eksploatacji („tak”).
Korzystając z protokołu badań, określ uszkodzenia i wady kotła oraz zapisz zalecenia dotyczące sposobu ich usunięcia.
Wynik negatywny: wady powierzchniowe (nieciągłości na powierzchni wewnętrznej) i pęknięcia mocowania osprzętu wewnętrznego. Naprawa: szlifowanie pęknięć do zaniku i polerowanie miejsc szlifowanych oraz spawanie pękniętych wsporników osprzętu. Klucz przyjmuje dowolną z dwóch wad i dowolną z dwóch metod - wpisanie obu jest bezpieczniejsze.
Kroki 16-22 · po tym etapie masz 41 z 41 kryteriów (pkt)
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Udział CO w spalinach wynosi 0,0012%, czyli mniej niż 0,03% - wtedy dokumentacja każe użyć wzoru uproszczonego Sw = σ · (tsp − tot) / CO₂. Węgiel kamienny: σ = 0,65; spaliny 149°C, otoczenie 20°C, CO₂ 13%. Wynik: 0,65 · 129 / 13 = 6,45% - wpis także w wierszu 1 tabeli 5.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Sn = β · CO / (CO₂ + CO), β = 60 dla węgla kamiennego: 60 · 0,0012 / 13,0012 = 0,00554 ≈ 0,006% - tę stratę arkusz każe podać z dokładnością do trzech miejsc po przecinku.
Zaokrąglenie do dwóch miejsc (0,01) - wynik wypada poza tolerancję klucza 0,006 ± 0,001.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Ar = 18%, Qrw = 20 900 kJ/kg, QrC = 33 900 kJ/kg, CZ = 2,12%. Czynnik przed nawiasem: 0,2 · 18 · 33 900 / 20 900 = 5,84; nawias: 2,12 / 97,88 = 0,0217. Sz = 0,13%.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Ten sam wzór, ale ze współczynnikiem 0,8 (więcej popiołu wychodzi z kotła jako lotny niż jako żużel) i Cp = 5,40%: 0,8 · 18 · 33 900 / 20 900 = 23,36; 5,40 / 94,60 = 0,0571; Sp = 1,33%.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Sr nie liczy się z pomiarów - dokumentacja podaje ją wprost: 3,0%. W tabeli 5 zapis 3,00.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
ΣS = 6,45 + 0,006 + 0,13 + 1,33 + 3,0 = 10,916% (trzy miejsca po przecinku), ηk = 100 − ΣS = 89,084 ≈ 89,08%. Klucz podaje 89,085 ± 0,01 - wynik z zaokrąglonych strat mieści się w tej tolerancji.
Na podstawie wyników pomiarów oblicz straty i sprawność cieplną kotła.
Gwarantowana sprawność z danych technologicznych (punkt 3 dokumentacji) to 91%. Obliczona 89,08% jest niższa, więc gwarantowana sprawność nie została dotrzymana.
Symulacja ekranu w przeglądarce - w Android Studio / Visual Studio wygląd może się nieco różnić.
To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.
Autor rozwiązania: Bartosz Bryniarski. Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony) (zasady wykorzystania). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.