BILAGSMAPPE - OPTIMERET DRIFT OG PROCESREGULERING AF BELUFTNINGSSYSTEM

Transkript

1 BILAGSMAPPE - OPTIMERET DRIFT OG PROCESREGULERING AF BELUFTNINGSSYSTEM DIN Forsyning Rens Midt Frederik Christensen og FMS Esbjerg Niels Bohrs Vej 3 D. 7/

2 Indholdsfortegnelse for bilagsmappe Bilag 1 - Projektskabelon... 2 Bilag 2 - Indløbsværdier anvendt i beregning 1 og Bilag 3 - Beregning 1 og 2, afsnit Bilag Bilag Bilag Bilag 7 - Interviews, ansatte hos DIN Forsyning Bilag 8 - Tryksetpunktsberegninger afsnit Bilag 9 - Elforbrugsberegninger afsnit Bilag 10 - Trinsvarkurver for indreguleringsforsøg ifm. hypotese 1 og Bilag 11 - Tryksetpunkts- og elforbrugsdata og beregninger til hypotese Bilag 12 - Tryksetpunkts- og elforbrugsdata og beregninger til hypotese Bilag 13 - Parameterlogbøger for hypotese 1 og Side 1 af 27

3 Bilag 1 - Projektskabelon Emne Skribenter Optimeret drift og procesregulering af beluftningssystem, til beluftning i den biologiske rensningsproces på Rensningsanlæg Vest i Esbjerg. Frederik Christensen - GES @edu.fms.dk - EES @edu.fms.dk Vejleder Henrik Salomon Pedersen - HSP@fms.dk Problemstilling Rens Vest i Esbjerg har på nuværende tidspunkt 4 blæsere, til luftforsyning af deres beluftningssystem. Heraf er en enkelt blæser pt. defekt, hvoraf de resterende 3 er funktionsdygtige. De 3 funktionsdygtige blæsere skiftes i døgndrift til, at sørge for beluftning af den biologiske rensningsproces. Blæserne styres efter at skulle ramme og opretholde et tryksetpunkt i beluftningssystemet, hvis størrelse bestemmes af den givne driftssituation. Setpunktet er derfor indstillet til automatisk at op- og nedregulere mellem en øvre og nedre grænse, såda at beluftningsbehovet i den biologiske rensning altid automatisk dækkes, uanset belastning. Tryksetpunktets størrelse ændres som funktion af et antal spadeventilers åbningsgrader. Hver spadeventils åbningsgrad styres af en individuel aktuator, hvis funktion er at åbne/lukke for ilttilførslen til de enkelte beluftningsbassiner. Åbningen/lukningen for ilttilførslen sker på baggrund af, hvilken iltkoncentration der måles i de enkelte beluftningsbassiner. Iltkoncentrationernes størrelse bestemmes af hvert bassins iltmåler, der som funktion af en ammoniummålers visning hæver eller sænker deres setpunkter, for iltkoncentrationerne. Altså er spadeventilernes funktion at åbne/lukke i takt med iltningsbehovene. Ved ændringer i bio-rensningens beluftningsbehov oplever Rens Vest dog, at spadeventilerne åbner/lukker for ilttilførslen således, at beluftnignen og systemtrykket blæserne skal opretholde, kontinuerligt svinger forbi dets tryksetpunkt. Altså opnår blæserne ikke at opretholde det setpunkt de styrer efter stabilt. Disse svingninger forårsager en uhensigtsmæssig driftssituation, der bevirker et unødigt elforbrug. Side 2 af 27

4 Kan setpunktssvingningerne mindskes, skulle der altså være mulighed for både at yde en besparelse i blæsernes elforbrug, men også højne systemets driftssikkerhed. Problemformulering Hvordan kan man på Rens Vest minimere svingningerne i den biologiske rensningsproces tryksetpunkt, til ikke at over- eller understige 0,01 bar, og derigennem også opnå et lavere elforbrug? Hypotese Hypotese 1: Ved hjælp af en revideret indstilling af den eksisterende iltregulering, er det muligt at nedbringe tryksetpunktssvingningerne til ikke at over-eller understige 0,01 bar, samt at opnå en kw-besparelse i blæsernes elforbrug på 20%. Hypotese 2: Ved hjælp af en revideret indstilling af den eksisterende blæserregulering, er det muligt at nedbringe tryksetpunktssvingningerne til ikke at over- eller understige 0,01 bar, samt at opnå en kw-besparelse i blæsernes elforbrug på 20%. Metode Opbygningsbeskrivelser af blæsere, reguleringer og rørsystem med alle måle- og transmitterkomponenter. Problemredegøre i projektet. Indsamle driftsdata for sammenlignings- og analyseperioder Indsamling af date for nuværende driftsperiode, samt redegørelse for denne. Interview med driftspersonel fra DIN Forsyning Rens Vest, ifm. udfærdigelse af projektets delopgaver. Belyse problemstillingens relevans, gennem perspektiverende beregninger ift. overordnet forståelse. Bearbejde elforbrugs- og tryksetpunktsdata, ifm. hypoteseanalyser og delkonklusioner. Anvende og beskrive Thomas Heilmanns indreguleringsmetode og teori, ifm. reviderede regulatorindstillinger til hypotese 1 og 2. Analyse af resultaterne for regulatorindstillingerne, foretaget ved anvendelse af Thomas Heilmanns metode. Refleksion over/kritik af resultater, sammenholdt med hypotesernes påstande samt problemformuleringens mål Databearbejdninger ifm. driftssituationsanalyser udføres i Excel og WordMat. Side 3 af 27

5 Perspektivering til hvorledes en kombination af hypotese 1 og 2 ville afhjælpe problemstillingen mere hensigtsmæssigt. Projektets delopgaver Beskrivelser af: Rensningsanlæg. Problemstilling. Afgrænsning. Den biologiske rensningsproces, inkl. grundlaget/behovet for beluftning. Teorierne bag de komponenter og styringer/reguleringer, der udgør beluftningssystemet. Indreguleringsteorien bag Thomas Heilmanns indreguleringsmetode. Analyse: Nuværende driftssituation og regulatorindstillinger. Databearbejdning ifm. analyse og driftssituationsredegørelse. Data for tryksetpunktsafvigelse før og efter revideret regulatorindstilling. Data for beregninger af elforbrug før og efter revideret regulatorindstilling. Resultater efter implementering af reviderede regulatorindstillinger, udarbejdet ved brug af valgt indreguleringsmetode. Perspektivering: Kombination af hypotese 1 og 2. Side 4 af 27

6 Bilag 2 - Indløbsværdier anvendt i beregning 1 og 2 Totalt indløbstal til den biologiske rensning, samt total BI5/BOD-indløb for Figur 1 - De røde kasser i række 10 hhv. 29, kolonne P, angiver Rens Vests total-bod i det samlede indløb for 2017 angivet i tons, og indløbstallet udelukkende til den biologiske rensning for 2017 angivet i m3. Side 5 af 27

7 Bilag 3 - Beregning 1 og 2, afsnit 6 Beregning 1: Bio-indløb 2017: m 3 Gennemsnitsdagsindløb 2017: Gennemsnitsopholdstid: Beregning 2: m m3 dag 1 PE = 60g BOD/døgn. Total BOD-indløb i 2017 = 3059t m3 365 dage 1, 29 døgn Årlig personbelastning af rensekapacitet: 60 Total PE-belastning for 2017: Omregnet til %: PE PE 27781, 25 m3 dag g BOD kg 365 dage = 219 døgn år t 3059 år PE 0,0219 t år 48, 16% Side 6 af 27

8 Bilag 4 Flowintervaller ved trin/blæserkombinationer, fra ilt- og blæserstyringsbeskrivelse. Figur 2 - Udklip af bilag 1 side 4, for Rens Vests blæserstyringsbeskrivelse. Side 7 af 27

9 Bilag 5 Prioriteringsparametre og rækkefølge for blæsere, fra ilt- og blæserstyringsbeskrivelse. Side 8 af 27

10 Figur 3, 4 og 5 - Udklip af bilag 1 for beskrivelse af blæserstyringens alternerings- og prioriteringsprogrammering ifm. trinskifte. Side 9 af 27

11 Bilag 6 SRO-systemets interface for indstillingssider af regulator- og styringsparametre, setpunktsindstillinger, div. tider, intervaller og grænseværdier. Figur 6 - Overordnet interface for den biologiske rensning. Rød = infopanel for blæserne med angivelse for optagen effekt i kw, diffusoråbningsgrad i % og min/max angivelse for denne. Grøn = aktuelt systemtryk. Orange = aktuelt tryksetpunkt og blæsertrin. Lilla = indstillingspaneler for blæser- og iltregulering. Gul = aktuel måling af ammoniumkoncentration. Blå = systemets aktuatordrevne spadeventiler og disses åbningsgrader i %. Hvid = aktuel måling af iltkoncentrationen i tankene. Side 10 af 27

12 Figur 7 Panel for Indstillingsmuligheder af iltregulering. Rød = valg af hvilke ventiler reguleringen skal omfatte, regulatorindstillingsmuligheder for de enkelte iltmålere og spadeventiler, samt parameterindstillingsmuligheder for iltreguleringen. Grøn = setpunktsgrænser og værdier for fast setpunkt for hver enkelt iltmåler. Gul = indstillinger for valg af setpunktstype og alarmtider. Side 11 af 27

13 Figur 8 - Indstillingsmuligheder for valg af hvilke driftsparametre iltreguleringen skal regulere efter. Figur 9 Rød = indstillingsmuligheder for hver enkelt iltregulator, herunder auto/manuel drift, åbningsgrad, værdier for P- og I-led, samt dødbånd. Gul = oversigt over samlet åbningsgrad, samt indstilling for min- åbning af ventiler. Side 12 af 27

14 Figur 10 Valg af hvilke driftsparametre der reguleres efter i beluftningssystemet. Rød = det parameter systemet i den analyserede periode reguleres efter. Herunder indstillingsmuligheder for ammoniummålernes setpunkter, iltmålernes stepstørrelser, deres op- og nedreguleringsintervaltid samt størrelsen af spærretidens for op- og nedregulering. Figur 11 - Indstillingsmulighederne for blæserregulerings parametre. Rød = reguleringsparametre for drift efter flydende tryksetpunkt. Gul = indstillingsparametre for trin 0. Grøn = Valg af setpunktstype samt hvilke ventiler der skal indgå i blæserreguleringen. Side 13 af 27

15 Figur 12 Rød = regulatorindstillingsmuligheder for hver enkelt blæsers P- og I-led, dødbånd, driftstype samt setpunkt. Side 14 af 27

16 Bilag 7 - Interviews, ansatte hos DIN Forsyning Interviews med driftsingeniør Lisbet Adrian og driftsoperatør Mikkel Laustrup, begge ansatte hos DIN Forsyning - Rens Midt. Spørgsmål, driftsoperatør Mikkel Laustrup, Rens Vest: Svar til spørgsmål, driftsoperatør Mikkel Laustrup, Rens Vest: Side 15 af 27

17 interview 1, driftsingeniør Lisbet Adrian, Rest Vest: Svar til interview 1, driftsingeniør Lisbet Adrian, Rens Vest: interview 2, driftsingeniør Lisbet Adrian, Rest Vest: Side 16 af 27

18 Svar til interview 2, driftsingeniør Lisbet Adrian, Rest Vest: Side 17 af 27

19 Bilag 8 - Tryksetpunktsberegninger afsnit 9 Udklip af dataserie for analyseperiode, samt udledning af udregninger. Kolonne A angiver fra celle A2 til A tid og dato. Kolonne B og C angiver det aktuelle systemtryk og tryksetpunktet, ved hver datalogning. Dataserien strækker fra kl. 00:00 d. 15/ i række 2, frem til kl. 23:52 d. 14/ i række Kolonne E er udregnet ved at trække celle B fra celle C for samtlige data. Celle F2 er udregnet vha. Excels [=MIDDEL]-funktion for kolonne E. Kolonne G s data er magen til kolonne E s data, dog konverterede til absolutte tal vha. Excels [=ABS]-funktion. Celle H2 er igen udregnet vha. Excels [=MIDDEL]-funktion for kolonne G. Nedenfor er et start- og slutudklip af dataseriens længde vist. Side 18 af 27

20 Figur 13 - Start- og slutudklip af dataserie i analyseperioden, for tryksetpunkt og systemtryk som funktion af tid. Side 19 af 27

21 Bilag 9 - Elforbrugsberegninger afsnit 9 Figur 14 - Dataserie for blæserelforbrug, i sammenligningsperioden. Side 20 af 27

22 Figur 15 - Anlæggets totalelforbrug i sammenligningsperioden. Side 21 af 27

23 Bilag 10 - Trinsvarkurver for indreguleringsforsøg ifm. hypotese 1 og 2 Figur 16 - Trinsvarkurve for reaktionshastighedsforsøg 1 med blæserregulering. Figur 17 - Trinsvarkurve for reaktionshastighedsforsøg 2 med blæserregulering. Side 22 af 27

24 Figur 18 - Trinsvarkurve for reaktionshastighedsforsøg 1 med iltregulering. Figur 19 - Trinsvarkurve for reaktionshastighedsforsøg 2 med iltregulering. Side 23 af 27

25 Bilag 11 - Tryksetpunkts- og elforbrugsdata og beregninger til hypotese 1 Figur 20 - Start og slut på dataserien for tryksetpunkt og aktuelt systemtryk i hypotese 1's analyseperiode, samt resultat af gennemsnitlig tryksetpunktsafvigelse i celle G2. Figur 21 - Data for blæsernes elforbrug i hypotese 1's analyseperiode. Side 24 af 27

26 Bilag 12 - Tryksetpunkts- og elforbrugsdata og beregninger til hypotese 2 Figur 22 - Start og slut på dataserien for tryksetpunkt og aktuelt systemtryk i hypotese 2's analyseperiode, samt resultat af gennemsnitlig tryksetpunktsafvigelse i celle G2.. Side 25 af 27

27 Figur 23 - Data for blæsernes elforbrug i hypotese 2 s analyseperiode. Side 26 af 27

28 Bilag 13 - Parameterlogbøger for hypotese 1 og 2 Figur 24 - Logbog for (øverst) indstillinger af I-tid og (nederst) indstillinger af P-led i hypotese 1. Figur 25 - Logbog for blæserreguleringernes tidligere parameterværdier i hypotese 20. Rød øverst = I-led, grøn nederst = P-led. Side 27 af 27