Łukasz Breńkacz

Projekt nr POIR.04.01.04-00-014/17

Celem projektu jest opracowanie układu do skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej o mocy do 30 kWe z wykorzystaniem biomasy lub węgla.

Projekt jest realizowany przez IMP PAN wspólnie z trzema przedsiębiorstwami posiadającymi doświadczenie w budowie turbin, sprężarek i kotłów.

Wartość projektu: 8 499 806,76 zł
Dofinansowanie projektu z UE: 7 691 200,27 zł

Łożyska foliowe są jednym z najszybciej rozwijających się obecnie typów łożysk. Są one szeroko stosowane m.in. w silnikach lotniczych, a coraz częściej w małych turbinach energetycznych. W niektórych warunkach pracy są jedynym możliwym do zastosowania systemem łożyskowania. Można je zastosować w konstrukcjach charakteryzujących się bardzo wysokimi prędkościami obrotowymi i przy bardzo wysokich temperaturach. Z łożyskami tymi związane są pewne problemy techniczne - utrudniony start poprzez zacisk wstępny folii, czy też wysoka amplituda drgań przy prędkości nominalnej - wynikająca z podatnej warstwy podpierającej: filmu gazowego oraz warstwy nośnej folii. Wszystkie te problemy można rozwiązać poprzez wprowadzenie aktywnego sterowania wielkością panwi łożyskowej - co jest tematem niniejszego projektu. Zwiększenie jej rozmiaru podczas rozruchu spowoduje mniejsze zużycie foli nośnej, zmniejszy moment rozruchowy, co może wyeliminować użycie dodatkowego napędu podczas startu maszyny pracującej na łożyskach foliowych. Możliwość aktywnych (w trakcie pracy łożyska) zmian geometrii umożliwi również łagodniejsze przechodzenie przez rezonans, lepsze kompensowanie zmian temperatury, lepsze dostosowanie parametrów pracy w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Zastosowanie takiego sterowania umożliwi również bardziej bezpieczną pracę łożysk. Łożyska takie nie są obecnie dostępne na rynku. Są one kontynuacją badań prowadzonych przez wiele lat w zespole IMP PAN a proponowane rozwiązania techniczne są unikalne w skali świata. Cele projektu osiągnięte zostaną poprzez analizę numeryczną, w tym budowę nowych modeli numerycznych, projekt, budowę i badania prototypu łożysk na nowym stanowisku laboratoryjnym.

Umowa nr LIDER/12/0073/L-8/16/NCBR/2017

Akronim projektu: TURBOCHILL

Podstawowym celem badawczym jest rozwój technologii wysokoobrotowych, bezolejowych i hermetycznych promieniowych sprężarek chłodniczych małej i średniej mocy (od kilku kW do kilkudziesięciu kW mocy napędowej), które będą spełniały wysokie wymagania funkcjonalne i eksploatacyjne. Określenie „sprężarki chłodnicze” należy rozumieć szeroko, tzn. odnosi się ono do urządzeń przeznaczonych do pracy w układach realizujących obiegi chłodnicze w szeroko pojętej branży HVAC&R (Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration). Cechy technologii, które zostaną poddane optymalizacji są następujące:

sprawność,
trwałość,
poziom hałasu,
poziom drgań.

Ostatecznym celem projektu jest rynkowe wdrożenie polskiej technologii promieniowych sprężarek chłodniczych małej i średniej mocy.

Kwota projektu 1 200 000,00 PLN

Kwota dofinansowania NCBR 1 200 000,00 PLN

Maszyny wirnikowe są podstawowymi maszynami energetycznymi, znajdują one również inne szerokie zastosowania. Główne elementy maszyny wirnikowej to wirnik z łopatkami i łożyska wraz z konstrukcją podpierającą. Linia wirników skupia na sobie oddziaływania wszystkich podukładów maszyny wirnikowej. Szczególnie istotne są tu oddziaływania łożysk ślizgowych wyrażone w formie współczynników sztywności i tłumienia filmu olejowego. Warto zauważyć, że z matematycznego punktu widzenia współczynniki te spinają w jedną logiczną całość równania różniczkowe zwyczajne opisujące ruch całego układu z równaniami różniczkowymi cząstkowymi opisującymi rozkłady przestrzenne ciśnienia hydrodynamicznego. W ramach projektu współczynniki sztywności i tłumienia łożysk ślizgowych obliczone obliczone zostały dla układu w zakresie liniowym i nieliniowym, a więc w zakresie występującym w praktyce. W przyjętym modelu obliczeniowym, jeżeli chodzi o linię wirników zastosowana została Metoda Elementów Skończonych (MES) z elementami belkowymi o sześciu stopniach swobody w każdym węźle. Duży problem obliczeniowy stanowią obliczenia współczynników sztywności i tłumienia łożysk ślizgowych w każdym kroku czasowym postępowania iteracyjnego. Fakt ten sprawia, że obliczenia numeryczne są nieliniowe. Nawet najbardziej zaawansowane programy komercyjne nie oferują takich rozwiązań. W ramach pracy wykorzystany został program NLDW opracowany i rozwijany w Instytucie Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku.

Wartość projektu: 7 388 282 zł

Celem projektu jest podniesienie poziomu innowacyjności polskiej gospodarki poprzez opracowanie innowacyjnego systemu łożyskowania opartego o łożyska foliowe, z wykorzystaniem w mikroturbinach energetycznych oraz maszynach szybkoobrotowych. Do celów szczegółowych projektu należy wsparcie polskiego przemysłu poprzez opracowanie i udostępnienie nowych technologii oraz materiałów, co bezpośrednio przyczyni się do zmniejszenia awaryjności, zwiększenia żywotności i sprawności urządzeń, w których znajdą zastosowanie oraz wsparcie polskich jednostek naukowo-badawczych poprzez dostęp do środków finansowych umożliwiających zwiększenie kadry naukowej, zarówno doświadczonej, jak i nabywającej nowe umiejętności w dziedzinach wiedzy prezentowanych przez opracowane w ramach projektu technologie. Realizacja projektu ma umożliwić rozwiązanie problemu łożyskowania szybkoobrotowych maszyn energetycznych oraz zwiększenie bezpieczeństwa maszyn, przy jednoczesnym odzyskaniu części energii traconej podczas pracy urządzeń wydzielających ciepło. W konsekwencji realizacji projektu będzie możliwe podniesienie efektywności i jakości pracy mikroturbin energetycznych, a także zaproponowanie zupełnie nowych rozwiązań konstrukcyjnych oraz opracowanie nowych technologii materiałowych możliwych do zastosowania w budowie urządzeń wytwarzających energię elektryczną

1. Badania pilotowe układów kogeneracyjnych zintegrowanych z procesami zgazowania i pirolizy ukierunkowane na przygotowanie typoszeregów rozproszonych układów energetycznych i uwzględniające:

• Skalę docelową procesu,
• Różne możliwości wykorzystania produktu gazowego w układach kogeneracyjnych (silnik spalinowy, ogniwo paliwowe),
• Analizę dostępności i wybór paliw,
• Bezpieczeństwo procesowe,
• Sposób postępowania z odpadami z procesu zgazowania,
• Optymalizację procesu,
• Ocenę wpływu wdrożenia technologii na środowisko naturalne.

Zasadniczym celem było opracowanie nowych technologii pozyskiwania i przetwarzania nośników bioenergii oraz nowych technologii konwersji tej energii do użytecznej energii cieplnej i elektrycznej. Technologie te miały stworzyć podstawy dla budowy gniazd energetycznych opartych na lokalnych zasobach odnawialnych źródeł energii, w tym zwłaszcza biomasy, i przyczynić się do budowy kompleksów agroenergetycznych, które są efektywną formą realizacji tzw. kogeneracji rozproszonej w małej skali. Spośród opracowanych technologii na pierwszym miejscu należy wymienić zaproponowane rozwiązania dotyczące domowej mikrosiłowni kogeneracyjnej, biogazowni fermentacyjnej na rośliny wodne, wielozadaniowy, zdalnie sterowany zestaw bioreaktorów z bazami danych w chmurze, czy prototyp reaktora BIOB sprzężonego z ogniwami paliwowymi SOFC. To wyróżnik innowacyjności projektu i duża szansa na dalsze prace, o charakterze aplikacyjnym. Są to propozycje i wyniki absolutnie oryginalne i nie mające swoich odpowiedników w kraju i za granicą.