FYRTÅRNSPROJEKT FREMTIDENS DRIKKEVANDSFORSYNING: WP7: VANDVÆRKET I AKUSTISK PERSPEKTIV (GIV VANDVÆRKET ØRER) HENRIK BJØRN, VIA UNIVERSITY COLLEGE NOVEMBER 2015 STØTTET AF VTU-FONDEN OG MILJØMINISTERIETS PULJE FOR GRØN TEKNOL OGI
WP7: VANDVÆRKET I ET AKUSTISK PERSPEKTIV Opgave: 1. Undersøge muligheden for at overvåge driften på vandværket ved hjælp af mikrofoner og vibrationsmålere 2. Afdække muligheden for at bruge lydaftryk som kvalitetskontrol Partnere: INSTITUT FOR GEOSCIENCE
VibSev mm/s AKUSTIK SOM OVERVÅGNING Indledende vibrations-undersøgelser: Vibration severity 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 20 40 60 80 Track no Pumpe 4 S4 Pumpe 4 S7 Pumpe 5 S4 Pumpe 5 S7 Pumpe 6 S4 50 Hz Pumpe 6 S7 50 Hz Pumpe 7 S4 Pumpe 7 S7 Pumpe 8 S4 Pumpe 8 S7 Rør Pumper 4, 5, 6
^ FELTTEST LYDTRYK 3000 rpm = 50 Hz 1/12 Octave Synthesis(Signal 2) (Real) \ T52 \ 2014/09/29 11:48:16:531 1/12 Octave Synthesis(Signal 3) (Real) \ T52 \ 2014/09/29 11:48:16:531 [db/20u Pa] 80 70 60 50 40 63 125 250 500 1k 2k [Hz] 1/12 Octave Synthesis(Signal 2) (Real) \ T55 \ 2014/09/29 11:51:33:280 1/12 Octave Synthesis(Signal 3) (Real) \ T55 \ 2014/09/29 11:51:33:280 [db/20u Pa] 80 L 70 60 2160 rpm = 36 Hz 50 40 63 125 250 500 1k 2k [Hz] L
HVOR KOMMER MISLYDEN FRA? Interviews med montører fra: 170 års erfaring konkluderer: Luft er den hyppigste årsag til afvigende lyd i vandværket Luftfejl kan resultere blandt andet resultere i: Mangelfuld iltning Ventilfejl Mangelfuldt returskyl
TESTMÅLINGER
TEST AF KOMPRESSORER OG BLÆSERE
TESTVANDVÆRKET: AQUATARIUM
AKUSTISK OVERVÅGNING AQUATARIUM Remote styring af dataopsamling Konstant monitering 45 dages drift giver ca. 1 TB u-komprimerede data 10 minutters sekvenser analyseres automatisk og komprimeres til 1 sekund Kun ændringer/afvigelser registreres
AKUSTISK OVERVÅGNING AQUATARIUM Langtids registrering af normalbilledet Kompressor perioder: interval-varighed Ventilaktiviteter: interval Pumpeaktivitet Lydbilledets ændring over tid Korttids registrering af hændelser/events Event varsel Komponent: kompressor, ventil, pumpe, andet Ændring i niveau, tidsvariation, frekvens
BRUGER FLADE FOR AQUACOUSTIC Time signal 1 s RMS signal Events Audio selected Spectrum selected Spectrogram
AKUSTISK OVERVÅGNING AQUATARIUM Strategi på Aquatarium: Måling af normal-lydbilledet/referenceværdier for enkelte kritiske komponenter Definition af alarmniveau for disse komponenter Kortlægning af driftsmønster (hyppighed og længde) baseret på lyd Forventninger: Alarm ved afvigelser fra normalbilledet Historik, som giver mulighed for at detektere langtidsændringer f.eks. i form af gradvist øgede utætheder eller slitage Påvisning af fejl, som den traditionelle SRO ikke umiddelbart registrerer
LYD SOM KVALITETSKONTROL SEISMIK I SANDFILTRE Seismik i Vejle Fjord Institut for GeoScience, AU
SEISMIK I SANDFILTRE Allouche et. al. 2014
SEISMIK I SANDFILTRE Allouche et. al. 2014
INDLEDENDE LABORATORIEFORSØG Måling af lydhastighed for direkte bølge: Vand: 1.450 m/s Sand: ca. 1.650 m/s Okkerslam ca. 1.350 m/s
INDLEDENDE FELTFORSØG Lydgiver (100 khz) Hydrofoner
MÅLING I ÉT PUNKT OVER TID 218 ns: Udvikling, der viser øget absorption af signal = Den gradvise tilklogning af filteret.
SLÆDE TIL SCANNING AF FILTERET
FORELØBIGT RESULTAT Proof of concept Kraftig reduktion af størrelse på udstyr Øget robusthed af udstyr Kraftig reduktion af omkostninger Udgangspunkt: 10.000 kr./stk. Udvikling: Materialer for 100 kr./stk.
KONKLUSIONER Vibrationsundersøgelser kan bruges som kontrol af pumpelejers tilstand. Metoden vurderes indtil videre at være for dyr i forhold til den potentielle besparelse. Akustisk monitering af kompressorer og tryklufts-installationer er et anvendeligt supplement til det almindelige SRO-system. Akustisk monitering kan bruges i almindelig drift. Micro-seismik kan anvendes til at påvise ophobning af okkerslam i filtre, som følge af utilstrækkelig skylning. Micro-seismik har et potentiale som værktøj ved optimering af filterskyl. Micro-seismik vil blive et værktøj på specialist-niveau.