Przedstawione formuły regulują prędkość obrotową wirnika pompy, utrzymując wysokość ciśnienia w węźle w1 w granicach 54,5–55,5 m. Model ma jednak pewną bezwładność wynikającą z przyjętego kroku czasowego, co może być przyczyną wahań ciśnienia również poza przyjęte granice regulacji (rys. 10).
W praktyce mamy do czynienia z podobnym zjawiskiem związanym z czasem reakcji pompy na zmianę parametrów elektrycznych. W rozpatrywanym przykładzie zastosowanie pompy sterowanej falownikiem pozwoliło na tylko nieznaczne obniżenie kosztów pompowania do 59,0 zł na dobę, na co niewątpliwie wpływ ma zmniejszenie sprawności pompy w wyniku obniżania prędkości obrotowej wirnika.
Powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest zabudowa przetwornika ciśnienia sterującego pracą falownika bezpośrednio na rurociągu tłocznym zestawu pompowego. Takie rozwiązanie pozwala utrzymać zadane ciśnienie na wyjściu z pompowni, ale nie chroni przed wahaniami ciśnienia na końcówkach sieci, co obrazuje wykres zmian wysokości ciśnienia w węźle w15 (rys. 11).
Obecnie wdraża się rozwiązania, w których sterowanie pracą falownika odbywa się w oparciu o pomiar ciśnienia w wybranym punkcie sieci wodociągowej. Wykorzystując model hydrauliczny, można w prosty sposób wyznaczyć położenie takiego punktu, który pozwoli na optymalną stabilizację ciśnienia w całej sieci wodociągowej. Punkt ten można nazwać hydraulicznym środkiem ciężkości sieci wodociągowej. W badanym modelu jako przykładowy punkt do sterowania pracą falownika wybrano węzeł w10.
W rozpatrywanym przykładzie można zaobserwować, że falownik utrzymuje w miarę stałe ciśnienie w węźle w10. Konsekwencją są pewne nieznaczne wahania ciśnienia na wyjściu z pompowni (węzeł w1) oraz wyraźnie mniejsze wahania ciśnienia na końcówce sieci (węzeł w10) w porównaniu do poprzedniego wariantu.
Skutecznym rozwiązaniem pozwalającym na stabilizację ciśnienia w sieci wodociągowej jest zastosowanie zbiornika retencyjnego końcowego lub centralnego.
 |
 |
| Rys. 10. Wysokość ciśnienia w węzłach – dla przykładu z falownikiem sterowanym pomiarem ciśnienia na rurociągu tłocznym; arch. autora | Rys. 11. Sieć wodociągowa z pomiarem ciśnienia w węźle w10 do sterowania falownikiem; arch. autora |
W rozpatrywanym przykładzie przyjęto zbiornik wieżowy o średnicy 6 m i wysokości czynnej 2,6 m wyniesiony ponad teren na wysokość ok. 40 m. Wielkość zbiornika można zmniejszyć, stosując odpowiednie rozwiązania pompowni, jednak w każdym przypadku zaleca się pozostawić pewną stałą rezerwę awaryjną i pożarową. Dzięki wykorzystaniu modelu hydraulicznego można dobrać zbiornik optymalnie pod względem wielkości i wysokości położenia, czego efektem jest pełne wykorzystanie objętości czynnej oraz bilansowanie się napełnienia zbiornika w cyklu pracy (rys. 12).
Koszt budowy zbiornika, zwłaszcza w przypadku niekorzystnych uwarunkowań terenowych, może być skuteczną przeszkodą eliminującą to rozwiązanie, jednak żadne z przedstawionych wcześniej rozwiązań nie zapewnia takiej stabilizacji ciśnienia w sieci wodociągowej jak zbiornik retencyjny (rys. 13).
W węźle w1 można zaobserwować prawie płaski wykres wysokości ciśnienia, co oznacza, że pompa pracuje niemalże ze stałą wydajnością. W węźle w15 wahania ciśnienia są zbliżone do wahań poziomu napełnienia zbiornika. Koszt pompowania wody w tym wariancie wyniósł 57,8 zł/d i jest oczywiście niższy niż w wariancie pierwszym.
 |
 |
| Rys. 12. Wysokość ciśnienia w węzłach – dla przykładu z falownikiem sterowanym pomiarem ciśnienia w węźle w10; arch. autora | Rys. 13. Sieć wodociągowa współpracująca ze zbiornikiem retencyjnym; arch. autora |
Podsumowanie
Funkcje programu Epanet pozwalają na zamodelowanie sieci wodociągowej w różnych wariantach zasilania w wodę. Dużą zaletą jest możliwość porównania układów zasilania pompowego pod względem kosztów eksploatacyjnych i tym samym optymalizacji rozwiązań projektowych.
Zastosowanie układów pompowych wyposażonych w falowniki usprawnia kontrolę ciśnienia w sieci wodociągowej i jest możliwe w kilku wariantach w zależności od przeznaczenia modelu. Najlepszy efekt stabilizacji ciśnienia w sieci wodociągowej można uzyskać dzięki zastosowaniu zbiorników retencyjnych, które dodatkowo zwiększają niezawodność pracy sieci wodociągowej.
Literatura
1. Rossman
L.A., EPANET 2. Users Manual, Water Supply and Water Resources Division,
National Risk Management Research Laboratory, U.S. Environmental Protection
Agency, Cincinnati, Ohio, 2000.
2. Walski T.M. et al., Advanced
water distribution modeling and management, Haestad Methods, Waterbury,
Connecticut, 2003.
Czytaj też: Koncepcja ograniczania strat wody w sieciach wodociągowych >>>
| Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter! |
