Paineenhallinnalla parempaan verkostojenhallintaan DI Vesihuoltopäivät 2016 Miksi paineenhallintaa? Verkostopaineen optimointi Verkoston hallinnan lisääminen Tukee vedenjakelun ohjausta Verkoston pilkkominen hallittaviin osiin Muuttumattomat, hallitut virtaussuunnat Älykkäät järjestelmät 1
Miksi paineenhallintaa? Verkostosta vuotavan veden vähentäminen Putkirikkojen mahdollinen vähentäminen Vesilaitoksilta tarvittaisiin tutkimukseen seurantatietoja tilanteesta ennen ja jälkeen paineenhallinnan käyttöönoton, jotta analysoitavaksi saadaan kattavaa tietoa. Verkoston käyttöiän mahdollinen kasvattaminen Paineenvaihteluiden tasaaminen Asiakaskokemuksen parantaminen (tasainen paine, vähentyneet häiriöt ja putkirikot) Milloin paineenhallintaa? Valittaessa toimenpidettä paineenhallinnan, aktiivisen vuotojen hallinnan ja verkostojen saneerauksen välillä, arviointiperusteena voidaan käyttää verkoston vuotavuutta. Vuotavuusindeksi = ää ä [ ] ää ä [ ] Paineenhallintaindeksi = ää ä [ ] ä ä [ ] PMI-indeksi saa pienempiä arvoja suuremmalla vähimmäispaineella. Englannissa 10 mvp, jossa PMI kehitetty Suomessa 20 25 mvp, sammutusveden saanti turvataan Korostaa vuotojen hallintaa 2
Milloin paineenhallintaa? ILI < 8 paineenhallinta suositeltavaa, suuremmilla verkoston saneeraus Paineenhallinta ei paranna verkoston kuntoa, eikä poista saneeraustarvetta PMI > ILI paineenhallinta ensisijainen Kun paineenalennus on suuri ja vuotavuus pieni ILI > PMI aktiivinen vuotojen hallinta ILI, PMI < 2 tavoiteltava taso Verkostonhallintaa Vedenjakelun toimitusvarmuus ja kiertoyhteydet Muuttumattomat virtaussuunnat parantavat verkoston hallintaa, mutta poistavat varareittejä Virtaussuuntien muutto edellyttää ohituslinjat paineenalennusventtiileille tai säätöventtiiliasemia Edistyneet järjestelmät mahdollistavat linjojen avaamisen tarvittaessa 3
Verkostonhallintaa Paineenalennusalueelle useampi syöttölinja Ohjausrajoilla yöaikainen virtaama yhdelle linjalle parantaa mittaustarkkuutta Päivällä virtaama alueelle kaikilla linjoilla parantaa toimintavarmuutta Verkostonhallintaa Painepiirien muuttuvat rajat Yöllä painepiirin jako aluemittausalueisiin Päivällä aluetta voidaan kasvattaa paineenhallinnan kannalta optimaalisempaan kokoon Poikkeustilanteessa rajaventtiilien avaaminen painepiiri aluemittausalue aluemittausalue 4
Ohjauspisteiden vaikutus painetasoihin P 1 PRV Painetaso yö P2-säätö Painetaso yö KP-säätö P 2 P KP mvp 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 0 P2: Lähtöpaine vakiotasolle varmuusvara, ei reagoi virtaamamuutoksiin, jos painetaso ohjauspisteessä ei muutu. KP: Kriittisessä pisteessä / pisteissä ylläpidetään tasaista painetta. Jatkuvatoiminen säätö ohjauspisteen painemittauksen mukaan. Paikallinen ohjaus Vakiopaineeseen Lähtöpaine vakiona Taso määräytyy kulutushuipun painevaatimuksen mukaan Virtaamaohjaus Lähtöpaine virtaaman mukaan Suhteellinen painekäyrä virtaama Q / paine H Aikaohjaus Lähtöpaine kulutusjakauman perusteella Ei vastaa poikkeukselliseen virtaamaan 5
Kriittisen pisteen mukainen ohjaus Säätö pitää kriittisen pisteen/pisteiden painetasoa ohjausrajojen välissä Poikkeuksellisiin virtaamatilanteisiin vastaaminen riippuu mm. niiden aiheuttamasta painetilanteesta verkostossa ja ohjauksen aika-askeleesta Säätöjen muuttaminen valvontajärjestelmästä tai automaattinen optimointi Edistyneet paineenhallintamenetelmät Säätö jopa reaaliaikaiseen mittaukseen perustuen Voidaan alentaa painetta alemmas kuin perinteisillä menetelmillä Säätö huomioiden kulutusvaihtelut sekä poikkeukselliset virtaamatarpeet(sammutusvesi) Edellyttää verkostossa paine- ja virtaamamittauksia sekä yhteyttä kaukovalvontajärjestelmään ja säätölaitteelle Automaattinen optimointi simuloi verkostomallilla ohjaustavan muutoksen vaikutukset painetasoihin 6
Paineensäätömenetelmät vs. verkoston ominaisuudet Kulutusjakauma Painehäviöt Ohjauspisteen paineenvaihtelu Paikallinen säätö Lähtöpaine vakiotasolle Sammutusveden saanti alueelta edellyttää virtaaman lisäämistä tasainen selkeä pienet suuret pieni suuri riittävä + - + - + + + - Aikaohjattu - + + + + + + - Virtaamaohjattu + + + + + + + +* Kriittinen piste säätö Aikavälein + + - + - + + -** Jatkuva + + - + - + + + Automaattinen optimointi + + - + - + + + *suhteellinen painekäyrä määritettävä kattamaan poikkeukselliset virtaamat **viive vähintään mittausjakson pituinen Huomioita Sammutusvesien saannin takaaminen verkostosta vaikuttaa mahdollisiin paineenhallintamenetelmiin Kansainvälisesti käytännöt mm. sammutusvesien suhteen vaihtelevat ja globaalit toimittajat eivät automaattisesti huomioi ratkaisuissaan virtaaman lisäämistarvetta Tilaajan tulee korostaa paikallisia olosuhteita Paineenhallinta-alueilla voidaan teknisesti käyttää useita eri paineenhallintamenetelmiä Paineenhallinnan suurimmat edut saavutetaan jo perustasoisella paineenhallintamenetelmällä Älykäs tai edistynyt paineenhallinta lisää verkoston hallintaa, toiminnallisuutta poikkeustilanteissa ja mahdollistaa muutokset operoinnissa 7
Taustaa Diplomityöni vedenjakelun paineenhallinnasta tein Aalto-yliopistolle ja Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymälle, HSY Työssä koottiin paineenhallinnan menetelmiä alkaen perinteisistä ja päätyen edistyneiden kautta älykkäisiin HSY:ssä on päädytty paineenhallinnan tiimoilta periaatteisiin, jotka ohjaavat suunnittelua ja käyttöä Vedenjakelun tulee toimia aina, myös poikkeuksellisissa tilanteissa Paineenhallinnalla tavoitellaan parempaa verkoston hallintaa Paineenhallinta on yksi vuotovesien vähentämiseen tähtäävistä toimenpiteistä Kiitos! DI Sähköposti: suvi.virta@ramboll.fi Puhelin: 040 140 8423 8