Driftsoptimering af pumpesystemer
Oversat titel
Maintenance Optimization of Pump Systems
Forfatter
Andersen, Søren Holm
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2015
Afleveret
2015-06-19
Antal sider
113
Abstract
Projektet handler om at gøre kloakpumpeledninger mere energieffektive og driftssikre. I de senere år er der udviklet en metode til at overvåge pumpesystemers tilstand ved hjælp af trykmålinger. Metoden er inspireret af elektrokardiografi: trykforløbene “aflæses” som et slags helbredstjek af pumpe og ledning. I dag bruges den til at reducere vedligeholdelsesomkostninger gennem behovsstyret vedligehold. I dette projekt udvides metoden til energioptimering. En analyse af to pumpeledninger i Kongerslev og Tvis viser især i Tvis et potentiale for energibesparelser på op mod 60 %, hvis strømningshastigheden sænkes til 0,5 m/s. Lavere hastighed kan dog øge ledningens ruhed på grund af aflejringer. Derfor undersøges en behovsstyret hydraulisk rensning, der styres af løbende målinger af ruheden. Analysen af regelmæssig hydraulisk rensning i en eksisterende ledning viser, at pumpesumpen (brønden ved pumpen, hvor spildevand samles) ofte er for lille til at skylle ledningen effektivt. Energioptimering med hydraulisk rensning vil derfor primært kunne realiseres ved nyanlæg, hvis den nuværende praksis for dimensionering af pumpesumpe ændres. Projektet undersøger også, om svovlbrinte (H2S) kan modvirkes ved at blæse trykluft ind i ledningerne. Resultatet er, at luftindblæsning nogle steder kan være en omkostningseffektiv løsning, men ikke er universel, fordi luft på visse strækninger markant kan reducere pumpesystemets kapacitet. Afslutningsvis vurderes brugen af kommercielle CFD-programmer (computational fluid dynamics) til at analysere og forbedre pumpesumpes selvrensning. Konklusionen er, at CFD-simuleringer kan bidrage væsentligt, især hvis der indføres en ny løsningsmetode, som gør det muligt at simulere varierende vandstand uden at modellere luftfasen.
This project focuses on making sewer pump pipelines more energy efficient and reliable. In recent years, a method has been developed to monitor the condition of pumping systems using pressure measurements. Inspired by electrocardiography, the pressure traces are “read” as a health check of the pump and pipeline. Today, this method supports condition-based maintenance to reduce maintenance costs. This project extends the method to energy optimization. An analysis of two pressure mains in Kongerslev and Tvis shows, especially in Tvis, a potential energy saving of up to 60% if the flow velocity is reduced to 0.5 m/s. However, lower velocity can increase pipe roughness due to deposits. Therefore, the project explores demand-driven hydraulic cleaning guided by continuous roughness monitoring. An analysis of regular hydraulic flushing in an existing main shows that the pump sump (the wet well where wastewater collects) is often too small to flush the pipe effectively. As a result, energy optimization with hydraulic cleaning is most likely to be implemented in new installations if current pump sump design practice is changed. The project also evaluates whether hydrogen sulfide (H2S) can be mitigated by injecting compressed air into the pipes. The analysis finds that air injection can be cost-effective in some cases but is not a universal measure, because in some sections the air significantly reduces pumping capacity. Finally, the project assesses the use of commercial CFD software (computational fluid dynamics) to analyze and improve the self-cleaning of pump sumps. It concludes that CFD simulations can contribute meaningfully, and will be particularly useful if a new solution method is implemented that allows simulation of varying water levels without modeling the air phase.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]
Emneord